Пособие подготовлено в комплект к учебнику В. Б. Захарова, Н. И. Сонина «Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов». Оно содержит более развернутое, чем в учебнике, изложение темы «Споровые растения. Отдел Моховидные. Отдел Плауновидные. Отдел Хвощевидные. Отдел Папоротниковидные», дополнительную информацию о многообразии представителей этих групп. Текст сопровождают иллюстрации.
Адресовано учащимся общеобразовательных учреждений. Будет полезно учителям биологии.
1.0 — lavender
Растения, о которых рассказывается в этой небольшой книжке, — мхи, плауны, хвощи и папоротники — знакомы многим из вас. Вы можете видеть их в лесу и в парках, а также в классных комнатах или дома, в разных общественных помещениях.
И вероятно, каждый раз, сравнивая эти красивые, живописные растения с другими, рядом растущими и цветущими, многие из вас испытывали удивление и любопытство. Возникало желание узнать, почему же среди легких, ажурных или среди крупных, раскидистых резных листьев нет ни одного, хотя бы совсем маленького, цветка. Но сколько бы мы ни разглядывали и ни изучали эти несколько таинственные привлекательные растения, цветков не обнаружим.
Мхи, плауны, хвощи и папоротники — представители большой и особой группы очень древних растений —
Однако если бы в очень далеком прошлом Земли не возникли и не распространились споровые растения, то сейчас не украшали бы нашу планету их потомки — замечательные цветковые растения, которые произрастают в самых разных природных условиях всех климатических зон.
Споровые растения, представляя собой один из этапов эволюции растительного мира Земли, помогают нам понять, какой была наша планета на протяжении палеозойской и практически всей мезозойской эры. Это было время господства споровых растений. И только в конце мезозоя возникли эволюционные потомки споровых — первые, еще плохо развитые цветковые растения, которые потом на протяжении кайнозойской эры завоевали всю нашу планету.
Споровые, заселив не только увлажненные участки суши, но и некоторые водоемы, благополучно продолжают существовать практически во всех природных системах.
Вероятно, вы согласитесь с тем, что когда мы говорим о мхах, то чаще всего представляем невысокие зеленые кустики, растущие на болотах рядом с краснеющими ягодами клюквы или в сумрачном, тенистом лесу с сырой почвой.
Мхи распространены повсюду, кроме морей и очень засоленных почв. Сплошными коврами они покрывают почву в тундрах, хвойных лесах и на болотах. Некоторые виды мхов в процессе эволюции успешно приспособились к существованию на дне водоемов. Мелкие мхи могут поселяться на коре деревьев, на камнях, даже на песчаной почве, образуя плотные дернинки, похожие на живописный зеленый бархат, который в любое время года не теряет своей свежей привлекательной окраски.
Мхи могут выживать после сильных морозов и засухи, но растут и размножаются только при наличии тепла и влаги.
Доказано происхождение мхов от потомков прибрежных водорослей. Давным-давно самые древние мхи «перебрались» на сушу из водной среды, которая была колыбелью жизни на Земле. Но не они стали прямыми предками сухопутных растений. Некоторые ботаники иронично называют мхи черновым наброском природы, считая эту ветвь эволюционной схемы развития мира растений тупиковой.
Не являясь основной, магистральной линией развития растительного мира на Земле, современные мхи, численность которых составляет примерно 25 тыс. видов, занимают и прочно сохраняют особое место в природе, оказывают заметное воздействие на среду обитания многих других растений и животных.
Почти все моховидные являются многолетними травянистыми растениями, только несколько их видов относятся к однолетним.
Строение мхов довольно простое. Листостебельные мхи состоят из стебельков, покрытых мелкими листочками. Стебельки отсутствуют у мхов, которые относятся к классу печеночников, большинство их видов имеют таллом, или слоевище.
Моховидные, как самостоятельный отдел высших растений, резко отличаются от представителей других отделов высших растений (споровых, цветковых и голосеменных) тем, что тело и листостебельных мхов, и слоевищных представляет собой половое поколение, называемое гаметофитом.
О том, что такое гаметофит и какова его роль в жизненном цикле растений, вы уже узнали из учебника «Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов».
Еще одной интересной особенностью отличаются моховидные от своих растительных собратьев, проявляющейся в том, что гаметофит как половое поколение и спорофит как бесполое составляют единое целое растение. Спорофит тесно связан с гаметофитом, развивается на нем, получая от него питательные вещества.
Где же располагается спорофит? Рассматривая хорошо развитый экземпляр мха любого вида, мы можем заметить небольшие коробочки, которые на тонких ножках возвышаются над растением.
Коробочка и ножка, нижняя, обычно расширенная часть которой внедряется в ткань гаметофита, — это и есть спорофит, который у моховидных называется спорогоном. У разных видов мхов коробочки отличаются формой и размером.
При созревании спор коробочка вскрывается, и споры высыпаются наружу и рассеиваются ветром. Причем способы раскрытия спороносных коробочек у каждого вида мха свои.
Большинство моховидных имеют размеры от 1 мм до нескольких сантиметров. Обычно высота наземных мхов не превышает 15–20 см; есть виды, побеги которых вырастают до 60 см и более. И только побеги водяных мхов из рода Фонтиналис (
Низкорослость большинства видов моховидных не случайна — воду из почвы мхи добывают с определенными трудностями, потому что у них отсутствуют настоящие корни.
Всасывание воды и прикрепление к почве (или к какому-либо субстрату: камням, коре и др.) у мхов осуществляется с помощью корнеобразных выростов — ризоидов.
Стебельки и листочки тоже могут поглощать влагу из окружающей среды.
Прорастая на влажной почве, споры сначала дают первичную нить мха, которая имеет название протонема. У некоторых видов мхов споры начинают прорастать уже в коробочке. Разрастаясь, протонема образует уже взрослое растение — гаметофит. Ученые-ботаники называют протонему «юношеской фазой развития гаметофита».
Основная функция протонемы — массовое образование гаметофитов, которые создают густые моховые дернинки; с помощью протонемы может осуществляться вегетативное размножение мхов.
Очень интересное явление наблюдается у некоторых видов мхов, протонемы которых остаются на протяжении всей жизни гаметофитов. Например, постоянная протонема мха
И до тех пор, пока ученые не разгадали причину такого любопытного и завораживающего явления, оно порождало массу легенд, сказок и предрассудков о волшебниках и гномах, которые охраняют удивительные, зачарованные сокровища, недоступные людям.
Ученые сначала предположили, что свечение протонемы этого вида мха обусловлено фосфоресценцией, но нет, молекул фосфора не обнаружили, тщательные исследования выявили, что свечение обусловлено особым строением пластинчатых структур протонемы, состоящих из линзовидных клеток с выпуклой передней и воронковидной задней стенкой.
В задних углах таких клеток размещено 4–6 хлоропластов. Пластинчатые структуры с такими интересными клетками направлены против падающего света, лучи которого, преломляясь сферической передней стенкой клеток, направляются на хлоропласты. Проходя сквозь хлоропласт и отражаясь задней стенкой, солнечные лучи приобретают зеленоватое свечение, которое в темноте воспринимается как таинственные переливающиеся огоньки.
Такое интересное свечение могут создавать не только протонемы, но и целые слоевища тех видов мхов, которые называют общими словами
Самосвечение мхов, издавна пугавшее невежественных людей, имеет ценное биологическое значение. Это особое приспособление обеспечивает протекание фотосинтеза в условиях рассеянного света с помощью фокусировки лучей света на хлорофилловые зерна — хлоропласты.
Вот о каких интересных процессах могут поведать нам древнейшие сухопутные растения — моховидные.
Какова же роль мхов в природе? Интересно то, что мхи непосредственно не участвуют в пищевых цепях, потому что они в основном не поедаются животными и даже мало повреждаются насекомыми, бактериями и грибами. Только иногда как побочные продукты мхи могут поедаться некоторыми насекомыми и птицами (утками) вынужденно, при отсутствии другой пищи.
Мхи растут очень медленно, от 1–2 мм до нескольких сантиметров в год. Многолетние мхи, не повреждаемые и не поедаемые животными, образуют мощные дернины, толщина которых с учетом слоя их отмерших частей — образовавшегося торфа — равняется нескольким метрам. Так, в европейской части России торфяники достигают местами десяти метров.
Ученые считают, что моховидные выполняют особую, даже глобальную роль в регулировании водного баланса континентов, накапливая и сохраняя влагу в дернинах.
Мхи ухудшают продуктивность сельскохозяйственных земель, вызывая их заболачивание. И в то же время, переводя поверхностный сток воды в подземный, мхи способствуют накоплению влаги в почвах и предохраняют плодородные слои от эрозии.
Некоторые виды мхов обладают противомикробными свойствами, используются в медицинских целях. Мхи могут накапливать (аккумулировать) многие вещества, например радиоактивные. Поэтому мхи перед их хозяйственным использованием сначала проверяют на наличие радиоактивных веществ.
Из мхов нередко изготовляют материалы для строительства (прессованные плиты), их используют в сельском хозяйстве как подстилку в помещениях для животных. Торфяные залежи являются источником топлива и широко эксплуатируются.
Вот видите, какие полезные и важные представители растительного мира моховидные, поэтому надо знать особенности строения и жизнедеятельности разных видов мхов.
Многочисленные виды моховидных по количеству занимают второе место в мире растений после цветковых и подразделяются на три класса: Антоцеротовые
Название
Класс антоцеротовых мхов, включающий одно семейство с 4–5 родами (свыше 300 видов), — самый малочисленный в сравнении с двумя остальными классами мхов — печеночниками и листостебельными.
Антоцеротовые не выдерживают конкуренции с другими растениями, которые могут затенять и лишать их питательных веществ, поэтому типичными местами обитания являются незадерненные почвы по краям пашен, дорог и канав, вдоль берегов рек. Являются они также «пионерами» на влажных обнаженных почвах, т. е. там, где под действием каких-то факторов был уничтожен травостой.
В тропиках эти мелкие мхи могут заселять кору гниющих деревьев, ветки и даже живые листья. На таких субстратах (основах) слоевища антоцеротовых хорошо развиваются, не подвергаясь конкурентному угнетению со стороны других растений, которых просто не бывает рядом.
Около 200 видов этого рода произрастает в основном в тропиках, но некоторые виды проникли и благополучно растут в северных и умеренных широтах. Многолетний мох
Развивающийся спорогон имеет удлиненно-бобовидную форму. Такую форму неправильно называют стручкообразной. Спорогоны не имеют ножки, клубнеобразная стопа — основание спорогона — погружена в ткань слоевища. Молодые спорогоны имеют зеленый цвет — в их клетках содержатся хлоропласты. Поэтому спорогоны, в клетках которых происходит фотосинтез, способны к самостоятельному питанию, хотя тесно связаны и получают все питательные вещества из тканей слоевищ.
Споры в спорогонах созревают не одновременно: сначала созревают споры в верхней части, а затем — у основания спорогона. При созревании спор удлиненная коробочка спорогона раскрывается постепенно сверху вниз двумя продольными щелями.
