Отдел Папоротниковидные, или Папоротники (Polypodiophyta)
Общая характеристика папоротниковидных
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. rhachis — позвоночник), представляющий собой продолжение черешка.
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.
Строение листа папоротника
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. fertilis — оплодотворяющий).
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 нефролепис давно стал привычным комнатным растением, радуя людей ажурной легкостью своих листьев.
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.
Род Щитовник
(Dryopteris)
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 — щитовник мужской.
Щитовник мужской
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 мужской и женский в видовых названиях папоротников были даны еще в средние века, а причиной их появления послужил, по-видимому, внешний вид папоротников: более груболистный — папоротник мужской, более нежный и изящный — папоротник женский.
Щитовник мужской (папоротник мужской) — крупное живописное растение, всегда заметно в лесу в любое время года. Осенью косые лучи солнца, зайчиками бегая по деревьям, пням, травам, высвечивают ажурную кайму листьев щитовника.
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.
Род Кочедыжник
(Athyrium)
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, или женский папоротник.
Кочедыжник женский (часть листа с сорусами)
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 мужской и женский по отношению к споровым растениям, которые не образуют семян, употребляются только в переносном смысле.
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.
Род Гимнокарпиум
(Gymnocarpium)
Один из двадцати родов большого подсемейства Кочедыжниковые называется Гимнокарпиум или Голокучник (Gymnocarpium).
Гимнокарпиум трехраздельный, или папоротник Линнея (Gymnocarpium dryopteris)
Одним из самых распространенных лесных папоротников Северной Америки и Евразии является гимнокарпиум трехраздельный. Слово трехраздельный очень четко характеризует особенности своеобразной формы листьев этого вида.
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
(Matteuccia)
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.
Страусник обыкновенный (Matteuccia struthiopteris)
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.
Род Пузырник, или Цистоптерис
(Cystopteris)
Пузырник ломкий (Cystopteris fragilis)
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 ломкий.
Пузырник ломкий
Название пузырник возникло от того, что сорусы у папоротника округлые, прикрытые мешковидным, слегка вздутым покрывальцем.
Растет пузырник ломкий по речным берегам, в тенистых хвойных лесах, по выходам горных пород.
Растения рода Пузырник легко и быстро размножаются вегетативно. Так, у пузырника луковиценосного на нижней стороне листьев образуются почки, похожие на маленькие луковички, которые, падая на землю, дают новое растение.
Род Орляк
(Pteridium)
Род Орляк представлен всего одним очень полиморфным видом орляком обыкновенным.
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.
Легенды о папоротниках
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 перуновым огнецветом. Придумали также и другие названия этому фантастическому цветку: светицвет, жар-цветок, разрыв-трава.
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.
Род Ужовник
(Ophioglossum)
Разрыв-травой называют люди род папоротников, относящихся к семейству ужовниковых, — род Ужовник.
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 язычник, язык змиевый или ужовый — за то, что от листьев таких папоротников отходит вырост, имеющий сходство с узким языком змеи. Латинское название рода Ophioglossum (офиоглоссум) в переводе означает «змеиный язык».
Названия указывают на характерный облик одного из распространенных в Европе видов этого рода — ужовника обыкновенного.
Ужовник обыкновенный
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
(Botrychium)
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 гроздовник многораздельный и гроздовник полулунный. Полулунный гроздовник называют еще ключ-травой, приписывая этому растению способность помогать кладоискателям.
В США вид гроздовник вирджинский получил название указатель. По народному поверью, это растение указывает место произрастания другого ценного растения — карликового женьшеня, дальнего родственника прославленного женьшеня.
Гроздовник многораздельный
Род Мараттия
(Marattia)
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.
Ангиоптерис вознесенный
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.
Род Осмунда, или Чистоуст
(Osmunda)
Один из наиболее красивых и крупных папоротников российской флоры — осмунда Клейтона. Этот дальневосточный вид, произрастающий на юге Приморского края, включен в Красную книгу, как редкое и реликтовое растение.
