Виды папоротников и их особенности

Внешне неприметные папоротники — одни из старожилов нашей планеты. Они появились на Земле еще в эпоху динозавров и за последующие столетия распространились по всем континентам. В Средние века люди посвящали папоротникам мифы, у некоторых народов это растение стало ассоциироваться с мистикой и волшебством. В XXI веке науке известно более 10 тысяч видов папоротниковых, различающихся по своим габаритам, форме, требованиям к условиям обитания и способу размножения. Некоторые папоротниковидные растения успешно пополнили ассортимент комнатных растений и радуют своих хозяев красивыми формами и низкой требовательностью к уходу. Из нашей статьи вы узнаете о многообразии мира папоротниковых, особенностях их произрастания и размножения, а также специфике разведения этого необычного растения в домашних условиях.

Общая характеристика группы

Папоротникообразные (Polypodiophyta) относятся к многолетним споровым растениям (отдел сосудистых высших растений).

Биологи предполагают, что предками современных папоротников являются древние плауны, в свою очередь произошедшие от псилофитов. Останки первых папоротникообразных дошли до наших дней в виде многолетних угольных отложений карбонского периода.

папоротник

Древние славяне верили в мистическую природу папоротников. Согласно старинным мифам встреча с цветущим папоротников в ночь на Праздник Ивана Купалы — предзнаменование внезапного богатства. Однако никто так и не смог найти цветков папоротника: эти растения никогда не цветут, поэтому легенда остается лишь красивым сказанием.

Ареал распространения растений обширен и представлен на всех континентах Земли. Большинство представителей этого отдела предпочитают хорошо увлажненные территории с невысокими температурами воздуха и преимущественной тенистостью. В зависимости от формы и строения требования к условиям внешней среды и, как следствие, места произрастания у разных видов папоротников различаются.

В XXI веке папоротникообразные встречаются в следующих зонах:

  • тайга;
  • смешанные или широколиственные леса;
  • болота;
  • тропические леса;
  • водные биосистемы;
  • горные ландшафты (в том числе высокогорья);
  • агроландшафты;
  • урбанизированные территории.

Некоторые виды папоротников можно встретить на стволах других растений или на стенах жилых построек.

Строение папоротника

Для папоротникообразных характерно значительное многообразие форм произрастания, размеров и внешнего вида. Это растение встречается как в виде ползучих лиан, так и в форме раскидистых кустарников.

кустарник

Главные морфологические особенности папоротников:

  • отсутствие камбия:
  • макрофилия (крупнолистность);
  • отсутствие характерных для хвощей и плаунов стробилов.

Все папоротникообразные имеют следующую структуру:

  • корневище;
  • стебель;
  • побеги;
  • черешки;
  • листовые пластины (вайи).

Корневище папоротника

Корневая система папоротников придаточного типа: корень формируется не из первичного стержня, а из стебля или листовой пластинки.

Для некоторых видов папоротникообразных характерны воздушные корни — отростки, образующиеся на листьях и не достигающие поверхности почвы.

Корневище папоротников состоит из склеренхимных пучков, обеспечивающих растению прочное закрепление в грунте. Зачастую воздушные корни переплетаются с черешками и формируют устойчивый внешний скелет, похожий на своеобразный панцирь. За счет этой конструкции растение получает дополнительную опору, обеспечивает себе устойчивость.

polipodium

Стебель папоротников

Стебель представителей Polypodiophyta образован из хорошо развитой проводящей ткани, окруженной паренхимой (разновидность эпителиальной ткани).

Тип стебля определяют форму произрастания папоротников:

  1. Прямостоячий короткий стебель — характерен для наземных стелющихся растений, обитающих в субтропической и тропической зонах.
  2. Небольшой стебель, переходящий в корневую систему — признак растений, характерных для умеренной природной зоне.
  3. Длинные и гибкие стебли — отличительная черта лианообразных папоротников, закрепляющихся на стволах и ветвях деревьев с помощью воздушных корней, черешков или специальных шиповидных отростков на листьях.
  4. Прямые неветвящиеся стебли высотой — особенность древовидных видов (представлены в 8 родах папоротникообразных). Встречаются в субтропиках и в горных местностях. Вершину древовидного ствола увенчивает раскидистая крона из узких и длинных листьев.

