Папоротеподібні, хвощеподібні та плауноподібні: будова, розмноження і викопні форми

• Назад до змісту довідника

Відділ Папоротеподібні (Папороті)

Налічує близько 10—11 тис. видів. Поширені на всіх континентах практично в усіх природних зонах. Переважна більшість мешкає у вологих тропічних і субтропічних лісах. Кілька видів (сальвінія) — водяні рослини. Переважно є травами, також зустрічаються деревоподібні форми.

Загальні ознаки

У циклі розвитку домінує спорофіт, гаметофіт сильно редукований. Наявні всі типи тканин: покривна, механічна, основна, провідна та твірна. Провідна тканина вперше утворює транспортну систему, що об’єднує всі органи. Наявні всі вегетативні органи: стебло, корінь, листок. Для запліднення необхідна вода.

Будова папоротей

Будова цієї групи розглядається на прикладі щитника чоловічого — типової лісової рослини. Для папоротей характерна макрофілія — наявність відносно великих листків (ваї). Листки складаються з основи, черешка та перисто-розсіченої листкової пластинки. Листки часто вкриті лусочками. Листкова пластинка росте верхівкою.

На листках з нижнього боку формуються спеціальні утворення — соруси, у яких містяться спорангії та дозрівають спори. Для папоротей характерне кореневище, на якому розвиваються додаткові корені. Камбій відсутній.

Рис. 1. Будова папороті.

Життєвий цикл щитника чоловічого

Домінує спорофіт. На нижніх боках листків формуються соруси, що містять спорангії з дозріваючими спорами (утворюються шляхом мейозу). Спори розкидаються завдяки наявності у спорангії кільця — смужки з товстостінних клітин. Потім спори проростають і формують заростки.

Заросток папороті — це невелика зелена багатоклітинна пластинка серцеподібної форми, не розчленована на органи й така, що не має коренів (у заростка розвиваються ризоїди). На нижньому боці гаметофіта формуються антеридії та архегонії; у них мітозом утворюються гамети, і за допомогою краплинної вологи відбувається запліднення. Далі із зиготи розвивається спорофіт.

Рис. 2. Життєвий цикл щитника чоловічого.

Існують рівноспорові (щитник, безплідник) та різноспорові (сальвінія) папороті. У спорофітах рівноспорових рослин розвиваються однакові спори. У різноспорових папоротей розвиваються два типи спор: мегаспори та мікроспори. Обидва типи спор формуються у відповідних спорангіях. З мікроспори розвивається чоловічий заросток з антеридієм, з мегаспори формується жіночий заросток з архегонієм.

Представники: орляк, щитник чоловічий, безплідник жіночий, сальвінія.

Відділ Плауноподібні

Близько 1000 видів. Це найдавніші з нині живих вищих рослин. Життєва форма — багаторічні трави. Більшість мешкає у вологому тропічному та субтропічному кліматі, невелика частина — у лісах помірного поясу.

Мають пагони та корені (головного кореня немає, розвиваються додаткові та бічні). Пагони та корені характеризуються дихотомічним галуженням. У плаунів виділяють два типи пагонів: повзучі горизонтальні та вертикальні, на яких розвиваються спороносні колоски. Характерна мікрофілія — листки мають відносно дрібні розміри. Листки лінійно-ланцетної форми мають цілісну листкову пластинку, дещо розширену основу і розташовуються спірально.

Рис. 3. Будова плауна.

Життєвий цикл плауна булавоподібного

Домінує спорофіт. У спороносних колосках розвиваються спорангії, у яких відбувається мейоз, і формуються спори. Спори висіваються, проростають, і з них розвивається безбарвний заросток (гаметофіт). Він знаходиться під землею, а його ріст і розвиток можливі тільки за умови проникнення в нього гіфів гриба, за рахунок якого заросток живиться.

На одному заростку утворюються і антеридії, і архегонії, у яких розвиваються гамети. За допомогою крапельної вологи відбувається запліднення і утворюється зигота. Надалі із зиготи розвивається спорофіт. Деякі плауноподібні (селагінела) — різноспорові рослини.