Кроме
Мхи, относящиеся к этому классу, удивляют большим разнообразием внешнего вида и строения гаметофита, но спорофиты разных видов имеют большое сходство. Как и у всех моховидных, спорофит (спорогон) печеночников прикреплен к гаметофиту и питается за счет фотосинтетической деятельности тканей гаметофита.
Спорогоны не имеют устьиц и большей частью не имеют хлоропластов. Вместе со спорами формируются и созревают элатеры (особые пружинящие нити). Элатеры очень гигроскопичны.
При набухании в процессе увлажнения или при сокращении в процессе высыхания эти пружинящие нити приходят в движение и обеспечивают равномерное и постепенное высеивание спор. Элатеры образуются не у всех печеночных мхов, в семействе
Споры, прорастая на влажной почве, образуют протонему, которая у большинства печеночных мхов слабо развита и недолговечна. Постоянная протонема есть у некоторых видов порядка
Несмотря на различные формы гаметофитов, все печеночники можно отнести либо к группе имеющих слоевищную форму, либо — форму листостебельных побегов.
Слоевища большинства печеночных мхов похожи на тонкие нежные пластинки, которые располагаются на поверхности почвы. Они имеют даже некоторое сходство с лишайниками. У других видов вегетативная часть расчленена на стебель и листообразные выросты. В рыхло расположенных паренхимных клетках формируются масляные тельца. Ученые предполагают, что эти образования являются продуктами жизнедеятельности клеток.
Свыше 6000 видов печеночных мхов распространились по всей Земле, предпочитая обитать в местах с повышенной влажностью — по краю пашен, дорог и канав, вдоль берегов рек, на залежах.
Этот вид является наиболее экологически приспособленным и поэтому широко распространен.
Слоевище имеет вид плоской лентовидной пластинки, участки которой разделяются надвое, т. е. дважды (дихотомически) ветвятся.
Верхняя сторона слоевища темно-зеленая, под ней развиваются воздушные полости (своеобразные камеры), пронизанные темно-зелеными многоклеточными ветвистыми нитями, содержащими хлоропласты. В таких нитях осуществляется фотосинтез. В верхнем слое клеток располагаются устьица.
От нижнего слоя клеток отходят два вида ризоидов — простые и язычковые. Узкие язычковые ризоиды имеют очень любопытное строение: их внутренние стенки имеют выросты в виде язычков. По язычковым ризоидам, как по фитилям, поднимаются молекулы воды из почвы ко всем клеткам слоевища. Язычковые ризоиды прижимаются плотно к почве с помощью особых выростов — чешуек.
Маршанция многообразная — растение двудомное. На одних экземплярах к лету развиваются своеобразные выросты в виде многолопастного диска, сидящего на ножке. Это образование называют мужской подставкой. Другие экземпляры маршанции имеют выросты, ножки которых увенчаны пластинками, имеющими вид многолучевых звезд. Это женские подставки (см. рис. учебника, с. 51).
И женские, и мужские подставки представляют собой видоизмененные ответвления слоевища, в ходе эволюции приспособившиеся для образования на них антеридиев и архегоний.
При наличии капельно-жидкой влаги в виде дождя или росы происходит оплодотворение, в результате которого формируется бесполое поколение — спорофит, или спорогон. Зрелый спорогон имеет форму шаровидной коробочки на тонкой ножке.
Вот какое интересное моховидное растение маршанция.
Довольно большой род, в состав которого входит около 200 видов, распространенных во всех частях света, особенно в южных областях. Риччии — обитатели сырых почв. В водоемах поселяются водные виды риччии, слоевище которых имеет очень интересную сетчатую форму.
Наземные виды риччии имеют мелкие многослойные розетковидные и разветвленные надвое (дихотомически) слоевища. Риччия хорошо знакома аквариумистам.
В ее густых зарослях могут спокойно развиваться мальки рыб.
Это самый крупный класс моховидных, он включает более 15 000 видов (по другим данным, около 18 000 видов). Представители листостебельных мхов на суше встречаются повсеместно от полярных пустынь Арктики до своеобразных участков жизни — «оазисов» в Антарктиде.
Листостебельные мхи обладают высокой жизненной устойчивостью, выживают в неблагоприятных условиях и имеют большое значение в общей фотосинтетической деятельности растительного мира на нашей планете.
Большой жизнеспособностью обладают споры листостебельных мхов. Поразительна их морозостойкость: воздушно-сухие споры после замораживания их при температуре -200 °C нормально прорастали на питательных средах. Так же хорошо прорастали споры после нагревания до 100 °C. Поэтому неудивительно, что на местах сильных лесных пожаров наблюдается массовое появление мхов.
Из листостебельных мхов образуются рыхлые или плотные обширные покровы, которые длительно сохраняют влагу и тем самым способствуют общей обеспеченности почвы водой.
Некоторые виды мхов могут выдерживать пересыхание благодаря тому, что их точки роста защищены от высыхания, так как булавовидные конечные клетки на верхушках стеблей выделяют слизь.
В названии листостебельных мхов отражаются главные особенности их строения: стебли покрыты мелкими цельными сидячими листочками, с жилками или без них. У одних видов мхов листочки располагаются на стеблях со всех сторон — радиально, у других расположение листиков двустороннее.
Корни у бриопсидов отсутствуют, их функцию выполняют ризоиды. У листостебельных мхов наблюдается интересное явление. Волосковидные образования — ризоиды развиваются не только от основания стеблей, но часто и по всему стеблю, и даже от нижней части листочков.
Ризоиды имеют вид однорядных многоклеточных нитей с бурыми оболочками. У некоторых мхов такими ризоидами, как густым опушением, бывает покрыта вся поверхность стебля. Создается впечатление, что стебельки покрыты своеобразным войлоком. Окраска ризоидного войлока различна: светлая, бурая, красноватая, фиолетовая. Очень интересно выглядят мхи, у которых опушение на стебельках скручивается в длинные тяжи. Ризоиды, отходящие от основания стеблей, обеспечивают мхам закрепление на почве и поступление влаги.
Благодаря стеблевым ризоидам каждое растеньице мха находится в своеобразной влажной оболочке, как в шубе. Такая водная «шуба» создается благодаря тому, что волоски стеблевых или листочковых ризоидов создают капиллярное пространство, которое не только притягивает, но и задерживает молекулы воды. По тонким промежуткам между ризоидами, как по капиллярам, поднимается почвенная влага.
У водных видов листостебельных мхов ризоиды выполняют функцию прикрепления к различным подводным субстратам (опорам).
Еще одна удивительная особенность наблюдается в строении некоторых видов листостебельных мхов, стебельки которых бывают покрыты зеленоватым нежным опушением. Такое опушение образуют зеленые выросты, каждый из которых имеет чаще всего пальчаторассеченную форму, но может иметь и другие формы.
Эти своеобразные зеленоватые выросты, похожие на видоизмененные листочки, получили название парафиллии (от греч.
Зеленые парафиллии участвуют в процессе фотосинтеза.
Спорогоны листостебельных мхов у одних видов располагаются на верхушках стеблей, у других они боковые. В спорогонах созревают споры, которые при оптимальных условиях освещения, температуры и влажности прорастают через несколько дней или через несколько недель после высыпания из коробочек. В процессе прорастания спор развивается первичная протонема, на ней закладываются почки, из которых вырастают молодые растения листостебельных мхов.
Бриопсиды, играющие в растительном покрове значительно большую роль, чем другие моховидные, состоят из трех подклассов: Сфагновые (
Виды андреевых мхов распространены преимущественно в высокогорных областях всего земного шара, но главным образом в антарктических и арктических зонах. На каменистых субстратах в виде подушечек растут многолетние мелкие жесткие и хрупкие представители этого подкласса листостебельных мхов. Являются «пионерами» зарастания камней и скал, например такой вид, как
Главная особенность мхов этого подкласса — прямостоячие стебли не имеют ризоидов. На стеблях пучковато располагаются веточки с однослойными листочками. На верхушках стеблей веточки собраны в головчатое образование. Спорогоны в виде шаровидных коробочек с крышечками поднимаются над верхушками стеблей на ложноножках. Сфагновые мхи часто называют
Этот род включает свыше 300 видов, а в России, представьте себе, произрастает около 40 видов сфагновых мхов.
В учебнике вы уже прочитали о строении сфагнума, узнали, что этот удивительный мох может впитывать и сохранять в своих стебельках и тонких листочках влаги в 20–25 раз больше собственной массы. Такое свойство объясняется особенностями клеточного строения. У сфагнума два типа клеток: одни — мелкие зеленые, содержат хлорофилл, участвуют в фотосинтезе; другие — крупные, отмершие, пустые, сообщающиеся между собой, способны накапливать и задерживать в себе воду. В водоносных клетках сфагнум запасает воду на черный день.
Для роста и развития сфагнума необходима мягкая вода — это вода, не содержащая минеральных солей. Такой водой является дождевая вода. Особенно угнетающе на жизнедеятельность сфагнума действует присутствие в воде солей кальция (такую воду называют жесткой), при наличии которых сфагнум постепенно прекращает рост. Поэтому на сырой почве, в которой содержатся минеральные соли, поселяются и развиваются только некоторые виды сфагнума.
Поверхность болот и почву влажных лесов покрывают мощные ковры из сфагнума.
Сфагновые болота, как гигантские губки, впитывают и вбирают в себя все осадки, которые выпадают на протяжении года. А затем очень экономно и постепенно отдают эту влагу большим и малым рекам, приостанавливая их пересыхание даже в самые жаркие периоды летней жары и засухи. В связи с этим непродуманное и необоснованное осушение болот способно вызвать настоящую экологическую катастрофу.
Сфагновые мхи все время нарастают своей верхушкой, а их нижние части отмирают. Сфагнум называют
Накапливаясь год за годом, отмершие мхи образуют залежи торфа. В массе торфа, лишенной кислорода и богатой особыми веществами, убивающими микроорганизмы, вредные грибки и бактерии не развиваются. Торф буквально «консервирует» все то, что в него попадает. Поэтому не случайно в толще торфа в прошлые времена, да и сейчас нередко находят кости давно вымерших животных, предметы обихода. В одном болоте были обнаружены останки воина в полном рыцарском снаряжении. Люди издавна использовали сфагнум не только как перевязочный материал, но и как дезинфицирующее средство, заменяя им йод. В ранах, закрытых сфагнумом, не развиваются гнойные бактерии.
Сфагнум трудно спутать с другими листостебельными мхами не только потому, что стебельки и верхняя часть каждого растения бледно-зеленая, а нижняя — белая, но и потому, что наверху среди розетки листьев поднимаются три небольших круглых спорогончика.
Это наиболее обширный и разнообразный подкласс из всех листостебельных мхов. В состав подкласса входит около 14 000 видов, в России встречается почти 2000 видов. В отличие от сфагновых мхов, бриевые имеют тонкие ризоиды, по большей части коричневатого цвета. В клетках ризоидов могут содержаться немногочисленные хлоропласты и лейкопласты.
Многие виды этого рода образуют дернины в хвойных лесах, на лугах, болотах, где способствуют образованию торфяных залежей совместно со сфагнумами. Одним из наиболее высокорослых политрихумовых мхов является мох
На коричневатых довольно прочных, даже жестковатых стеблях густо располагаются мелкие щетиновидные листочки.