Несмотря на похожий на деревья внешний вид, большинство представителей древовидных папоротников являются гигантской травой.

Листоподобные органы папоротников

У папоротников нет листьев: похожие на перья отростки являются разновидностью ветвей и в ботанике известны как вайи (предпобеги). Переходная зона между стеблем и этим листоподобным органом отсутствует.

листоподобные органы

Вайи начинают свой рост от корневой системы, а при условии хороших условий среды обитания могут достигать значительных габаритов. Они растут только вверх и формируют привычный для большинства людей внешний вид растений.

Функциональное назначение листоподобных органов:

  1. участие в фотосинтезе;
  2. спорообразование (развитие спор растения происходит на нижней части вайи).

Классификация

Для папоротникообразных характерно значительное популяционное разнообразие. Среди представителей отдела Polypodiophyta современные биологи выделяют:

  • 48 семейств;
  • 578 родов;
  • более 12 500 видов папоротников.

Все папоротникообразные могут быть разделены на древние виды и современные сорта. Исходя из особенностей строения и размножения, требований к внешней среде и морфологических характеристик в биологии выделяют 4 класса:

  1. Psilotopsida (псилотовидные);
  2. Equisetopsida (хвощевидные);
  3. Marattiopsida (мараттиевые);
  4. Polypodiopsida (настоящие папоротники).

Класс псилотовидные

Псилотовидные папоротники произрастают на стволах других деревьев, а также поверхностях горных пород или почвы, если они богаты органическими веществами.

псилотовидный

Отличительная черта этого класса папоротникообразных — почти полное отсутствие корневища. Поступление питательных веществ и воды из почвы осуществляется по особым тканям стебля: ксилема и флоэма. В отличие от других сосудистых растений, у Psilotopsida проводящие ткани не представлены в листоподобных органах, поэтому такие вайи не могут считаться полноценными листьями.

В классе Psilotopsida представлено два рода растений:

  1. Псилотовые — травянистая форма папоротниковидных с прямостоячим активно ветвящимся стеблем и слабовыраженными листовидными зачатками. Процесс фотосинтеза осуществляется только в стебле.
  2. Ужовниковые — отличаются от псилотовых наземной частью. Для этого растения характерна только одна большая листовая пластинка, разделяемая на часть для развития спор и участок первичного фотосинтеза. В стебле есть небольшая доля камбия, представлены элементы проводящих тканей.

Класс хвощевидные

Хвощи отличаются уникальной морфологией, что позволяет некоторым биологам выделять их в отдельный отдел Хвощевидных. В этом классе представлено более 30 видов растений.

Основной ареал произрастания хвощей — Евразия и Северная Америка, преимущественно в умеренных широтах. Некоторые виды Equisetopsida встречаются на территории Южной Африки.

хвощевидный

Своему необычному названию хвощи обязаны внешнему сходству с развевающимся на ветру хвостом лошади (на латыни equus дословно переводится как лошадь, а saeta — грива или хвост).

Отличительные характеристики хвощевидных:

  • травянистая форма;
  • наличие выраженного корневища, а также хорошо развитых придаточных корней;
  • весь процесс фотосинтеза происходит только в стеблях;
  • побеги хвощей представлены чередующимися на стебле узлами и междоузлями (аналоги листвы и боковых веток).

Класс мараттиевые

Marattiopsida произошли от древнейших видов папоротниковидных, впервые появившихся в каменноугольном геологическом периоде. В эпоху карбона маратиевые были представлены как травянистыми, так и древовидными формами (прямой ствол наиболее развитых форм достигал 10 метров). В современную эпоху растения этого класса являются только травянистыми.

Маратиевы представлены в основном на территории тропических и субтропических лесов, некоторые виды произрастают в оранжереях или являются комнатными сортами.

мараттиевые

Для мараттиевны характерны длинные вайи (до 6 метров), располагающиеся в 2 ряда над корневищем. Молодые побеги внешне напоминают раковины улиток, которые по мере роста разворачиваются.