Представники: плаун булавоподібний, селагінела.

Відділ Хвощеподібні

Близько 25 видів. Хвощі широко поширені в Євразії, Північній Африці, Північній і Південній Америці. Більшість хвощів поширені в помірних широтах, але деякі є і в тропічних та субтропічних регіонах.

Характерними є горизонтальні підземні пагони — сильно розгалужені кореневища, на яких добре розвинені додаткові корені. Надземні пагони з порожнистими меживузлями.

Виділяють два типи надземних пагонів:

• Розгалужені вегетативні зеленого кольору, з лускоподібними листками (так звані літні пагони).
• Нерозгалужені спороносні, позбавлені хлорофілу (так звані весняні пагони), на верхівках яких розвиваються спороносні колоски.

Листорозміщення кільчасте, листки сильно редуковані до невеликих зубчиків, які зрослися разом і утворюють плівчасте кільце в кожному вузлі. Фотосинтез найчастіше відбувається в стеблі. Епідерма стебла має потовщені стінки, у яких відкладається кремнезем, що збільшує міцність пагона.

Рис. 4. Будова хвоща.

Життєвий цикл хвоща польового

Домінує спорофіт. Ранньою весною з’являються спороносні пагони, на яких формуються спорангії зі спорами (утворюються мейозом). Після дозрівання спори висипаються і поширюються вітром. Потім спори проростають, формуючи гаметофіт (заросток). Заросток спочатку має форму одношарової пластинки зеленого кольору, а потім стає багатошаровим. На заростку розвиваються статеві органи, у яких дозрівають чоловічі та жіночі гамети. Запліднення відбувається за наявності краплинної вологи. Надалі із зиготи розвивається спорофіт.

Представники: хвощ польовий, хвощ лісовий, хвощ болотний.

Стародавні форми вищих спорових рослин

Розквіт папоротеподібних був 300 млн років тому, коли на більшій території Землі панував вологий тропічний клімат. Стародавні папоротеподібні формували або чисті ліси з представників якоїсь однієї групи, або змішані зі стародавніх плауноподібних, хвощеподібних і папоротеподібних.

• Стародавні плауноподібні були трав’янистими рослинами заввишки до 50 см або деревами заввишки 30—40 м і діаметром стовбура до 2 м (лепідодендрони). Для стародавніх плаунів була характерною наявність повзучих і вертикальних пагонів із дихотомічним галуженням, коренева система та деревина були слабо розвинені.
• Більшість стародавніх хвощеподібних були деревами (каламіти) заввишки 10—15 м, але зустрічалися трави та ліани. Для каламітів була характерною наявність кореневища з додатковими коренями, розгалужених або нерозгалужених пагонів із добре розвиненою деревиною; лінійні, рідше овальні листки розташовувалися кільчасто.
• Стародавні папоротеподібні були травами або деревами заввишки до 40 м. У деревних форм були добре розвинені деревина та кора; листки були розсіченими або цілісними.

Утворення кам’яного вугілля

Кам’яне вугілля утворюється з продуктів розкладання органічних решток рослин в умовах підвищеного тиску та високої температури. Утворення кам’яного вугілля почалося в силурі, але найбільш активно цей процес відбувався в кам’яновугільний період. Ліси кам’яновугільного періоду були сильно заболочені. Гинучи, дерева падали у воду і заносилися мулом, що виключало доступ кисню, а отже, і гниття. У цих умовах протягом тривалого часу утворювалося буре вугілля. Внаслідок тривалого впливу підвищених температур і тиску буре вугілля перетворювалося на кам’яне вугілля.

Значення вищих спорових рослин

• Бур’яни: хвощі є важковикорінними бур’янами.
• Харчове: у деяких країнах у їжу вживаються молоді листки папоротей і молоді спороносні пагони хвощів.
• Технічне застосування: полірування різних матеріалів і чищення металевого посуду завдяки відкладенням кремнезему в стеблах хвощів.
• Медицина: спори плаунів застосовують як дитячу присипку.
• Кам’яне вугілля: важливий вид палива для отримання енергії та хімічна сировина.