Кукушкин лен — растение двудомное. Спорогоны, состоящие из коробочки, ножки и ее основания, развиваются на женских экземплярах политрихума обыкновенного. Каждая коробочка спорогона, покрытая сверху заостренным колпачком, имеет некоторое сходство с сидящей кукушкой.
Возможно, поэтому этот вид листостебельного мха получил такое удивительное название, как
Есть еще одна особенность строения спорогона политрихума обыкновенного, которая могла послужить поводом для его русского названия. На льняную пряжу несколько похожи тонкие, направленные вниз волоски, отходящие от легко опадающего колпачка спорогона. Вот и назвали этот вид мха —
В процессе эволюции — длительного исторического развития — у кукушкина льна выработалось интересное приспособление, обеспечивающее сохранение спор в сырую погоду или во время обильных дождей.
Под крышечкой спорогона по краям коробочки располагаются зубчики, которые в сырую погоду, загибаясь внутрь, преграждают влаге путь к созревшим спорам. А в сухую погоду зубчики отгибаются наружу. Через отверстия между ними споры высыпаются на почву при покачивании коробочек ветром.
На нижней части стеблей кукушкина льна развиваются ризоиды. Они похожи на ветвистые волоски, с их помощью мох прикрепляется к почве. Поглощение воды в большей степени происходит всей поверхностью стебля и листьев.
Кукушкин лен произрастает чаше всего не в виде отдельных растений, а густыми дернинами, которые, задерживая и накапливая влагу, обеспечивают заболачивание того места, где они растут.
Кукушкин лен является основным компонентом нижнего яруса российских таежных лесов, которые называются лесами-долгомошниками.
В лесах умеренной зоны Северного полушария в условиях повышенной увлажненности подушкообразные дернинки образуют мхи рода Гипнум (
Гипнум и кукушкин лен подготавливают условия, необходимые для жизни сфагнума. Причем гипнум разрастается там, где вода содержит достаточное количество минеральных солей.
Небольшое семейство
Живописный вид имеет мох
Большинство видов рода Сплахнум
Характерной особенностью сплахновых мхов является то, что для их роста и развития необходимы готовые органические вещества. Такие вещества образуются при гниении остатков растений и животных.
Чаще всего виды сплахнума поселяются на растительных остатках. Северные виды сплахнума выделяются среди других мхов ярко окрашенной и зонтиковидно разросшейся нижней частью коробочки спорогона.
Семейство
Плоскооблиственные или плоскоразветвленные вторичные стебли мхов свисают с деревьев и камней. На таких побегах располагаются язычковидные листочки с простой или двойной жилкой, но могут быть без нее. Очень живописна и красива
К семейству
Типичный представитель этого семейства
На затененных почвах в наших лесах растет один из представителей богатого видами семейства
Все бриевые мхи — растения многолетние, высотой до 30 см. Вегетативное размножение осуществляется разнообразными способами: выводковыми веточками, почками, выводковыми листочками, выводковыми нитями, ризоидными клубеньками и протонемой.
У бриевых мхов часто возникают утолщения клеточных оболочек — папиллы. Они увеличивают поверхность тех клеток, которые всасывают воду, способствуют собиранию и проведению воды внутрь клеток.
Бриевые мхи преимущественно напочвенные, лесные и болотные, реже скальные; некоторые виды бриевых мхов могут произрастать на дне пресноводных водоемов.
Очень много видов листостебельных мхов являются обязательными компонентами многих экологических систем, без них флора Земли была бы неполноценна.
Плауновидные относятся к группе наиболее древних представителей земной флоры. В конце палеозойской эры, особенно в каменноугольном периоде, плауновидные достигли своего наибольшего развития и многообразия. В то время предки современных плауновидных, называемые
У лепидодендронов были мощные колонновидные главные стебли — стволы, высота которых достигала 30 м, а диаметр стволов равнялся 2–3 м у основания.
Стволы молодых растений густо покрывали очень длинные шиловидные листья. У некоторых видов длина таких листьев могла быть до 1 м при ширине более 1 см. По мере роста растения листья поочередно и постепенно отмирали и опадали в направлении снизу вверх, а на стволах оставались листовые рубцы с пучками листовых следов и остатками воздухоносной ткани. Такие листовые следы были похожи на крупные чешуи, возможно, поэтому ископаемые представители древних плаунов получили такое общее название —
В начале мезозойской эры, в связи с изменением климата, все крупные плауновидные начинают вымирать, их вытесняют более приспособленные к новым экологическим условиям древние голосеменные. Мелкие травянистые виды плауновидных, выживающие под пологом более конкурентоспособных голосеменных, пережили их господство и успешно приспособились к дальнейшей жизни в новых экосистемах, где преобладающими растениями стали цветковые.
Память о могучих древних плауновидных осталась в пластах каменного угля, который представляет собой окаменевшие остатки лепидодендронов-чешуедревов и других древовидных папоротников и хвощей (см. рис. учебника, с. 59). И, сжигая в настоящее время каменный уголь, мы в виде тепла или света электростанций получаем энергию тех солнечных лучей далеких от нас эпох, которую «законсервировали» эти растения в процессе фотосинтеза более 300 млн лет назад.
Тысяча четыреста видов современных плауновидных, имеющих совсем небольшое сходство со своими гигантскими предками, — это вечнозеленые многолетние травы, реже полукустарники. Очень редко они поднимают свои побеги, не имеющие камбия, выше чем на один метр. С помощью стелющихся побегов плауновидные хорошо и быстро вегетативно размножаются. При этом побеги, вырастающие на много метров в длину, создают впечатление ползучего или плывущего по почве растения. Не случайно этот большой отдел древних споровых растений получил название
Все побеги плауновидных довольно густо покрыты мелкими простыми листочками, форма которых может быть овальной, шиловидной, шиповидной, линейной, ланцетовидной. Располагаются такие листочки на побегах разных видов или поочередно, или супротивно, или мутовчато.
Все плауновидные никогда не образуют цветков — это споровые растения. Спорангии — органы спороношения — образуются в пазухах листьев или на их внутренних поверхностях. Споры могут созревать довольно долго, высыпаясь, они прорастают и дают начало гаметофитам только на влажных почвах.
Плауновидные, являясь обязательными компонентами многих экосистем, нуждаются в охране и защите. При заготовке спор, которые находили раньше широкое применение и используются сейчас в медицине и в некоторых отраслях промышленности, рекомендуется аккуратно отрезать только спороносные части растений, так называемые колоски, ни в коем случае не повреждать и не вырывать остальные части растения.
Внимание! Давно было замечено, что позвоночные травоядные животные в пищу плауны не употребляют. Учеными было установлено, что некоторые виды плаунов, например
Виды этого рода широко распространены на земном шаре, встречаясь от зоны влажных тропических лесов до зоны тундры. В России главным образом в хвойных лесах, а также в горных и равнинных тундрах произрастает 5 видов плаунов.
Интересно возникновение латинского названия рода —
Изучая особенности строения
У
Русское название рода Плаун созвучно со словом «плывет» или «плавает». Имеет плаун несколько народных названий:
На верхушках стеблей плаунов развиваются укороченные специализированные побеги, которые привычно называют колосками. В таких колосках созревает большое количество очень мелких спор, имеющих интересную тетраэдрическую форму.
Из зрелой споры при благоприятных условиях вырастает маленький (2–3 мм) бесхлорофилльный обоеполый гаметофит. Для его дальнейшего развития необходим симбиоз с гифами почвенных грибов, без которых гаметофит не будет расти. Гаметофит плауна растет и развивается очень медленно, в течение 12 лет.
После оплодотворения из зародыша развивается взрослое растение. Плауны возобновляются медленно и трудно, поэтому не стоит бездумно уничтожать их для того, чтобы из них делать вечнозеленые гирлянды и композиции для озеленения помещений.
Все виды плаунов имеют сходство в общих чертах строения побегов, корневищ, листьев, но отличаются особенностями строения спорофиллов. Так, у
У некоторых плаунов, имеющих ползучие побеги, таких как
Такие образования, к которым люди относились и относятся с опаской, предубеждением, считая их проявлением нечистой силы или местом шабаша ведьм, возникают при вегетативном размножении одного или нескольких взрослых экземпляров плаунов.
Образованию «ведьминых» кругов способствует, с одной стороны, центробежный рост побегов и ветвей в разные стороны и, с другой стороны, отмирание участков побегов у основания центральной части главного растения.
Споры плаунов раньше находили самое широкое применение. Их использовали для лечения глазных болезней, для избавления от алкогольной и табачной зависимости. Медицинский препарат — порошок
Споры некоторых видов плаунов, содержащие большое количество жирных масел, применялись для изготовления пиротехнических изделий. Наличие жира в спорах плаунов обеспечивает им несмачиваемость, непотопляемость в воде. Возможно, этот факт тоже повлиял на возникновение названия
Раньше и теперь споры продолжают использовать при фасонном литье в металлургии. Если нужно получить гладкую поверхность какой-либо детали, добавляют споры; при соприкосновении с жидким металлом споры, покрывающие поверхность формы, вспыхивают, и образовавшийся газ обеспечивает получение гладкой поверхности.
Так что вот какие интересные и ценные растения плауны!
В этом роду всего один вид —
От привычных нам плаунов филлоглоссум резко отличается. Это маленький клубневой многолетник, высота которого равняется нескольким сантиметрам. Удивительно то, что такие «малыши» могут благополучно существовать в почти непроходимых зарослях жестколистных вечнозеленых кустарников, на территориях, имеющих название австралийский скраб. Произрастают также филлоглоссумы в эвкалиптовых лесах и на участках с господством травянистых однодольных растений.
Филлоглоссум относится к группе растений, которые получили название
На верхушке клубня в конце осени — начале зимы (в мае — июне) вырастает пучок листьев длиной до 2 см.
Узкие листья напоминают языки. Не случайно поэтому возникло название рода: от греческих слов
Хрупкие листья могут легко отламываться и, попадая на влажную почву, давать начало новым растениям. Так происходит вегетативное размножение этого странного маленького плауновидного растения.
От верхней части клубня отрастают 1–3 корня и ножка, кончик которой в конце зимы — начале весны разрастается в новый клубень, а старый отмирает Этот новый клубень остается в почве на глубине примерно 1 см, а с наступлением весны цикл развития повторяется. Молодые корешки и новый клубень филлоглоссума покрыты волосками и бывают обвиты грибными нитями.
Как и все плауновидные, филлоглоссум может размножаться с помощью спор, которые формируются в коротком стробиле, длиной до 7 мм, вырастающим на простой безлистной ножке длиной до 3–4 см, более заметной, чем сам стробил.
Вот какой удивительный вид плауновидного растения — филлоглоссум Драммонда.
Еще один из оригинально-неповторимых видов плауновидных можно найти в роде Стилитес.
Несмотря на то что флора нашей планеты уже основательно изучена, случаются иногда важные ботанические открытия. Такое неожиданное событие произошло в 1956 г.
