Что такое папоротники?

Характеристики и отличительные признаки

Папоротники – древнейшие обитатели Земли, они появились еще до эпохи динозавров – 400 миллионов лет назад. В течение сотен миллионов лет нашу планету покрывали леса – высокие древовидные папоротники, хвощи и плауны.

Папоротники известны с палеозойской эры и особенно обильно представлены в каменноугольном периоде (остатки живших в то время папоротниковидных и образовали залежи каменного угля). Самые примитивные семейства этой группы полностью вымерли, и поэтому судить о них можно только по окаменелостям. Древние семейства Осмундовых (Osmundoaceae) и Мараттиевых (Marattiaceae) сейчас представлены очень немногими видами. Все прочие современные семейства появились не раньше середины мезозоя (около 150 миллионов лет назад), и число видов в них с тех пор уменьшилось, если не считать семейства Многоножковых (Polypodiaceae), объединяющего самые обычные из ныне живущих папоротников.

Папоротниковидные встречаются от Северного полярного круга до экваториальных джунглей. Богаче всего этими растениями дождевые тропические леса. Например, на острове Ямайка известно около 500 видов папоротников; к северу их число убывает. В США папоротниковидных больше всего на юге-востоке. Здесь в полосе от 1800 м над уровнем моря до субтропических приморских низменностей Флориды насчитывается примерно 150 местных видов папоротников. Предки некоторых из них выжили в горах Блу-Ридж, когда большая часть юго-востока Северной Америки была затоплена морем; предки других попали в этот регион из тропиков по сухопутному мосту, существовавшему некогда между Флоридой и Карибскими островами.

Это интересно!

Неповторимый ажур листьев папоротников, как автограф, через миллионы лет находят на древних окаменелостях. На планете неоднократно менялся климат, одни растения вымирали, другие появлялись, а папоротники сумели приспособиться и дожили до наших дней, произрастая во всех климатических зонах и поражая своим разнообразием.

Гигантские папоротники в лесу

Папоротники – это не семейство, а более крупная группа растений – отдел. Он подразделяется на несколько классов и многочисленные семейства, которые, впрочем, очень часто меняют свои границы. Поэтому точно знать семейство, к которому относится данное растение, не обязательно. Достаточно понять, что перед вами папоротник. У папоротника есть несколько очень характерных признаков, по которым его можно сразу узнать среди прочих растительных собратьев.

Папоротники отличаются как от более простых растений, стоящих на эволюционной лестнице ниже, так и от высших цветковых. В папоротниках одновременно присутствуют и примитивные, и «продвинутые» биологические черты.

От моховидных папоротники, как и прочие «высшие растения» (саговниковые, хвойные, цветковые и др.), отличаются наличием специализированной сосудистой ткани, доставляющей воду и питательные вещества ко всем органам, поэтому их корни, стебли и листья по определению считаются «настоящими». Однако ни цветков, ни семян папоротниковидные не образуют и размножаются спорами, обычно формирующимися на нижней стороне «листьев».

Вайи папоротников

До сих пор среди ученых идут дебаты о том, насколько «листья» папоротников и листья других растений сопоставимы друг с другом. Поэтому для обозначения «листа» папоротников они придумали специальный термин – вайя, чтобы подчеркнуть своеобразие этого органа. Этим термином мы и будем пользоваться в дальнейшем. Форма вай папоротников чрезвычайно разнообразна. Так, папоротник Венерин волос (Adiantum) имеет изящные веерообразные вайи, обычно двух– или трехперистые, расположенные поочередно вдоль упругих темных стеблей. У тонколистника (семейство Hymenophyllaceae), растущего куртинами на скалах, каменистых осыпях, коре деревьев, вайи тонкие, напоминают морские водоросли. Вайи полистихума копьевидного (Polystichum lonchitis, скальный вид) кожистые, удлиненной формы, окаймленные по краю зубчиками.

«Улитка»

Это интересно!

С давних пор в представлении многих народов папоротники связывают с различными суевериями и легендами, что во многом обусловлено специфическими свойствами папоротниковидных (например, тем, что никто и никогда не видел цветущего папоротника).

Если растение еще не достигло стадии спороношения, то от любого цветкового растения его можно отличить по особенностям развития вай. На кончиках молодые вайи свернуты наподобие улитки, которая постепенно разворачивается в «лист» и растет в длину. (Такой же способ развития листьев есть у некоторых саговников, которые не относятся к папоротникам.) У цветковых же рост равномерный (по краям листа или в его основании), но лист никогда не бывает свернут в «улитку».

Взрослые представители папоротниковидных обычно характеризуются крупными перистыми вайями, спирально свернутыми в почках, и низкими, часто подземными стеблями; только у некоторых тропических папоротников стебли высокие, и поэтому по облику эти виды напоминают деревья.

Одна из особенностей папоротников – спороношение. В отличие от хвощей папоротники не образуют стробил; споры содержатся в крошечных коробочках (спорангиях), которые обычно группируются в поднимающиеся спороносные зоны, называемые сорусами. Форма сорусов – важный отличительный признак каждого папоротника. Если папоротник готов к размножению, то на нижней стороне вайи можно увидеть пятна бурого цвета, с которых легко отделяется «пыль». Эта пыль и есть споры.

Сорусы, как правило, покрыты туникоподобными покрывальцами, или индузиями, форма которых может быть различной в зависимости от вида. Сорусы всех обычных полиподиевых, утерявшие покрывальца, расположены в виде желтых и коричневых капель на нижней бледной стороне пластинки вайи. Сорусы кочедыжника женского имеют покрывальца с бахромчатым краем и вытянуты вдоль разветвлений жилок, в то время как сорусы щитовниковых имеют почковидные покрывальца и расположены по разветвлениям жилок, которые сбегаются к концу листовой пластины. Для некоторых тропических папоротников характерны сорусы сферической формы, расположенные изящными S-образными рядами.

Сорусы щитовника мужского

У многих папоротников сорусы развиваются на нижней стороне вай, но бывают и исключения. Так, у великолепной осмунды королевской (Osmunda regalis ) спороносной является верхняя часть вайи, представляющая собой метелку, густо покрытую с двух сторон темно-коричневыми спорангиями, похожими на коричневые цветки.

Прорастая, споры дают начало довольно маленькому недолговечному растению – заростку (гаметофиту), на котором образуются репродуктивные органы. При дальнейшем развитии растения появляется новый спорофит, крошечный зародыш которого, вырастающий из миниатюрного заростка, можно обнаружить по тенистым берегам рек.

Заросток папоротника под микроскопом

У большинства папоротников есть подземное корневище, укрытое основаниями вай прошлых лет. Эти основания еще долго остаются живыми и служат запасом питательных веществ и механической защитой корневища. Папоротники содержат бактерицидные вещества, поэтому их мертвые остатки разлагаются довольно медленно. Это позволяет использовать их рубленые и измельченные корневища как субстрат для эпифитных бромелиевых, орхидей и других растений.

Древовидные формы и эпифитные папоротники не имеют подземного корневища.

Вайи очень хрупкие, их нужно беречь от повреждений. Восстанавливаются они только в период роста (часто только на следующий сезон). Исключение составляют лишь тропические папоротники, у которых разворачивание вай идет непрерывно.

Папоротниковый пес

Папоротники предпочитают сырые, тенистые места. Особенно обильно они произрастают в тропиках. Тропические дождевые леса могут «похвастаться» большим разнообразием видов: от древовидных форм, высотой более 10 м, до крошечных пленчатых растений, похожих на мхи. В странах с умеренным климатом местом обитания папоротников являются влажные лесные массивы и каменистые склоны гор.

Обратите внимание!

У многих папоротников резко выражен ритм роста. Причем верхушечная почка содержит запас зачатков вай на следующие 2–3 сезона. Поэтому на неправильный уход папоротники могут отреагировать не сразу, а через несколько лет.

Однако это вовсе не означает, что папоротники не могут жить в сухих местах. Многие ксерофитные виды в изобилии растут вместе с кактусами в горах Мексики. Некоторые виды папоротников ведут даже плавающий образ жизни, например маленькая, нежная, похожая на мох азолла папоротниковая (Azolla filiculoides), чьи сине-зеленые стебельки могут полностью покрывать водную поверхность пруда или канавы.

Пруд, покрытый азоллой

Следует помнить, что большинство папоротников умеренной зоны предпочитают сырые, прохладные, тенистые леса с обильной листовой подстилкой или обращенные к северу склоны глубоких оврагов с просачивающимися подземными водами. Некоторые виды (кальцефилы) приурочены к известняковым субстратам, другие (ацидофилы) лучше всего растут на кислой почве.

Местообитанием папоротников могут быть и стены старых зданий, «любезно предоставленные» растениям человеком. На стенах обычно живут один или несколько видов нежного маленького асплениума стенного (стенная рута) (Asplenium ruta-muraria), цетераха аптечного (Ceterach officinarum) и один или несколько видов рода Polypodium. Виды этого рода, а также другие папоротники могут расти на деревьях, обильно покрывая раскидистые ветви старых дубов.

Некоторые папоротники используются в букетах как аранжировочная зелень. Это возможно лишь для непрерывно и хорошо растущих папоротников, и то при условии, что на растении остается большая часть вай. Только что посаженные растения ослаблять срезкой не рекомендуется.