Класс настоящие папоротники

К классу Polypodiopsida относится абсолютное большинство современных видов папоротников. Наиболее крупные семейства этого класса:

  • Чистоустовые (Осмундовые) — самые примитивные представители класса. Специфическая черта — большие вайи (до 2 метров в длину).
  • Гименофилловые — произрастают во влажных и скрытых от солнца местах. Эти папоротники можно встретить как в тропических зарослях, так и на склонах горных ущелий или отвесных стенах водопадов. Отличить представителей этого семейства можно по прозрачным листьям, внешне напоминающим пленку.
  • Сальвиниевые — водная разновидностью растений. Обитают как на поверхности пресноводных озер и рек, так в их донных отложениях. В домашних условиях используются для украшения аквариумов.
  • Многоножковые — является наиболее многочисленной группой настоящих папоротников. Для представителей семейства характерно морфологическое разнообразие и различные требования в среде произрастания.

Класс настоящие папоротники

Настоящие папоротники представлены на всех континентах, произрастают от умеренных до тропических широт.

Комнатные папоротники

Помимо папоротниковидных, произрастающих в естественной среде обитания, существует особая разновидность комнатных растений, выведенных в ходе селекции для выращивания в домашних условиях.

Наиболее известные виды комнатных папоротников:

  1. Платицериум — внешне похож на рога взрослого оленя, торчащие в разных направлениях.
  2. Многоножка — популярная травянистая форма с красивыми рассеченными листьями перистой формы.
  3. Нефролепис — наиболее популярный вид комнатных папоротников, отличается изящными ажурными вайями, которые формируют объемную розетку.
  4. Дербянка — папоротник древовидной формы, напоминающий тропическую пальму с больших и плотными листьями.
  5. Давалия — отличительной чертой этого вида является ярко-рыжее корневище, занимающее всю площадь горшка и часто свисающее наружу.
  6. Диксония — еще одна древовидная разновидность папоротниообразных, предназначенная для выращивания в оранжереях или плантациях. В условиях открытого грунта растение может вырасти до 5-6 метров.
  7. Асплениум — неприхотливое растение со своеобразными волнообразными вайями.

Популярность комнатных папоротников связана не только с их необычным внешним видом, но и малой требовательностью к уходу. Растениям не нужны особые условия, они быстро адаптируются к влажности, освещению и температурному режиму помещения.

Особенности жизненного цикла

Для представителей отдела Polypodiophyta характерен отличный от других групп высших растений жизненный цикл. Основной его особенностью является последовательная смена 2 поколений: бесполого (спорового) и полового (гаметофиты).

папоротник на улице

На этапе бесполого поколения развития папоротникообразных отмечается активный процесс спорообразования. Многочисленные споры образуются на нижней стороне листоподобных органов вайи и формируют своеобразные скопления — сорусы. После созревания споры отделяются от листовых пластин и разносятся по территории с помощью ветра. В случае их попадания в комфортную для произрастания растения среду появляется заросток нового папоротника, являющегося уже представителем полового поколения.

Основные фазы жизненного цикла папоротников:

  1. Взрослая форма растения.
  2. Спора.
  3. Новый заросток.
  4. Половые клетки, представленные сперматозоидами и яйцеклетками.
  5. Зигота.
  6. Зародыш.
  7. Новый росток.
  8. Взрослый папоротник.

Как размножаются в дикой природе и в домашних условиях

Для всех представителей семейства Polypodiophyta в естественных условиях характерно размножение 2 способами, последовательно сменяющимися во время жизненного цикла растения:

  • Бесполое (споровое) — в его основе лежит процесс спорообразования. Споры растения формируются в защитных капсулах, располагающихся на скрытой от внешнего воздействия нижней стороне листов-вайи. После того как споры созрели, капсула разрывается. Споры распространяются по окружающей местности с помощью потоков ветра и в итоге оказываются на земной поверхности или стволах других деревьев. Если среда благоприятна для развития, спора дает корневые отростки, а через некоторое время на этом месте появляется новый зародыш. Он закрепляется в почве с помощью специальных ростков-ризоидов, начинается активный верхушечный рост.
  • Половое — характерно для тех форм растения, которые произросли из споры. У таких папоротников имеются традиционные для высших растений половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки. Они развиваются в особых половых органах: антеридия (мужской) и архегония (женский). На одном растении одновременно формируются как мужские, так и женские органы. Непосредственно процесс размножения происходит под воздействием дождевой воды: стекающие по листовым пластикам капли переносят сперматозоиды из антеридий в архегонии. В результате его объединения с яйцеклеткой появляется зигота — зародышевая форма нового папоротника.