Высоко в горах Центральноперуанских Анд американский ботаник Эрика Амштуц обнаружила заросли неизвестного растения. Новому роду Амштуц дала название
Изучив анатомо-морфологические особенности довольно странного растения, было выявлено его сходство с одним из видов рода полушника — полушником трехгранным, который произрастает также в высокогорных Андах.
Стилитес андийский хорошо приспособлен к суровым условиям высокогорья. Растения этого вида произрастают на влажной известняковой почве, образуя густые, прижатые к земле заросли. Здесь же рядом со стилитесом можно встретить дерновинки болотных мхов и злака вейника, другие высокогорные растения.
Стилитес андийский — низкорослое многолетнее травянистое растение с толстым и относительно длинным (до 7 см), несколько приподнимающимся стеблекорнем, покрытым толстой темной корой и рубцами от опавших листьев. Верхушка такого стеблекорня дважды вильчато разветвленная. Эти ветви увенчаны густыми верхушечными розетками из продолговато-ланцетных листьев длиной 5–5,5 см и шириной 5–8 мм.
Сколько еще интересных растений обитает на нашей планете.
Чуть выше вы прочли название
Большинство полушниковых — водные или земноводные (т. е. частично погруженные в водную среду) растения. Некоторые виды произрастают на влажной почве, без ее покрытия водой.
Центральная ось полушниковых сильно укорочена, стебель незаметен, поэтому кажется, что листья вырастают прямо из почвы. У большинства видов шиловидная форма листьев. Такая форма листьев послужила основой для возникновения русского названия растений этого рода — Шильник.
Высоту растений рода Полушник, или Шильник, определяют в зависимости от высоты листьев, которая сильно варьирует и зависит не только от видовой принадлежности, но и от условий обитания этого рода плауновидных.
Самые маленькие листья у
Короткие шиловидные листовые пластинки у большинства видов полушника зеленые или желтовато-зеленые. Их интересной особенностью является соединение листовой пластинки с незеленым, часто погруженным в почву, ложковидно расширенным основанием. Листья бывают прямыми или отогнутыми.
Число листьев, расположение которых спиральное, зависит от возраста и вида полушника. У молодых растений листьев значительно меньше, чем у старых. Так, у взрослых экземпляров
Возраст отдельных экземпляров полушника можно определять не только по количеству листьев, но и по их внешнему виду. У молодых растений вырастают сначала только бесплодные листья, на которых не развиваются сорусы. Стечением времени появляются спороносные листья, на которых формируются и созревают споры.
Вы уже прочли о том, что полушник производит странное впечатление оттого, что его листья кажутся выросшими прямо из почвы. Такой вид имеют растения почти всех видов полушника, потому что простой и неветвящийся стебель располагается в почве у самой поверхности.
Особенности строения полушниковых и привычные места их произрастания свидетельствуют о том, что предки их были болотными растениями. В процессе длительной эволюции они были вытеснены более совершенными растениями, и некоторые виды неплохо приспособились к жизни на дне пересыхающих водоемов, а также в тех водоемах, где мало минеральных веществ и есть недостаток углекислого газа.
Люди мало используют растения рода Полушник, лишь некоторые виды выращивают в аквариумах.
Животные почти не употребляют полушник в пищу, только иногда травоядные позвоночные скусывают верхушки этих растений, приподнимающиеся над гладью поверхности воды.
Когда-то в ледниковых и альпийских озерах Европы обильно росли водные представители полушников. Они стали быстро исчезать в результате бытовых и промышленных загрязнений этих водоемов. Поэтому в настоящее время должны быть предприняты самые срочные меры, направленные на сохранение этих древних и интересных растений.
В XVIII в. один из видов плаунов был назван шведским биологом Карлом Линнеем
Это многолетние травянистые ветвистые растения с цельными чешуевидными листьями с языками и придаточными корнями, которые отходят от тонкого стебля. У некоторых ископаемых селагинелл имеется хорошо развитый ризофор — особый комплекс придаточных корней. От главного стебля отходят много простых или многократно ветвящихся боковых ветвей. По внешнему виду такие разветвленные побеги напоминают сильно расчлененные листья папоротника.
Особенности строения побеговой системы селагинелл имеют большое сходство с плаунами, но еще в большей степени эти интересные растения напоминают листостебельные мхи. У некоторых видов селагинелл спорангии располагаются на стеблях, близ пазух листьев или в самих пазухах. Спорофиллы собраны в стробилы.
Растений рода Селагинелла на нашей планете более семисот видов.
Большинство представителей большого рода являются обитателями влажных тропических лесов, преимущественно тенистых мест. Это нежные растения с тонкими зелеными листьями, которые могут иметь черный или синий металлический отлив.
Удивительно то, что такие растения хорошо выживают даже при очень слабой освещенности, равной 0,2 % от полного потока солнечного света. В таких условиях с ними могут конкурировать только моховидные. Побеги селагинелл не гибнут почти в полной темноте и не подвергаются гниению от долгого пребывания в воде.
У тех видов селагинелл, которые произрастают в сухих и освещенных местах, более грубые побеги с коричневатыми или красными стеблями и серовато-зелеными листьями. Виды селагинелл, хорошо развивающиеся в очень сухих и сильно освещенных местах, проявляют необычные свойства в условиях крайней засухи. Их боковые листья заворачиваются на верхнюю сторону стебля, а сами побеги закручиваются к центру растения, растение как бы «упаковывается».
В таком состоянии скрученное, сжатое растение без особого вреда для себя переносит неблагоприятные условия — очень сухие, сильно освещенные места. С первыми каплями дождя побеги раскручиваются, разворачиваются листья, и все растение оживает.
Переходы от почти безжизненного состояния к активной жизнедеятельности можно наблюдать у
На Дальнем Востоке в России и в Восточной Азии произрастает похожая на селагинеллу чешуйчатую
На щебнистых склонах, россыпях и в каменистых тундрах Восточной Сибири вплоть до 72° с. ш. растет чрезвычайно выносливый вид
Форма побегов разных видов селагинелл различна: побег бывает ползучим, стелющимся, полегающим, или восходящим, лазящим, почти прямостоячим.
Различна и длина побегов, зависящая от условий произрастания. У таких мелких растений, как
Побеги селагинелл могут распадаться на отдельные части-фрагменты, которые легко укореняются. Таким образом происходит довольно быстрое вегетативное размножение многих видов селагинелл.
Вегетативному размножению способствуют также особые специализированные образования на побегах селагинелл — луковички, клубеньки и утолщенные столоновидные побеги.
Размножаются селагинеллы также и с помощью спор. Вы уже знаете, что споры образуются и созревают в стробилах, которые вырастают на концах боковых ветвей, и по форме бывают четырехгранными или уплощенными.
Селагинеллы не нашли широкого применения в хозяйственной деятельности людей. В народной медицине некоторых тропических стран используются споры и стебли местных видов селагинелл. Излюбленными оранжерейными растениями являются те виды селагинелл, у которых листья имеют красивую и живописную металлическую окраску.
Будучи очень древними растениями, селагинеллы как бы посылают нам приветы из того далекого «динозаврового» прошлого нашей Земли, когда они были основными растениями мезозойских лесов, и мы должны восхищаться стойкостью и выносливостью этих растений, которые пережили большое количество грандиозных геологических и климатических изменений на нашей планете.
Одно из названий этих очень древних растений —
Вот этими стеблями ныне живущие хвощи и ископаемые виды отличаются от всех остальных бессемейных высших растений и немного похожи на водоросли (харовые), голосеменные (хвойник) и даже цветковые (казуарину).
Хвощевидные, как будто собранные из деталей конструктора, «суставчатые» растения, заметно выделяются на фоне травостоя в лесу, на лугу или в поле.
Латинское название хвощевидных
Во многих европейских языках название хвощей переводится тоже как «конский хвост». Например, польское название звучит как
В русском названии
Древние предки хвощевидных —
Между стволами порхали гигантские стрекозы, другие насекомые, которые в то время были единственными властителями воздушной стихии; по земле неуклюже передвигались древние земноводные — первые завоеватели земной суши.
Современные представители хвощевидных — многолетние корневищные травы. Среди них есть и небольшие, карликовые виды и много довольно высоких растений. У
У хвощевидных вырастают стебли двух видов: зеленые вегетативные и спороносные бесхлорофилльные, которые быстро отмирают. И зеленые, и бесхлорофилльные побеги имеют продольные борозды и расчленены, как и корневища, на узлы и полые междоузлия.
От узлов отходят мутовки ветвей и много мелких, часто чешуевидных листьев, которые срастаются в трубочки, охватывающие стебли. Чешуевидные листочки у спороносных побегов бесхлорофилльные. Спорангии формируются на верхушках стробилов.
Из спор вырастает очень маленький зеленый гаметофит, размером всего несколько миллиметров. На поверхности такой крошечной зеленой пластинки только при наличии влаги осуществляется оплодотворение, после чего из объединенной клетки — зиготы без периода покоя развивается новое поколение — спорофит хвоща.
Распространены хвощи очень широко, почти по всему земному шару, кроме Австралии, произрастая в самых разных растительных сообществах и зонах, но обязательно рядом с водой. Это могут быть участки с достаточным содержанием влаги в почве либо с относительно неглубоким залеганием грунтовых вод.
Еще одной характерной особенностью роста и развития хвощевидных является их обильное разрастание на больших площадях в результате вегетативного размножения даже одного-единственного экземпляра хвоща. От корневищ такого «отца» или «матери» всех будущих вегетативных потомков отрастают все новые и новые побеги, которые в свою очередь развивают новые корневища с новыми побегами. Так что большие заросли хвощей часто являются клонами одного растения и имеют одни и те же наследственные свойства.
В формировании флоры, растительного покрова нашей планеты, в настоящее время хвощи, как и плауновидные, не имеют большого значения. Роль хвощей может быть даже отрицательной. Быстро размножаясь в местах с нарушенным растительным покровом, хвощевидные становятся трудно искореняемыми сорняками пастбищ и полей. Хвощи быстро отрастают даже после тщательной прополки на полях и огородах, потому что на их хорошо развитых корневищах имеются специальные образования в виде подземных клубней, которые называют земляными орешками или земляными шишками. Благодаря таким особенностям хвощи переносят и лесные пожары.
В большинстве своем хвощевидные несъедобны для животных. Более того, кормление лошадей сеном с большим количеством хвощей может быть причиной заболевания, которое в народе называется «шатун» или «пьяная болезнь». Это заболевание проявляется в параличе ног и в нарушении движения лошадей.
Но кабаны и олени осенью и зимой иногда подкрепляются хвощами (летом они их не поедают), видимо, активность ядовитых веществ в увядших и подмерзших хвощах значительно снижается.
Около тридцати видов хвощей растет почти по всей территории нашей планеты, кроме Австралии и Новой Зеландии; в России 15 видов произрастает на болотах, по берегам водоемов, в лугах и лесах в условиях избыточного увлажнения.
Ныне живущие хвощи и их далекие предки отличаются от всех остальных бессемейных высших растений особой чертой строения — наличием побегов, состоящих из четко выраженных члеников (междоузлий) и узлов с мутовчато расположенными листьями. Этой чертой хвощевидные и напоминают некоторые харовые водоросли, голосеменные или даже цветковые растения.