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 osmunder — это один из эпитетов бога древних германцев Тора, очень сильного, мощного божества. Другая версия отражает давнее использование людьми осмунды для лечения заболеваний рта и горла. С такой целью с давних пор использовался другой вид папоротника — осмунда королевская. Латинские слова os, oris переводятся как «рот, уста», а слово mundare — «лечить».
В связи с этим понятно и происхождение русского названия рода папоротников — Чистоуст (см. рис. учебника, с. 65).
Осмунда королевская произрастает в Западной Европе и на Черноморском побережье Кавказа, в Северной и Южной Америке, Юго-Западной Индии.
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 — осмунда коричная, в отличие от реликтовой осмунды королевской, произрастает на Дальнем Востоке в большом количестве. В Приамурье по окраинам долинных лиственничных лесов осмунда коричная образует сплошные заросли. Эти заросли особенно красивы осенью, когда листья осмунды становятся оранжевыми, и от этого лиственничные леса, которым сопутствуют осмунды, приобретают особую пламенеющую окантовку.
Заросли осмунды коричной в лесах, образованных в основном лиственницей даурской, геоботаники называют лиственничник осмундовый.
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.
Род Адиантум
(Adiantum)
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 — папоротник девичьи волосы или папоротник женские волосы. (На английском языке — это слово maidenhair, на немецком — Frauenhaarfarn).
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 — адиантум венерин волос.
Адиантум венерин волос. Часть листа
Листья адиантума обладают водоотталкивающими свойствами. Капли воды стекают с листьев, не смачивая их поверхность. Это свойство, замеченное учеными, послужило названием всего рода Adiantum (от греч. а — не и diaino — смачивать).
Адиантум венерин волос. Сегмент с сорусами
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 адиантум стоповидный. Даже в очень густом травостое смешанных и широколиственных лесов эти не очень высокие растения (20–40 см) выделяются красивыми вееровидными листьями.
Второй вид, типичный тропический обитатель, распространяясь по свету, достиг Кавказа и Крыма — это адиантум венерин волос, самый красивый и изящный из всех видов адиантумов.
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.
Род Асплениум, или Костенец
(Asplenium)
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 асплениум гнездовой, или птичье гнездо (см. рис. учебника, с. 64). Форма птичьего гнезда создается по мере роста и развития папоротника. Происходит это так. Молодые светолюбивые растения прорастают в трещинах коры на стволах или ветвях тропических деревьев. От верхушек корневищ начинают отрастать кучкой вверх цельные кожистые листья, образуя плотную розетку, а вниз от корневища и во все стороны разрастается масса спутанных и опушенных корней. Волоски, создающие опушение корней, усиливают их воздушное питание, а также впитывают влагу из воздуха.
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 птичье гнездо, ветром заносится пыль и частицы почвы. Под действием дождевой воды, росы вся эта накапливающаяся масса органических остатков может постепенно перегнивать, обеспечивая хороший рост корневища и листьев.
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 асплениум луковиценосный. Его стали выращивать в оранжереях, а затем во многих помещениях как красивое декоративное растение. Популярным комнатным растением является также асплениум живородящий — изящный папоротник с очень тонко рассеченными нежными листьями.
Асплениум живородящий
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.
Род Камптосорус, или Кривокучник
(Camptosorus)
Необыкновенным изяществом обладают небольшие скальные папоротнички, среди которых есть североамериканский вид, который назвали странствующим папоротником, научное название — камптосорус корнелюбивый.
«Странствие» этого папоротника происходит путем вегетативного размножения. Осуществляется это таким образом. Оттянутые верхушки листьев камптосоруса могут вырастать в длинные побеги — жгуты.
Камптосорус корнелюбивый
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 — камптосорус сибирский, который так же растет и размножается. Оба вида вечнозеленые.
Род Платицериум, или «Олений рог»
(Platycerium)
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 — «оленьи рога» возникло на основе некоторого сходства крупных красивых прямостоячих или свешивающихся спороносных листьев, выполняющих фотосинтетическую функцию. Спороносные листья возвышаются и рельефно выделяются над своеобразной нишей, которую образуют округлые цельные или изрезанные наверху стерильные листья.