споры

Папоротникообразные, выращиваемые в домашних условиях (в комнате или на открытом воздухе) могут размножаться 4 способами:

  • Спорообразование. Чтобы размножить растение этим способом, нужно:
  1. Найти несколько вайи со скоплением бугорков на нижней части листовой пластинки.
  2. Отрезать 1-2 листа и тщательно просушить в бумажном пакете.
  3. Заранее подготовить горшки для новых папоротников — лучше всего подойдет небольшая емкость со смесью торфа, листьев, сухого песка (рекомендуемое соотношение 2:1:1).
  4. К наступлению зимнего сезона осуществить высев папоротниковых: вытряхнуть споры с высушенных вайи на почвенную смесь и активно увлажнить из пульверизатора.
  5. Накрыть емкости полиэтиленом и оставить для прорастания на 1,5-2 месяца.
  6. Когда на поверхности почвы образуются моховидные проростки, полиэтилен можно снять.
  7. После того как ростки приобретут традиционную для взрослой особи форму, молодые папоротники нужно рассадить по отдельным горшкам, а с наступлением земли — в открытый грунт.
  • Разделение куста. Этот метод подойдет для размножения особей с длинными корнями (например, орляк).
  1. Растение нужно выкопать из земли и освободить от лишних фрагментов почвы.
  2. Папоротник следует осторожно разделить на 2 ровные части.
  3. Каждую из частей надо посадить во вместительную емкость.

Лучший период для размножения папоротников способом разделения кустарника — весна.

много папоротников

  • Размножение усами корневища — также подойдет для папоротников с длинными корневыми отростками.
  1. От взрослой особи нужно осторожно отрезать небольшой фрагмент корневой системы.
  2. Поместить эту часть корневища в смесь почвы и торфа.
  3. Обильно увлажнить водой и оставить до прорастания молодой особи.
  • Размножение с помощью выводковых почек.
  1. Осторожно открепить от вайи взрослой особи несколько выводковых почек.
  2. Каждую почку разместить на отдалении в 3-5 см друг от друга на влажном торфяном мхе.
  3. Накрыть рассаду полиэтиленом или стеклом.
  4. Спустя 3 недели пересадить молодые растения в отдельные емкости или открытый грунт.

Советы по выращиванию комнатных и садовых папоротников

Развитие здоровых папоротников в домашних условиях зависит от 4 факторов:

  1. влажность грунта;
  2. легкость почвенной смеси;
  3. заветрие;
  4. освещенность.

куст папоротника

Большинство папоротниковых, выращиваемых в квартирах, имеют тропическое и субтропическое происхождение и отличаются повышенной требовательностью к условиям содержания. Чтобы комнатные растения радовали глаз на протяжении долгого времени, необходимо соблюдать следующие правила:

  • емкости не должны находиться под прямыми лучами солнца или рядом с открытыми окнами;
  • папоротники следует оберегать от сквозняков;
  • для поддержания хорошего роста обязательно поддерживать хорошее увлажнение почвы, однако избыточный полив также вреден для растения;
  • субстрат должен представлять почвенную смесь из торфа, речного песка и непосредственно почвы, в зависимости от вида требуются дополнительные минеральные подкормки и регулярные замены грунта;
  • в помещении, где находится растение, должна быть температура, комфортная для его произрастания (зависит от конкретного вида Polypodiophyta);
  • в комнате, где произрастают папоротниковые, необходимо поддерживать высокую влажность воздуха (можно поместить горшок рядом с аквариумом).

Чтобы папоротник быстрее адаптировался к новым условиям произрастания, лучше всего приобретать новые растения весной.

Несмотря на то, что папоротник никогда не цветет, уже несколько десятилетий он является одним из любимых домашних растений, используемым как для украшения квартиры, так и в ландшафтном дизайне садового участка. Это внешне простое растение имеет уникальную морфологию и древнее происхождение, что отразилось на биологическом разнообразии и хорошей адаптации к любым природным условиям. Наслаждаться красотой и изяществом папоротников можно как в естественной среде, так и дома: это растение неприхотливо и может выращиваться даже теми, кто не готов уделять уходу за цветами много времени.

Анастасия
Анастасия
сельхозгид.ру