Самый распространенный вид хвощевидных —
Клубеньки представляют собой сильно вздутые отростки на подземных корневищах хвоща. Если разрезать один такой клубень и капнуть на мякоть йод, будет наблюдаться посинение мякоти. Такое изменение окраски разреза является показателем наличия крахмала в клубеньках.
Крахмалистые клубни и молодые, чуть сладковатые спороносные побеги хвоща полевого ранее широко использовало в пищу бедное население в Евразии и Северной Америке. Но и в настоящее время любители в некоторых регионах России едят хвощ. Крахмал — это питательное вещество, за счет которого ранней весной из почвы появляются бледно-розовые спороносные побеги высотой около 20 см.
На верхушках таких побегов образуются спороносные колоски. По мере созревания спор плотный колосок разрыхляется, становится видно, что его образует множество щитков.
На нижней поверхности каждого из шестиугольных щитков формируется по 6–10 спорангиев (мешочков со спорами). В спорангиях созревают многочисленные округлые зеленоватые споры.
Споры хвощей внешне одинаковые, но одни из них прорастают в мужские заростки, другие — в женские.
Каждая шаровидная спора имеет четыре узких длинных придатка, которые словно две накрест лежащие ленты, называемые элатерам и, обматывают ее. Во влажном воздухе ленты обвиваются вокруг споры, в сухом — они подсыхают и растягиваются. Такие ленты — приспособление к рассеиванию спор ветром, своеобразный «летательный аппарат». Когда ленты подсыхают, они разворачиваются и выталкивают голубовато-зеленый порошок спор наружу через трещины спорангий.
Далеко споры могут улетать только в сухую погоду. Споры успевают рассеяться до того момента, как вырастут луговые или лесные травы. Это явление имеет ценное приспособительное значение: споры хвощей не застревают в массе травостоя, а, просыпаясь на почву, успешно прорастают.
После того как все споры высыпаются, спороносные побеги начинают вянуть и постепенно отсыхают. Через некоторое время все стебельки-стрелки отмирают, а из почвы от корневищ отрастают новые зеленые побеги, отличающиеся от своих «близнецов-братьев».
Они растут все лето и накапливают в корневищах новые запасы для будущего роста спороносных побегов. Летние побеги хвощей жестковатые — в них содержится кремнезем.
Благодаря наличию кремнезема в побегах
Произрастают в России и другие виды хвощей:
Корневища хвоща болотного индейцы Северной Америки использовали и кое-где используют и теперь для плетения корзин.
Более 10 000 видов папоротников широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых различных местах. Наиболее разнообразны папоротники во влажных тропических лесах. Там они растут не только на почве под деревьями, но и, представьте себе, на стволах и побегах деревьев.
В полумраке сырых тенистых участков тропических лесов обильно размножились древовидные и лиановидные папоротники. В водоемах обитают плавающие многолетние папоротники.
В странах умеренного климата древовидных папоротников мы не встретим, но многолетних травянистых папоротников довольно много. В России произрастает около 100 видов папоротников.
Читая учебник «Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов», вы узнали, что папоротниковидные (или папоротники) считаются высшими споровыми растениями. Они, в отличие от представителей низших растений — водорослей, имеют стебли, корни, листья, но строение этих важных органов у папоротников характеризуется некоторыми особенностями.
Обычно стебель папоротников не бывает сильно развит и не достигает таких размеров и прочности, как у других высших растений (цветковых или голосеменных). Только у тропических древовидных папоротников стебли имеют вид прямостоячих стволов, на верхушке которых развивается целая, не очень большая крона крупных листьев.
У большинства травянистых папоротников стебель короткий и называется корневищем. По форме и расположению корней и листьев корневища подразделяются на два типа.
У одного типа корневищ придаточные корни располагаются главным образом на нижней, как бы «брюшной» стороне, а листья — на верхней, «спинной» стороне корневища. Есть виды папоротников, корневища которых равномерно покрыты придаточными корнями и листьями по всем направлениям.
Листья по массе и размерам (у некоторых до 30 м в длину) преобладают над стеблем. У большинства папоротников листья имеют черешок и красивую перистую пластинку, однократно, дважды или многократно рассеченную. Пластинка перистого листа имеет стержень, или рахис (от греч.
Отрастая от корневища, молодые листья имеют закрученный вид, напоминая своей формой улитку или крупный завиток. И что интересно, листья папоротников длительное время сохраняют свой верхушечный рост.
Для листьев высших растений такой рост не является типичным. Верхушечный рост свойствен стеблям, а не листьям. Поэтому красивые крупные перистые листья папоротников, с научной точки зрения, больше похожи на стебли.
В клетках листьев папоротников, как и у всех зеленых растений, происходит важнейший процесс образования органических веществ на свету — фотосинтез. Листья папоротника выполняют функцию питания.
У многих видов листья, кроме обеспечения всего растения органическими веществами, являются и органами спороношения.
Есть виды папоротников, у которых листья дифференцированы. На одном и том же экземпляре папоротника располагаются листья без спорангиев, их называют стерильными, и листья, на которых располагаются спорангии со спорами. Научное название таких листьев — фертильные (от лат
У папоротников, как у типичных высших споровых растений, важнейший процесс размножения начинается с момента созревания спор, которые у большинства видов располагаются на нижней, обратной поверхности листа.
Споры формируются в особых образованиях — спорангиях. Группа расположенных скученно спор у некоторых видов папоротников превращается в особые образования, называемые сорусами.
О том, каким образом и при каких условиях споры прорастают и превращаются в небольшие пластинки — заростки, на которых образуются специальные органы, дающие клетки двух типов, и как в результате оплодотворения возникает новое, молодое папоротниковое растение, вы уже знаете (см. учебник, с. 63).
Папоротники — растения очень древние. Когда-то на нашей планете вместе с другими споровыми растениями они образовывали сплошной растительный покров суши. В заболоченных лесах каменноугольного периода среди гигантских хвощей и плаунов росли величественные древовидные папоротники, высота которых достигала 30 м.
Отпечатки крупных перистых листьев можно видеть сейчас на кусках каменного угля, в образовании которого принимали участие древовидные папоротники.
Окаменелые остатки стволов были найдены в каменноугольных отложениях всех континентов, вплоть до 70° с. ш.
Потомки древних папоротников, распространяясь по Земле от тропиков к северу, нашли себе приют и в тени наших российских лесов.
В их жизнедеятельности появилась сезонная периодичность: весной начинается рост и развитие, к осени рост приостанавливается, листья отмирают у большинства видов папоротников. Но у некоторых видов происходит перезимовка листьев, как напоминание о том, что в тропиках на фоне постоянной вечнозеленой растительности папоротники тоже являются вечнозелеными.
Красивые перистые листья папоротников дали название этим растениям. Слова «перо», «парить», «папоротник» характеризуют особенности строения листьев.
В живой природе нашей Земли папоротники, в отличие от других высших споровых растений (хвощевидных и плауновидных), имеют большое экологическое значение. Они — необходимые и важные компоненты лесных экосистем, часто доминируют в травяно-кустарничковом ярусе, образуя сплошные густые заросли.
Имеют папоротники и хозяйственное применение. В некоторых странах молодые побеги и сердцевину древовидных папоротников употребляют в пищу: маринуют, солят. Из некоторых видов папоротников готовят препараты для избавления от кишечных паразитов.
Многие папоротники с крупными красивыми или изящно рассеченными воздушными листьями являются зеленым украшением садов и парков. Папоротник
Водные папоротники не только служат украшением аквариумов, но и обеспечивают их обитателей кислородом.
Папоротники нуждаются в защите и охране. Очень часто люди, посещая леса и парки, привлеченные красотой и живописностью листьев папоротников, собирают их для украшения букетов. Нельзя этого делать. Многие люди не знают, что ткани листьев папоротников, древних и ценных растений, очень быстро погибают. Поникшие, увядающие листья становятся малопривлекательными, и люди выбрасывают их из букетов, не задумываясь о последствиях своих поступков. В результате в лесах уменьшается количество таких красивых, полезных и необходимых природе растений, как папоротники.
Для того чтобы не наносить непоправимого вреда живой природе, не губить ценные, полезные виды, необходимые для лесных экологических систем, нужно изучать особенности жизнедеятельности и распространения растений, знать их виды.
Наиболее распространенными в современном растительном покрове Земли родами папоротников являются Щитовник, Кочедыжник, Орляк, водные папоротники Сальвиния и Азолла и др.
Сто пятьдесят видов этого рода папоротников распространились по Земле от холодных районов Северной Америки и Евразии до тропических областей Африки, Азии и Южной Америки. Самое большое количество видов щитовника (около 100) произрастает в Гималаях и в Восточной Азии.
Замечателен род щитовника тем, что в противоположность многим другим папоротникам почти все его виды растут в умеренной зоне, поселяясь в хвойных, смешанных и широколиственных лесах. В горных районах заросли щитовника встречаются в буковых, еловых, пихтовых лесах и арчовниках (насаждениях можжевельников).
Около 25 видов щитовника произрастает в России почти повсеместно. Один из наиболее красивых и широко распространенных лесных папоротников —
Это многолетнее растение. Весной из верхушки толстого корневища, густо покрытого мягкими коричнево-бурыми чешуями, поочередно появляются интересные образования — слегка опушенные завитки, похожие на улитку.
Это будущие молодые листья, которые растут очень медленно.
Постепенно листья разворачиваются в крупную дваждыперистую пластину с зубчиковыми краями. Наибольшей длины, до одного и даже полутора метров, листья достигают на третий год жизни папоротника.
Листья от корневища отходят пучком и красуются на протяжении всего лета. На нижней поверхности каждого листа с середины лета начинают формироваться мешковидные спорангии, в которых созревают споры. Осенью листья увядают, но к этому времени щитовник уже рассеивает свои споры, из которых вырастают заростки (гаметофиты) сердцевидной формы. На заростке в дождливую погоду или при сильной росе происходит оплодотворение, в результате которого со временем зародыш постепенно развивается во взрослое красивое растение.
Прилагательные
От туристов и любителей природы этот вид папоротника страдает в наибольшей степени, потому что многие несознательные люди не могут, проходя мимо листьев щитовника, удержаться от того, чтобы не сорвать их, забывая о том, что от уменьшения количества листьев папоротники будут хуже питаться, расти и развиваться. В результате происходит сокращение их экземпляров, возникает нарушение экологических связей, беднеет лес.
Из щитовника мужского готовят препараты, используемые в борьбе с кишечными паразитами. В Европе использование этого папоротника в медицине началось после 1775 г. после того, как французский король Людовик XVI выкупил за большие деньги у вдовы швейцарского врача Нуффера рецепт приготовления лекарства из щитовника.
Следует помнить, что корневища щитовника мужского и вещества, извлеченные из него, ядовиты, поэтому очень опасно заниматься самолечением.