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 платицериума большого имел в поперечнике почти 2 м. Такие мощные «оленьи рога», оказывая давление на все дерево, могут выворотить его из почвы с корнем.
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».
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. rhachis — позвоночник), представляющий собой продолжение черешка.
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.
Строение листа папоротника
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. fertilis — оплодотворяющий).
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 нефролепис давно стал привычным комнатным растением, радуя людей ажурной легкостью своих листьев.
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.
Род Щитовник (Dryopteris)
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 — щитовник мужской.
Щитовник мужской
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 мужской и женский в видовых названиях папоротников были даны еще в средние века, а причиной их появления послужил, по-видимому, внешний вид папоротников: более груболистный — папоротник мужской, более нежный и изящный — папоротник женский.
Щитовник мужской (папоротник мужской) — крупное живописное растение, всегда заметно в лесу в любое время года. Осенью косые лучи солнца, зайчиками бегая по деревьям, пням, травам, высвечивают ажурную кайму листьев щитовника.
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.
Род Кочедыжник (Athyrium)
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, или женский папоротник.
Кочедыжник женский (часть листа с сорусами)
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 мужской и женский по отношению к споровым растениям, которые не образуют семян, употребляются только в переносном смысле.
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.
Род Гимнокарпиум (Gymnocarpium)
Один из двадцати родов большого подсемейства Кочедыжниковые называется Гимнокарпиум или Голокучник (Gymnocarpium).
Одним из самых распространенных лесных папоротников Северной Америки и Евразии является гимнокарпиум трехраздельный. Слово трехраздельный очень четко характеризует особенности своеобразной формы листьев этого вида.
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 (Matteuccia)
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.
Род Пузырник, или Цистоптерис (Cystopteris)
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 ломкий.
Пузырник ломкий
Название пузырник возникло от того, что сорусы у папоротника округлые, прикрытые мешковидным, слегка вздутым покрывальцем.
Растет пузырник ломкий по речным берегам, в тенистых хвойных лесах, по выходам горных пород.
Растения рода Пузырник легко и быстро размножаются вегетативно. Так, у пузырника луковиценосного на нижней стороне листьев образуются почки, похожие на маленькие луковички, которые, падая на землю, дают новое растение.
Род Орляк (Pteridium)
Род Орляк представлен всего одним очень полиморфным видом орляком обыкновенным.
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.
Легенды о папоротниках
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 перуновым огнецветом. Придумали также и другие названия этому фантастическому цветку: светицвет, жар-цветок, разрыв-трава.
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.
Род Ужовник (Ophioglossum)
Разрыв-травой называют люди род папоротников, относящихся к семейству ужовниковых, — род Ужовник.
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 язычник, язык змиевый или ужовый — за то, что от листьев таких папоротников отходит вырост, имеющий сходство с узким языком змеи. Латинское название рода Ophioglossum (офиоглоссум) в переводе означает «змеиный язык».
Названия указывают на характерный облик одного из распространенных в Европе видов этого рода — ужовника обыкновенного.
Ужовник обыкновенный
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 (Botrychium)
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 гроздовник многораздельный и гроздовник полулунный. Полулунный гроздовник называют еще ключ-травой, приписывая этому растению способность помогать кладоискателям.
В США вид гроздовник вирджинский получил название указатель. По народному поверью, это растение указывает место произрастания другого ценного растения — карликового женьшеня, дальнего родственника прославленного женьшеня.
Гроздовник многораздельный
Род Мараттия (Marattia)
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.
Ангиоптерис вознесенный
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.
Род Осмунда, или Чистоуст (Osmunda)
Один из наиболее красивых и крупных папоротников российской флоры — осмунда Клейтона. Этот дальневосточный вид, произрастающий на юге Приморского края, включен в Красную книгу, как редкое и реликтовое растение.
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 osmunder — это один из эпитетов бога древних германцев Тора, очень сильного, мощного божества. Другая версия отражает давнее использование людьми осмунды для лечения заболеваний рта и горла. С такой целью с давних пор использовался другой вид папоротника — осмунда королевская. Латинские слова os, oris переводятся как «рот, уста», а слово mundare — «лечить».
