Жизненный цикл папоротникообразных. Полезные и декоративные виды

Папоротники, хвощи и плауны нередко объединяют в отдел папоротникообразных ; это относительно примитивные представители царства растений. Они обладают проводящей (сосудистой) системой, служащей для транспортировки воды и питательных веществ [2]. Этим папоротникообразные сходны с цветковыми растениями; но, как и у мохообразных, в их жизненных циклах [1] смена поколений выражена очень четко.

В жизненном цикле мужского папоротника (Dryopteris) доминирует спорофит [1]. Споры [5] образуются в спорангиях [4], собранных в коричневые кучки-сорусы [3], расположенные на нижней стороне листа [2]. Споры разносятся ветром, подобно пыли, и прорастают во влажных местах [6] в сердцевидные заростки [7], достигающие нескольких мм в длину. На нижней стороне заростка образуются мужские (антеридии) и женские (архегонии) половые органы. Подвижные мужские гаметы плывут к женским и сливаются с ними. После этого развивается спорофит [8]

Проводящая воду и минеральные соли сосудистая система у папоротников более примитивна, чем у цветковых растений. Ксилема [1] состоит из трахеид-одиночных длинных клеток с одревесневающими стенками. Проще и расположение ксилемы и флоэмы [2], которые у цветковых растений собраны в пучки. Наиболее простой по строению стебель [А] имеет в центре протостелу, состоящую из плотного тяжа ксилемы, окруженного флоэмой, перициклом [3] и эндодермой [4]. Иной вариант строения - соленостела [Б], которая может быть полой или имеет сердцевину [5]

Жизненный цикл папоротникообразных. В жизненном цикле папоротникообразных доминирует стадия спорофита, связанная с образованием клеток бесполого размножения-спор. При прорастании спор папоротника возникают небольшие, малозаметные растеньица (заростки), внешне очень похожие на печеночники. Заросток называют гаметофитом, потому что он образует гаметы. Мужские гаметы сливаются с женскими, давая начало новому растению, которое будет образовывать споры. Для обеспечения оплодотворения необходима вода, иначе мужские гаметы не смогут «подплыть» к женским. Зависимость от воды и объясняет тяготение большинства папоротников и хвощей к влажным местообитаниям. Эти растения называют также криптогамными, т. е. «тайнобрачными», поскольку прежде ботаники не знали, как у папоротникообразных осуществляется половой процесс: эти растения не образуют пыльцы, плодов и семян.

Где живут папоротники? Со времен карбона число видов папоротникообразных значительно снизилось, но это не значит, что они утратили свое значение в растительном мире. Достаточно взглянуть осенней порой на золотисто-коричневые склоны поросших орляком холмов, чтобы убедиться, насколько многочисленны еще некоторые виды папоротников. Огромные сложные листья тропических папоротников, совершенно неприспособленные для жизни в засушливых и открытых местообитаниях, исключительно хорошо улавливают максимальное количество света в затененных влажных лесах и джунглях. Папоротники встречаются также во многих других местообитаниях, вплоть до арктической тундры.

Известно около 10000 видов папоротников. Наиболее многочисленны и разнообразны (около 2500 видов) они в Юго-Восточной Азии, где папоротники и хвощи [7] не только почти сплошь покрывают почву под пологом леса, но растут и на стволах деревьев. В европейских же странах встречается лишь около 150 видов папоротникообразных.

Полезные и декоративные виды. Лишь немногие папоротникообразные имеют хозяйственное значение, правда, некоторые из них употребляются в пищу, особенно в Японии. Споры плауна Lycopodium очень легки и подвижны, некогда их использовали в физических экспериментах для демонстрационных целей, поскольку с их помощью можно вскрыть вибрационные свойства разных объектов, например колеблющейся мембраны барабана. Экстракт мужского папоротника (Dryopteris sp.) прежде использовали в качестве весьма эффективного и относительно безопасного, в отличие от листьев тисса, глистогонного средства («мука от червей»). Орляк (Pteridium aquilinum) относится к числу тех немногих папоротников, которые считают сорными. Так, в Англии из-за своей способности к быстрому росту и неприхотливости он портит значительные территории пастбищных земель.

Многие виды папоротников выращиваются в садах и оранжереях, поскольку легко переносят условия, неблагоприятные для большинства цветковых растений. Во времена королевы Виктории (1819-1901) широко распространилось коллекционирование папоротников, и некоторые из них, особенно тонко-листники [11], имеющие очень нежные листья, толщиной в один слой клеток, культивировались в закрытых стеклянных сосудах. Это привело к тому, что некоторые виды папоротников стали более редкими как в Великобритании, так и во всей Европе. Коллекционирование нанесло ущерб и другим папоротникам, например видам рода Woodsia, распространенным в высокогорьях.

У нежных влаголюбивых адиантумов листья нередко бывают толщиной лишь в одну клетку. В викторианскую эпоху эти папоротники охотно собирали для выращивания в теплицах и оранжереях

Немало папоротников выращиваются и в питомниках, например листовик обыкновенный (Phyllitis scolopendrium «palmatum») и костенец волосовидный (Asplenium trichomanes «cristatum»), и в садах на затененных участках.

Некоторые папоротники, такие как Salvinia и Azolla sp., живут только на воде. И хотя оба эти рода характерны для тропиков и субтропиков, они широко распространились в Европе. Нередко водные папоротники образуют сплошной покров на поверхности озер, причем Azolla часто становится темно-красной.

Хвощи (Equisetum sp.) близки к папоротникам. Их разнообразие велико: от небольших ползучих растеньиц до крупных лазящих растений, поднимающихся вверх на 9 м. Многие виды накапливают в стеблях значительные количества кремнезема (очень твердого, хорошо полирующего вещества). Один из них-«датский камыш», или хвощ зимующий (Е. hyemale),- издавна применялся для чистки кастрюль, его и сейчас еще можно купить в магазинах музыкальных инструментов для полировки языков у кларнетов и саксофонов.

Истинные папоротники легко распознаются, даже когда они вовсе не похожи на типичный папоротник, по характерной манере раскручивания кончиков молодых листьев-спиральное листовое почкосложение. У настоящих папоротников молодые листья напоминают по форме епископский посох или гриф скрипки, отчего их часто так и называли.