Центральным родом большого подсемейства кочедыжниковых является род папоротников — Кочедыжник, включающий около 200 видов наземных папоротников, обитающих в лесах умеренной зоны Северного полушария и в высокогорных тропиках. Только немногие виды растут в тропиках.
Более двенадцати видов кочедыжника произрастает в России, среди которых наиболее известен
Кочедыжник женский похож на щитовник мужской. Видовое название хорошо характеризует этот вид растения с изящными, тонкими светло-зелеными листьями. Но все растение такое же крупное, как и мужской папоротник, и хорошо заметно даже в очень тенистом лесу.
Вот что интересно: названия папоротников
Дважды-, триждыперистые легкие листья кочедыжника женского пучком отрастают от толстого, короткого корневища, которое чаще всего растет вертикально, но может быть и ползучим. Корневище покрыто, как и у щитовника, коричневыми непрозрачными чешуями.
Сорусы в начале формирования имеют сначала почковидную форму, а затем приобретают удлиненную.
Корневища папоротника женского, как и папоротника мужского, широко использовали в народной медицине. А западноамериканские индейцы употребляли молодые листья и жареные корневища в пищу.
В настоящее время множество культурных форм кочедыжника выращивают в садах, парках, скверах. Эти растения радуют людей своими изящными и живописными листьями.
Кочедыжник женский, это красивое и ценное растение, необходимо беречь и охранять от неразумного истребления.
Один из двадцати родов большого подсемейства Кочедыжниковые называется Гимнокарпиум или Голокучник
Одним из самых распространенных лесных папоротников Северной Америки и Евразии является
Во втором названии этого красивого растения запечатлелась память о знаменитом шведском биологе Карле Линнее.
Листья гимнокарпиума похожи на равносторонние треугольники, состоящие из трех почти равных частей. Хорошо развитые черешки трех частей листа в месте их соединения с главной осью имеют заметное сочленение.
В отличие от большинства других видов кочедыжниковых, виды гимнокарпиума не имеют покрывальца — специальной формы защиты сорусов.
Каждый лист гимнокарпиума, красивый, изящный, на длинном черешке, отрастает от блестящего черного корневища. Корневище может разрастаться во все стороны на значительные расстояния, поэтому заросли гимнокарпиума образуют большие группы в широколиственных и хвойных лесах. В еловых лесах гимнокарпиум трехраздельный иногда образует сплошной травяной покров.
Род Страусник также относится к подсемейству кочедыжниковых, но иногда рассматривается как самостоятельное подсемейство, так как папоротники, которые к нему относятся, имеют редукцированные размеры спороносных листьев, отличающиеся формой и цветом от листьев, не имеющих споры.
Привычными местами обитания страусника являются тенистые берега водоемов, пойменные леса, влажные, покрытые лесом склоны умеренной зоны Северного полушария.
Этот вид папоротника можно часто видеть не только в его привычных местах обитания в природе, но и в городах и поселках.
Красоту и особую неповторимость страусника обыкновенного создают два вида листьев.
Первые, стерильные листья — перистые с перисторассеченными сегментами листья страусника, на которых никогда не развиваются сорусы, выглядят очень изящно. Они достигают полутораметровой длины, образуя своеобразное кольцо, в центре которого позднее появляются спороносные листья. Эти очень важные для сохранения вида листья короче фертильных и по своей живописности напоминают страусовое перо, отчего и возникло название рода папоротника.
Вторые, спороносные листья отличаются от бесплодных не только формой, но и цветом. Сначала они светло-зеленые, затем, по мере созревания сорусов, становятся темно-коричневыми, рельефно выделяясь на фоне светло-зеленых стерильных листьев.
Коричневые спороносные листья не опадают осенью, как окружающие их стерильные листья, и, возвышаясь над снежной поверхностью, бывают очень заметны в зимнем лесу (см. рис. учебника, с. 65).
Интересной особенностью страусника обыкновенного является относительно быстрое прорастание спор после их высыпания в сравнении со скоростью появления заростков у других видов папоротников. Это происходит потому, что крупные, зеленые, фотосинтезирующие споры страусника имеют заметные хлоропласты, наличие которых позволяет прорастать спорам почти немедленно после рассеивания. Рассеивание спор происходит ранней весной (именно в это время имеется достаточная влажность для их прорастания), а закладываются и формируются споры страусника осенью предыдущего года.
Этот вид можно считать самым распространенным в роде Пузырник. Его ареал — арктические и лесные районы Евразии, Северной Америки, субантарктические районы Южной Америки, горы Западной Африки, Новой Зеландии.
Пузырник всегда поселяется на влажной почве, растет в условиях прохладного или умеренно теплого климата. Растения этого вида папоротника довольно привлекательны. От тонкого ползучего корневища поднимаются вверх некрупные (длиной 10–15 см) листья с дважды-, триждыперистой пластинкой. Листья не имеют опушения. Тонкие черешки листьев папоротника очень непрочные, от этого и возникло видовое название
Название
Растет пузырник ломкий по речным берегам, в тенистых хвойных лесах, по выходам горных пород.
Растения рода Пузырник легко и быстро размножаются вегетативно. Так, у
Род Орляк представлен всего одним очень полиморфным видом
Этот папоротник имеет широкое географическое распространение. Такие роды Ч. Дарвин называл «хорошими». Первым условием для «хороших» родов является их значительное расселение по земному шару. Орляк не встречается только в пустынях и полярных областях.
В разных климатических условиях продолжительность развития у орляка разная. Надземные части орляка быстро отмирают там, где лето короткое. В регионах с более продолжительным летом листья на корневище держатся очень долго.
В российских лесах орляк произрастает наиболее часто на опушках светлых хвойных или лиственных лесов, на песчаной почве в сосновых лесах. Можно встретить орляк в зарослях кустарников, на открытых возвышенных местах, в горах.
Имея длинноползучее, глубоко залегающее корневище, орляк может быстро размножаться и разрастаться на участках выгоревшего леса, на брошенных землях, на неухоженных полях и пастбищах. В таких местах обитания орляк становится трудноистребимым сорняком, тогда как в естественных экосистемах орляк редко превращается в сорняк-завоеватель.
От корневища папоротника отходят довольно жесткие триждыперистые листья, на нижней поверхности которых располагаются линейные сорусы.
В зарослях орляка можно заметить большое количество муравьев, их привлекает сладковатая жидкость, которая выделяется особыми железами-нектарниками, расположенными у основания нижней пары листьев.
Люди давным-давно заинтересовались разными полезными свойствами орляка и использовали это растение в самых различных целях. Крупными листьями орляка покрывали крыши, использовали листья как подстилку для сельскохозяйственных животных. Орляк был топливом, удобрением, сырьем для химической промышленности.
Орляк является также ценным пищевым продуктом. Молодые листья, закрученные в тугие завитки, съедобны, обычно их собирают весной, в первые две недели после появления. Обжаренные в масле с сухарями, они напоминают по вкусу грибы.
В некоторых странах орляк давно уже стал одним из любимых пищевых продуктов. Американские индейцы, аборигены Новой Зеландии, Канарских островов из высушенных и измельченных корневищ приготовляли хлеб или употребляли их в пищу в сыром виде. В европейских странах в голодные годы орляк шел на приготовление заменителя хлеба.
Очень популярны блюда из орляка в Японии, причем своих запасов этого вида папоротника в этой стране уже не хватает — орляк ввозится из других стран, в том числе из России.
Отсутствие цветков у таких крупных красивых растений, как щитовник, кочедыжник, орляк, заметных в любом лесу, казалось загадочным и непонятным. Непонятные природные явления порождали легенды и сказания.
Возникло предание о том, что папоротник цветет каким-то необыкновенным цветком, который распускается один раз в год, в глухую ночь, когда гремит гром и сверкает молния.
На Руси бог огня и грома носил имя Перун, вот и назвали люди несуществующий цветок папоротника
Считалось, что тому, кто добудет такой редкий и таинственный цветок, откроются все клады, он сможет понимать голоса птиц и зверей.
Во многих русских деревнях и селах в ночь с 6 на 7 июля накануне дня Ивана Купалы, молодежь устраивала гулянья с песнями, хороводами и поисками перунова огнецвета в лесу.
Н. В. Гоголь запечатлел предание о цветке папоротника в повести «Вечер накануне Ивана Купалы». Герой этого литературного произведения Петро увидел цветение папоротника: «Глядь, краснеет маленькая цветочная почка и, как будто живая, движется. В самом деле, чудно! Движется и становится все больше и больше и краснеет, как горячий уголь. Вспыхнула звездочка, что-то тихо затрещало, и цветок развернулся перед его очами, словно пламя.
„Теперь пора!“ — подумал Петро и протянул руку. Смотрит, тянутся из-за него сотни мохнатых рук также к цветку, а позади его что-то перебегает с места на место. Зажмурив глаза, дернул он за стебелек, и цветок остался в его руках».
Многие люди утверждали, что они видели цветки папоротника как светящиеся точки и круги. Причиной такого явления могло быть свечение ночных насекомых или свечение гнилой древесины, вызванное деятельностью особых бактерий.
Ужовник можно найти во влажных лесах и на открытых, но тоже влажных участках почвы.
Виды рода Ужовник трудно спутать с уже описанными выше папоротниками (щитовником, орляком, кочедыжником), потому что у них особенное строение листьев. Листья вильчато разделены на две части, одна из которых цельная, и на ней нет спор — вегетативная (стерильная), вторая — вытянутая, имеет спорангии, похожие на гроздья бутончиков, — спороносная (фертильная).
Из этих спорангиев в сухую погоду после их открывания высыпаются споры. На первый взгляд такая измененная часть листа напоминает стрелку с кистью цветков.
Ужовник в России еще называют
Названия указывают на характерный облик одного из распространенных в Европе видов этого рода —
Около 45 видов ужовника обитает главным образом в тропиках. Там они поселяются на стволах и побегах деревьев. У тропических ужовников листья вырастают иногда до 4 м. В России произрастает 4 вида растений из этого рода. Растут ужовники медленно, в год отрастает только по одному листу. По числу листовых рубцов на корневище можно определить возраст растения.
Ужовники размножаются спорами и вегетативно с помощью выводковых почек, которые возникают на корнях. Часто люди срывают листья папоротника с такой силой, что вырывают из почвы корешки с почками возобновления, от этого страдает все растение.
Ужовники нуждаются в особом внимании и охране, иначе исчезнут из наших лесов такие оригинальные и живописные растения.
Род Гроздовник также относится к семейству ужовниковых. Как у всех ужовниковых, листья гроздовника состоят из двух частей. Одна часть листа — без спорангиев, т. е. стерильная, представляет собой перисто- или триждырассеченную пластину. Вторая часть, метельчато разветвленная на верхушке и по бокам, увешана шаровидными спорангиями, которые образуют довольно компактные образования, похожие на гроздья.
Гроздовники — это наземные травянистые растения с короткими вертикальными подземными корневищами. Под землей у них развиваются и гаметофиты.
Более сорока видов гроздовника растет в лесах и на открытых местах по всему земному шару — от лесотундры до тропиков.