В связи с этим понятно и происхождение русского названия рода папоротников — Чистоуст (см. рис. учебника, с. 65).
Осмунда королевская произрастает в Западной Европе и на Черноморском побережье Кавказа, в Северной и Южной Америке, Юго-Западной Индии.
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 — осмунда коричная, в отличие от реликтовой осмунды королевской, произрастает на Дальнем Востоке в большом количестве. В Приамурье по окраинам долинных лиственничных лесов осмунда коричная образует сплошные заросли. Эти заросли особенно красивы осенью, когда листья осмунды становятся оранжевыми, и от этого лиственничные леса, которым сопутствуют осмунды, приобретают особую пламенеющую окантовку.
Заросли осмунды коричной в лесах, образованных в основном лиственницей даурской, геоботаники называют лиственничник осмундовый.
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.
Род Адиантум (Adiantum)
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 — папоротник девичьи волосы или папоротник женские волосы. (На английском языке — это слово maidenhair, на немецком — Frauenhaarfarn).
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 — адиантум венерин волос.
Адиантум венерин волос. Часть листа
Листья адиантума обладают водоотталкивающими свойствами. Капли воды стекают с листьев, не смачивая их поверхность. Это свойство, замеченное учеными, послужило названием всего рода Adiantum (от греч. а — не и diaino — смачивать).
Адиантум венерин волос. Сегмент с сорусами
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 адиантум стоповидный. Даже в очень густом травостое смешанных и широколиственных лесов эти не очень высокие растения (20–40 см) выделяются красивыми вееровидными листьями.
Второй вид, типичный тропический обитатель, распространяясь по свету, достиг Кавказа и Крыма — это адиантум венерин волос, самый красивый и изящный из всех видов адиантумов.
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.
Род Асплениум, или Костенец (Asplenium)
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 асплениум гнездовой, или птичье гнездо (см. рис. учебника, с. 64). Форма птичьего гнезда создается по мере роста и развития папоротника. Происходит это так. Молодые светолюбивые растения прорастают в трещинах коры на стволах или ветвях тропических деревьев. От верхушек корневищ начинают отрастать кучкой вверх цельные кожистые листья, образуя плотную розетку, а вниз от корневища и во все стороны разрастается масса спутанных и опушенных корней. Волоски, создающие опушение корней, усиливают их воздушное питание, а также впитывают влагу из воздуха.
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 птичье гнездо, ветром заносится пыль и частицы почвы. Под действием дождевой воды, росы вся эта накапливающаяся масса органических остатков может постепенно перегнивать, обеспечивая хороший рост корневища и листьев.
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 асплениум луковиценосный. Его стали выращивать в оранжереях, а затем во многих помещениях как красивое декоративное растение. Популярным комнатным растением является также асплениум живородящий — изящный папоротник с очень тонко рассеченными нежными листьями.
Асплениум живородящий
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.
Род Камптосорус, или Кривокучник (Camptosorus)
Необыкновенным изяществом обладают небольшие скальные папоротнички, среди которых есть североамериканский вид, который назвали странствующим папоротником, научное название — камптосорус корнелюбивый.
«Странствие» этого папоротника происходит путем вегетативного размножения. Осуществляется это таким образом. Оттянутые верхушки листьев камптосоруса могут вырастать в длинные побеги — жгуты.
Камптосорус корнелюбивый
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 — камптосорус сибирский, который так же растет и размножается. Оба вида вечнозеленые.
Род Платицериум, или «Олений рог» (Platycerium)
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 — «оленьи рога» возникло на основе некоторого сходства крупных красивых прямостоячих или свешивающихся спороносных листьев, выполняющих фотосинтетическую функцию. Спороносные листья возвышаются и рельефно выделяются над своеобразной нишей, которую образуют округлые цельные или изрезанные наверху стерильные листья.
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 платицериума большого имел в поперечнике почти 2 м. Такие мощные «оленьи рога», оказывая давление на все дерево, могут выворотить его из почвы с корнем.