В России наиболее распространены виды
В США вид
Виды этого рода — самые крупные папоротники. Их близкие родственные виды давно вымерли. Это были высокие (от 10 до 15 м) древовидные растения со стройными колонновидными стволами. Верхушки таких внушительных «деревьев» украшала крона из огромных перистых листьев.
Окаменелые остатки стволов мараттиевых — колонновидных папоротников — до сих пор находят в каменноугольных отложениях.
До наших дней сохранилось около 60 видов папоротников рода Мараттия в тропиках обоих полушарий. Это самые крупные папоротники на Земле. Их размер обусловлен не высотой «стволов», а крупными дваждыперистыми листьями, длина которых достигает 6 м. Стебли же небольшие, редко достигают в высоту 1 м, имеют клубнеобразный вид и часто наполовину скрыты в почве.
Иногда мараттии культивируют. Их сочные листья используют в пищу жаренными, вареными, печеными.
Кроме красоты и экологической ценности, мараттии имеют медицинское значение. Жители Бразилии, Мексики, Антильских островов применяют вытяжки из стеблей и прилистников как лекарство.
Один из наиболее красивых и крупных папоротников российской флоры —
Вид этот был впервые описан основателем ботанической систематики, шведским биологом Карлом Линнеем еще в XVII в. Гербарий растения он получил из штата Вирджиния (США).
Но и сейчас не только в Северной Америке, но и в Китае, Японии, Гималаях благополучно произрастают эти интересные приземистые папоротники. У осмунды Клейтона над почвой несколько выступает, приподнимаясь, корневище, над которым возвышаются длинночерешковые крупные листья, собранные в красивую воронку.
Относительно возникновения латинского названия рода этих крупных папоротников существует две версии. По одной из них, слово
В связи с этим понятно и происхождение русского названия рода папоротников — Чистоуст (см. рис. учебника, с. 65).
Это растение красиво: листья (длиной до 2 м), вырастая из стволообразного корневища, образуют эффектную воронку. Мощная воронка листьев осмунды похожа на верхушки древовидных папоротников. Но от них осмунда резко отличается коротким толстым стволиком — корневищем, от которого отрастают листья. Поэтому осмунду королевскую относят к приземистым древовидным папоротникам.
Корневище-стволик осмунды используется как необходимый и ценный субстрат (основа) для выращивания на нем в теплицах красивых и очень дорогих орхидей.
Осмунда королевская — папоротник влаголюбивый, растет во влажных широколиственных лесах, в заболоченных ольшаниках, на лесных болотах. В результате проведения мелиоративных работ ареал осмунды резко сократился. В связи с этим в Европе и в Закавказье осмунда королевская объявлена реликтовым растением, находится под охраной.
Еще один вид —
Заросли осмунды коричной в лесах, образованных в основном
У осмунды коричной есть еще одна интересная особенность: вокруг каждого экземпляра растения формируются так называемые «ведьмины» кольца (от центрального корневища отрастают во все стороны, как бы по радиусам, новые разветвленные корневища, на которых могут формироваться будущие листья).
Среднегодовой прирост корневищ осмунды составляет не более 1–1,5 см. Зная это, можно подсчитать возраст осмунды, измерив длину корневищ, отходящих от основного корневища. Так, один из промеренных экземпляров осмунды коричной с корневищем длиной 3 м 74 см, очевидно, имел возраст более 300 лет.
В роде Адиантум насчитывают до 200 разнообразных видов, произрастающих в тропических и субтропических странах, очень много видов этого рода в американских тропиках.
В этих далеких странах адиантум поселяется на почве в тенистых, влажных лесах или на скалистых поверхностях. Растения хорошо развиваются и на открытых местах, но обязательно — в условиях повышенной влажности, а некоторые виды могут выносить засушливые условия.
Адиантумы — наиболее изящные и красивые растения из всех папоротников. Неповторимую красоту этим папоротникам придает их воздушная, изящная листва. Одно-, пятикратноперистые листья вееровидной или другой сегментации на упругих черных блестящих черешках своей легкостью напоминают вьющиеся девичьи кудри.
Не случайно в европейских странах папоротники этого рода имеют общее название —
С оригинальной красотой листьев адиантумов связаны давние легенды. По одной из них, на том месте, где упала с утеса прекрасная девушка, возник чистый источник, а волосы девушки превратились в папоротник.
В другой легенде повествуется о том, что это волосы богини Венеры превратились в папоротник. Один из видов этого рода так и называется —
Листья адиантума обладают водоотталкивающими свойствами. Капли воды стекают с листьев, не смачивая их поверхность. Это свойство, замеченное учеными, послужило названием всего рода
Адиантумы с давних времен восхищали людей красотой, их выращивали в садах, и не только с декоративной целью, но и как лекарственные растения. Древние медики, находя сходство изящно-легкой листвы адиантума с кудрями, рекомендовали это растение для лечения волос. Еще недавно индейцы с такой же целью втирали вытяжку из листьев адиантума в кожу головы для избавления от кожного зуда вследствие укусов насекомых и как кровоостанавливающее средство. А черными блестящими черешками индейцы украшали плетеные изделия.
В России встречается только два вида адиантума. На Дальнем Востоке, в Приморье и Приамурье произрастает
Второй вид, типичный тропический обитатель, распространяясь по свету, достиг Кавказа и Крыма — это
Нельзя пройти и не залюбоваться очень тонкими, нежными, дважды-, триждыперистыми с клиновидными сегментами листочками венерина волоса. Визуальной невесомости растения способствуют и волосовидные черешки, на которых сидят нежные листочки. По краям листочков заметен темный пунктир, который создают сорусы, просвечивающиеся сквозь чрезвычайно тонкую ткань листьев.
Адиантум венерин волос очень давно стал в России одним из любимых комнатных растений. Еще в 1890 г. журнал «Русский вестник садоводства» рекламировал адиантум как одно из лучших растений для разведения в теплицах и комнатах. Но чтобы выращивать и разводить адиантумы в помещениях, надо помнить о том, что для оптимального роста и развития этих волшебно-красивых папоротников необходимо достаточное увлажнение и непрямое освещение.
Почти семьсот видов этого рода распространены практически во всех областях земного шара. В умеренных и холодных областях виды рода асплениум в большинстве своем невысокие травянистые наземные или наскальные растения с перистыми или вильчатыми листьями.
В Европе, Азии и Северной Америке асплениумы в большом количестве произрастают по каменистым горным склонам, на различных горных породах (кислых или щелочных); могут закрепляться и расти в трещинах старых толстых стен.
Наибольшее число видов — обитатели тропических лесов, среди которых есть виды, едва достигающие высоты 20–25 см, у других видов длина жестких крупных листьев достигает более 2 м.
В тропиках виды асплениума поселяются на стволах деревьев, т. е. являются эпифитами. В результате длительного эволюционного приспособления к жизни на стволах, где нет почвы и не задерживаются дождевые воды, у эпифитных асплениумов возникли некоторые особенности строения и роста корневищ и листьев. Совокупность таких приспособительных черт выражается в общем виде эпифитных папоротников, форма которых напоминает большие лохматые птичьи гнезда.
Примером такого папоротника является вид
Длинные (до 2 м) листья розетки создают своеобразное вместилище, наподобие корзины. В центре такой рыхловатой «корзины» происходит постепенное накопление самых разных растительных остатков из отмирающих частей коры, высохших листьев дерева, на котором развивается папоротник
Из верхушки корневища, прикрытого слоем перегнивающих органических остатков, появляются новые листья, которые сначала растут вертикально, а затем, удлиняясь, дают самые разные грациозные изгибы.
Между основаниями старых и молодых листьев довольно долго продолжает накапливаться масса остатков, превращаясь в плодородное вещество гумус, в массе которого хорошо задерживается влага, обеспечивающая дальнейший рост всем органам гнездового папоротника и увеличение его массы. Гнездовые папоротники дают приют многим мелким беспозвоночным и червям. На массе старых корневищ асплениума поселяются тропические орхидеи. Когда орхидеи зацветают, все сооружение папоротника-гнезда выглядит не только эффектно, но и очень живописно.
В тропических странах гнездовые папоротники выращивают как ценные декоративные растения, обладающие красивыми листьями, а в странах с умеренным климатом эти виды папоротников являются обязательными растениями оранжерей.
У некоторых тропических видов асплениумов на верхней стороне перистых листьев могут развиваться особые образования — выводковые почки. Они могут прорастать даже прикрепленные к листьям, отделившись от листьев, такие почки быстро укореняются на влажной почве и развиваются в новые растения.
Этим свойством обладает растущий в Новой Зеландии
Некоторые виды асплениумов в тропических странах используют в народной медицине как ранозаживляющие, противолихорадочные, болеутоляющие, тонизирующие, вяжущие средства. Но основное практическое значение имеют живописные асплениумы как ценные декоративные растения.
Особое внимание цветоводов и флористов привлекают папоротники, имеющие красивые кожистые вечнозеленые листья, долго не увядающие в букетах.
Необыкновенным изяществом обладают небольшие скальные папоротнички, среди которых есть североамериканский вид, который назвали
«Странствие» этого папоротника происходит путем вегетативного размножения. Осуществляется это таким образом. Оттянутые верхушки листьев камптосоруса могут вырастать в длинные побеги — жгуты.
Каждый побег-жгут заканчивается почкой. При соприкосновении с влажным субстратом (почвой) каждая почка укореняется и дает начало новому молодому папоротнику. Таким образом папоротник может распространяться и завоевывать себе новое жизненное пространство.
В Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, в Японии, Китае и Корее на покрытых мхом скалах произрастает второй вид из рода камптосорус —
Общий облик папоротников этого рода своеобразен и имеет большое сходство с крупными оленьими рогами. Эти эпифитные растения, поселяющиеся на стволах тропических деревьев, Имеют два вида листьев — спороносные и стерильные (на которых никогда не развиваются споры).
Произрастают платицериумы в тропических лесах Старого Света, поселяясь на средних частях крупных ветвей дерева или на коре стволов тех деревьев, которые растут поодиночке, хорошо освещенные со всех сторон солнцем.
Популярное название платицериумов —
Отогнутые верхние части стерильных листьев, нижние части которых тесно срослись с вросшим в кору ветвей или стволов корневищем всего папоротника, образуют нишу.
В таком своеобразном вместилище — корзиновидной нише постепенно накапливается перегной, образующийся из остатков соседних растений и отмирающих старых стерильных листьев самого «оленьего рога». По мере роста и развития вегетативной массы платицериума на месте прикрепления папоротника формируется мощный питательный слой, способствующий еще большему развитию «оленьих рогов».
Необычный папоротник может достигать огромных размеров. Например, обнаруженный экземпляр
Эти красивые и оригинальные растения широко культивируются в оранжереях. Для их разведения используют отрезки стволов или крупные куски древесины, к которым прикрепляют молодые платицериумы, корневища которых оборачивают влажным мхом. В холодное время года их следует редко и мало поливать. Уже выведено несколько десятков новых интересных и оригинальных садовых форм «оленьих рогов».
Вы, вероятно, уже знаете, что многим растениям присваивали имена известных ученых-биологов. Десять видов мелких водных папоротников, обитающих в водоемах тропических, субтропических и частично в умеренных областях Земли, получили общее родовое название
Почти все виды (девять из десяти) — это многолетние водные папоротники. При благоприятных условиях сальвинии очень быстро размножаются вегетативно в тропических водоемах. Это происходит так: в узлах между листьями образуются почки, из них развиваются ветви новых корневищ, которые, легко отламываясь, вырастают в молодые сальвинии. Молодые сальвинии дают начало следующим поколениям и т. д.
Интенсивное размножение сальвиний приводит к тому, что вся водная поверхность может затягиваться ковром из листьев и побегов. Через такие участки слабо проникает свет, уменьшается поступление кислорода. От этого у многих организмов, обитающих под покровом сальвиний, нарушается нормальная жизнедеятельность и вся экологическая обстановка резко ухудшается. И в то же время в зарослях сальвиний находят хорошее убежище и защиту от врагов мальки рыб.
В некоторых африканских водоемах толщина покрытия сальвиниями водной поверхности составляет более 25 см. В таких водоемах нарушается судоходство и рыболовство, не могут нормально работать гидроэлектростанции. В Конго скопления сальвиний, похожие на острова, образуют запруды в речных протоках. Так что бесконтрольно разрастающаяся сальвиния оказывает отрицательное влияние на хозяйственную деятельность в тропических областях.
Из всех сальвиний только один вид —
Каждая мутовка имеет три листа. Два удлиненно-овальных листа располагаются над водой. Интересной особенностью этих листьев является их несмачиваемая поверхность, что обеспечивает нормальное протекание фотосинтеза и дыхания растения.
Несмачиваемость возникает оттого, что листья сверху покрыты мелкими волосками и выростами — сосочками, между которыми не могут удерживаться капли влаги. Если плавающие листья сальвинии погрузить в воду, пузырьки воздуха задерживаются между мелкими волосками и листья блестят как серебряные.
Третий лист, погруженный в воду, совсем не похож на лист. Рассеченный на тоненькие, нитевидные дольки, этот лист выполняет функцию отсутствующих у сальвинии корней. Такие «корни» поглощают воду с минеральными веществами, создают устойчивое положение плавающему растению на воде — стабилизируют его.
На третьем, подводном листе развиваются органы спороношения. Среди тоненьких нитевидных выростов, погруженных в воду, хорошо различимы гроздья шаровидных замкнутых сорусов, в которых заключены спорангии со спорами.
Осенью созревшие сорусы зимуют на дне водоемов. После нескольких этапов формирования из заростков спор и процесса оплодотворения возникает новое, молодое растение сальвинии, которое будет расти и развиваться все лето до осени.
Сальвинию специально разводят в аквариумах и водоемах.
По сравнению с другими большими родами папоротников род Азолла немногочислен, содержит всего шесть видов. Пять видов растений широко распространены в стоячих или слабопроточных водоемах в тропических и умеренных областях всего земного шара. Азоллы успешно прижились в водоемах Северной Америки, Западной и Центральной Европы.
Только один вид —
У всех видов азолл много общих черт строения. Очень мелкие, буквально крошечные (длиной 0,5–1 мм) листочки черепитчато покрывают ветвящееся корневище, длина которого может достигать 25 см.
Снизу от корневища отрастает пучок тонких придаточных корней, погруженных в воду.
Приспособленность азоллы к выживанию в водной среде удивительна и проявляется во многих чертах строения, например в строении листьев. Каждый нежный листочек состоит из двух лопастей, или сегментов. Верхний, зеленый сегмент выступает над водой, имеет устьица на обеих сторонах листа. Нижняя часть листа погружена в воду, ученые считают, что эта часть поглощает воду. В верхней, зеленой части листа протекают процессы фотосинтеза, образуются органические вещества.
Для этого рода водных папоротников характерен симбиоз с водорослью —
Акинеты анабены постоянно находят в мегаспорангиях, и их прорастание идет параллельно образованию спор азоллы.
Оба партнера симбиоза получают выгоду от союза друг с другом. Водоросль обретает физическую и химическую защиту, постоянное минеральное питание. А папоротник азолла, содержащий водоросль, в состоянии фиксировать атмосферный азот — анабена является агентом фиксации.
Поэтому азоллу специально разводят на рисовых полях в Японии и Индокитае как «живое удобрение» для обогащения посевов азотом. По способности накапливать азот азолла не уступает бобовым, которые с такой же целью возделывают на полях умеренной зоны Индокитая.
На одном гектаре рисового поля в тканях азоллы могут развиваться и накапливаться водоросли массой до 10 т. Такая масса накапливает около 25 кг азота.
Обильно размножившаяся азолла может подавлять рост других сорняков на рисовых плантациях.
Вегетативное размножение азоллы происходит так же, как и у сальвинии. Довольно быстро, с помощью отламывания боковых ветвей от главного стебля, возникают новые молодые растения. Разрастаясь в благоприятных условиях, азолла может плотной массой покрывать всю поверхность водоемов, иногда препятствуя движению судов.
В большом почете азолла у любителей аквариумных растений, которые чаще всего разводят
Почти все виды (около 60) рода Марсилея — обитатели водоемов тропического, субтропического и умеренного климатических поясов.
Название рода происходит от фамилии итальянского ботаника, жившего в XVIII в., — графа Л. Марсильи. Заслугой этого ученого было составление полного списка тех растений, которые росли по берегам Дуная. Другой известный биолог, Карл Линней, впервые описавший особенности строения и жизнедеятельности неизвестных в то время водных папоротников, решил назвать этот род именем своего уважаемого научного коллеги.
От всех родов папоротников марсилеевые папоротники отличаются тем, что только у них развиваются особые органы, которые называются спорокарпиями. Спорокарпии — это своеобразные замкнутые вместилища, содержащие сорусы. Форма и размер спорокарпий разнообразны: шаровидные или бобовидные, есть даже почти квадратные и треугольные. Спорокарпии развиваются у оснований черешков, в них может накапливаться крахмал, имеющий питательные свойства, поэтому в некоторых тропических странах марсилею употребляют в пищу.
Растения рода марсилеи — небольшие травянистые многолетники с тонкими ветвящимися корневищами, которые могут быть слегка погружены, заглублены во влажный грунт, могут стелиться по поверхности такого грунта. У марсилей, растущих в умеренной зоне, зимой перезимовывают только корневища, погруженные в грунт, а листья увядают и погибают. В тропических водоемах марсилеевые папоротники остаются вечнозелеными на протяжении всего года.
От узлов корневищ марсилеевых вниз отрастают корни, которые у некоторых видов могут ветвиться. Вверх от корневища поднимаются тонкие, длинные черешки, каждый из которых увенчан четырьмя листочками. У тех марсилей, которые растут в погруженном состоянии, листья могут быть полностью скрыты под водой, либо они плавают на длинных черешках по водной поверхности.
Листья марсилеи имеют большое сходство с листьями клевера. Не случайно поэтому марсилеевые имеют еще одно популярное название —
Листочки марсилеи проявляют интересное свойство, бывают в развернутом положении, с наступлением вечера начинают складываться и ночью находятся в сложенном состоянии — «спят». Подобная особенность присуща некоторым цветковым растениям, но для папоротниковидных «сонное поведение» листьев наблюдается только у марсилеевых папоротников.
Типичным местом обитания марсилей являются топкие берега пресноводных водоемов и болотистые места. Поселившись в прибрежных речных водах, марсилея может переносить периодическое высыхание и хорошо и быстро отрастать при каждом новом затоплении. Поэтому марсилеи называют растениями-амфибиями, т. е. земноводными растениями, часть их жизни проходит в воде, часть — на суше.
Из шестидесяти видов марсилей, довольно широко распространенных в теплых районах всего мира, на территории России встречаются только три вида, среди которых обычным и хорошо изученным папоротником является
Марсилея четырехлистная произрастает в дельте Волги, в водоемах Нижнего Поволжья. Широко распространен этот вид также в Центральной и Южной Европе, в Северном Иране, Индии, Японии.
Папоротники этого вида — растения невысокие, не выше 20 см, с широкими клиновидно-округлыми цельнокрайними листьями. У оснований черешков располагается по 2–3 спорокарпия, прикрепленных к одной ножке. Длинные черешки плавающих листьев достигают иногда 70–80 см. Ветвящиеся корневища марсилеи могут достигать длины свыше одного метра.
Местообитанием второго российского вида —
В водоемах Южного Заволжья поселился третий вид, который имеет видовое название
В дельте Волги и среднеазиатских водоемах марсилеи и другие водные растения образуют густые заросли, в которых нерестятся рыбы, развиваются мальки.
У многих аквариумистов марсилеи являются обязательным украшением и источником кислорода в аквариумах.
Почти 600 видов этого рода равномерно распределены между тропическими областями Старого и Нового Света. Наибольшее количество видов встречается в относительно холодных и постоянно влажных горных тропических районах. Произрастают циатеи в Южной Японии, Новой Зеландии и даже на субантарктических Оклендских островах, в Капской области и на Огненной Земле.
Большинство циатей — настоящие древовидные папоротники, с высотой стволов более 20 м. Но есть среди циатей и невысокие или среднего размера древовидные растения, высота стволов которых не более 10 м.
Произрастают и такие виды циатей, у которых не развиваются наземные стебли — стволы. У них листья, вырастающие пучком, развиваются на уровне почвы. У других видов стебли ползучие. Вот какое удивительное разнообразие проявляется в строении разных видов циатей.
Еще одна интересная особенность наблюдается в строении циатей. Как у всех древовидных папоротников, у циатей не наблюдается вторичного утолщения стволов. Прочность высоким стволам придает густое сплетение из жестких придаточных корней, которые образуют своеобразный покров всего ствола. Особенно мощный покров из таких корней развивается у основания и в нижней части ствола.
Своеобразный вид стволов циатей возникает также оттого, что увядшие листья у некоторых видов не опадают, а, отгибаясь вниз, создают круговое образование вокруг ствола, похожее на широкую оборку или короткую юбочку. Выше этого образования растут молодые листья (см. рис. учебника, с. 65).
Проводящая система стволов циатей несовершенная, и листья, растущие высоко на стволах, испытывают потребность во влаге. Этот недостаток восполняет густое опушение листьев, состоящее у разных видов из мелких волосков, чешуек, шипиков, между которыми задерживаются роса, капли тумана и дождя.
У
Темную окраску стволов и чешуй листовых оснований имеют папоротники вида
Сердцевина стволов этого вида и некоторых других циатей содержит много крахмала. Местные жители раньше использовали ее в пищу в печеном виде. Иногда используют этот «дар» циатей и в настоящее время, вкус сердцевины стволов напоминает печеные яблоки.
Стволы циатей люди используют для постройки примитивных жилищ, но чаще из них изготавливают самые разные декоративно-хозяйственные изделия: трости, посуду, ульи и другие поделки. Находит циатея и медицинское применение: споры и чешуи служат аборигенам лекарством при лечении ран и кровотечений.
Циатеи для жителей тропических стран являются привычными растениями, а людям, живущим в странах с холодным климатом, экзотический, неповторимый и привлекательный облик разных видов циатей напоминает о далеком прошлом нашей планеты.