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».
Водные папоротники
(Hydropteridales)
Род Сальвиния
(Salvinia)
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 сальвиния в честь итальянского ученого А. Сальвини, который жил в XVII в.
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 — сальвиния плавающая, заселяющая пресные водоемы юга европейской части России, Кавказа, а также Сибири и Дальнего Востока, — является однолетним растением. Это небольшие (не более 15 см) плавающие травянистые растения, на горизонтальных корневищах которых располагаются трехчленные мутовки листьев.
Сальвиния плавающая
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.
Род Азолла
(Azolla)
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 — азоллу нильскую можно встретить в определенном географическом районе — на реке Нил.
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.
Азолла мелколистная
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 — анабеной азоллы (Anabaena azollae); находят следы водоросли всегда на кончиках молодых листьев.
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 азоллу каролинскую.
Род Марсилея
(Marsilea)
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 — водный клевер.
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.
Марсилея четырехлистная
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 — марсилеи щетинистой являются окраины болот, топкие низины в мелководных речных и озерных разливах нижнего течения Волги. Этот вид водного папоротника более мелкий, листочки имеют обратнояйцевидную форму с клиновидным основанием. Одиночные спорокарпии покрыты щетинками, от этой особенности и произошло видовое название.
В водоемах Южного Заволжья поселился третий вид, который имеет видовое название марсилея египетская. Отличается от двух других видов узкими обратноовальными, с выямчатыми краями листочками и четырехугольными споракарпиями.
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.
Род Сальвиния (Salvinia)
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 сальвиния в честь итальянского ученого А. Сальвини, который жил в XVII в.
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 — сальвиния плавающая, заселяющая пресные водоемы юга европейской части России, Кавказа, а также Сибири и Дальнего Востока, — является однолетним растением. Это небольшие (не более 15 см) плавающие травянистые растения, на горизонтальных корневищах которых располагаются трехчленные мутовки листьев.
Сальвиния плавающая
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.
Род Азолла (Azolla)
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 — азоллу нильскую можно встретить в определенном географическом районе — на реке Нил.
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.
Азолла мелколистная
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 — анабеной азоллы (Anabaena azollae); находят следы водоросли всегда на кончиках молодых листьев.
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 азоллу каролинскую.
Род Марсилея (Marsilea)
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 — водный клевер.
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.
Марсилея четырехлистная
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 — марсилеи щетинистой являются окраины болот, топкие низины в мелководных речных и озерных разливах нижнего течения Волги. Этот вид водного папоротника более мелкий, листочки имеют обратнояйцевидную форму с клиновидным основанием. Одиночные спорокарпии покрыты щетинками, от этой особенности и произошло видовое название.
В водоемах Южного Заволжья поселился третий вид, который имеет видовое название марсилея египетская. Отличается от двух других видов узкими обратноовальными, с выямчатыми краями листочками и четырехугольными споракарпиями.
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.
Древовидные папоротники
Род Циатея
(Cyathea)
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 циатеи беловатой листья очень густо покрыты белым опушением, состоящим из мельчайших чешуек, поэтому этот вид имеет еще одно название — серебристый древовидный папоротник.
Темную окраску стволов и чешуй листовых оснований имеют папоротники вида циатея сердцевинная. Ее называют, в отличие от серебристого папоротника, черным или черноствольным папоротником. Произрастают такие несколько мрачноватые, но тем не менее живописные папоротники на территории Новой Зеландии, Тасмании и островах Тихого океана.
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.
Род Циатея (Cyathea)
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 циатеи беловатой листья очень густо покрыты белым опушением, состоящим из мельчайших чешуек, поэтому этот вид имеет еще одно название — серебристый древовидный папоротник.
Темную окраску стволов и чешуй листовых оснований имеют папоротники вида циатея сердцевинная. Ее называют, в отличие от серебристого папоротника, черным или черноствольным папоротником. Произрастают такие несколько мрачноватые, но тем не менее живописные папоротники на территории Новой Зеландии, Тасмании и островах Тихого океана.
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.
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги