Систематика растений. Псилофиты. Папоротникообразные

Отдел риниофиты (псилофиты) Этот отдел включает вымершие формы, которые были первыми наземными высшими растениями. Они обитали по берегам водоемов. Риниофиты не имели типичных побегов и корней, их тело состояло из дихотомически ветвящихся вертикальных осей, которые с помощью ризоидов прикреплялись к почве. Высота этих растений не превышала 45-50 см. Снаружи их тела покрывала эпидерма, внутри была хорошо развита проводящая система. Размножение происходило с помощью спор, расположенных в спорангиях на вершине вертикальных осей.

Папоротникообразные 10-11 тысяч видов. Общие признаки:
1) В цикле развития доминирует спорофит, гаметофит сильно редуцирован.
2) Есть все типы тканей: покровная, механическая, основная, проводящая и образовательная. Проводящая ткань впервые образует транспортную систему, объединяющую все органы.
3) Есть все вегетативные органы: стебель, корень, лист.
4) Для оплодотворения необходима вода.

Отдел Папоротниковидные (Папоротники)
Распространены на всех континентах практически во всех природных зонах. Подавляющее большинство обитает во влажных тропических и субтропических лесах. Несколько видов (сальвиния) – водные растения. В основном являются травами, также встречаются древовидные формы.
Характерна макрофилия – наличие относительно крупных листьев (вайи). Листовая пластинка растет верхушкой. На листьях с нижней стороны формируются специальные образования – сорусы, в которых находятся спорангии и созревают споры. Для папоротников характерно корневище, на котором развиваются придаточные корни. Камбий отсутствует.
Жизненный цикл щитовника мужского. Доминирует спорофит. На нижних сторонах листьев формируются сорусы, содержащие спорангии с созревающими спорами (образуются мейозом). Споры разбрасываются благодаря наличию в спорангии кольца – полоски из толстостенных клеток. Затем споры прорастают и формируют заростки. Заросток папоротника – это небольшая зеленая многоклеточная пластинка сердцевидной формы, не имеющая корней (у заростка развиваются ризоиды). На нижней стороне гаметофита формируются антеридии и архегонии; в них митозом образуются гаметы, и с помощью капельной влаги происходит оплодотворение. Далее из зиготы развивается спорофит. Некоторые виды папоротников (сальвиния) характеризуются разноспоровостью, т.е. у них созревают микроспоры и мегаспоры. Из микроспор развивается мужской заросток, из мегаспор – женский.
Представители: орляк, щитовник мужской, кочедыжник женский, сальвиния.

Отдел Плауновидные Это самые древние из ныне живущих высших растений. Жизненная форма – многолетние травы. Имеют побеги и корни (главного корня нет, развиваются придаточные и боковые). Побеги и корни характеризуются дихотомическим ветвлением. У плаунов выделяют два типа побегов: стелющиеся горизонтальные и вертикальные, на которых развиваются спороносные колоски. Характерна микрофиллия – листья имеют относительно мелкие размеры. Листья линейно-ланцетной формы имеют цельную листовую пластинку и располагаются спирально.
Существуют равноспоровые и разноспоровые плауны. В спорофитах равноспоровых растений развиваются одинаковые споры. У разноспоровых плауновидных развиваются два типа спор: мегаспоры и микроспоры. Оба типа спор формируются в соответствующих спорангиях, которые расположены на одном спороносном колоске (стробиле). Внутри микроспоры формируется мужской заросток с антеридием, внутри мегаспоры формируется женский заросток с архегонием.
Жизненный цикл плауна булавовидного. Доминирует спорофит. В спороносных колосках развиваются спорангии, в которых происходит мейоз, и формируются споры. Споры высеваются, прорастают, и из них развивается бесцветный заросток (гаметофит). Он находится под землей, а его рост и развитие возможно только при условии внедрения в него гиф гриба, за счет которого заросток питается. На одном заростке образуются и антеридии, и архегонии, в которых развиваются гаметы. С помощью капельной влаги происходит оплодотворение и образуется зигота. В дальнейшем из зиготы развивается спорофит. Представители: плаун булавовидный, селягинелла.

Отдел Хвощевидные Характерны горизонтальные подземные побеги – сильно ветвящиеся корневища, на которых хорошо развиты придаточные корни. Надземные побеги с полыми междоузлиями. Выделяют два типа надземных побегов: ветвящиеся вегетативные зеленого цвета, с чешуевидными листьями (т.н. летние побеги), и неветвящиеся спороносные, лишенные хлорофилла (т.н. весенние побеги), на верхушках которых развиваются спороносные колоски. Листорасположение мутовчатое, листья сильно редуцированы до небольших зубчиков, которые срослись вместе и образуют пленчатое кольцо в каждом узле. Фотосинтез чаще всего происходит в стебле. Эпидерма стебля имеет утолщенные стенки, в которых откладывается кремнезем, увеличивающий прочность побега.
Жизненный цикл хвоща полевого: Доминирует спорофит. Ранней весной появляются спороносные побеги, на которых формируются спорангии со спорами (образуются мейозом). После созревания споры высыпаются и распространяются ветром. Затем споры прорастают, формируя гаметофит (заросток). Заросток сначала имеет форму однослойной пластинки зеленого цвета, а затем становится многослойным. На заростке развиваются половые органы, в которых созревают мужские и женские гаметы. Оплодотворение происходит при наличии капельной влаги. В дальнейшем из зиготы развивается спорофит.

Древние папоротникообразные Расцвет папоротникообразных был 300 млн. лет назад, когда на большей территории Земли господствовал влажный тропический климат. Древние папоротникообразные формировали либо чистые леса из представителей какой-то одной группы, либо смешанные из древних плауновидных, хвощевидных и папоротниковидных.
Древние плауновидные были травянистыми растениями высотой до 50 см или деревьями высотой 30-40 м и диаметром ствола до 2 м(лепидодендроны). Для древних плаунов было характерно наличие стелющихся и вертикальных побегов с дихотомическим ветвлением, корневая система и древесина были слабо развиты. Большинство древних хвощевидных были деревьями (каламиты) высотой 10-15 м, но встречались травы и лианы. Для каламитов было характерно наличие корневища с придаточными корнями, ветвящихся или неветвящихся побегов с хорошо развитой древесиной; линейные, реже овальные листья располагались мутовчато. Древние папоротниковидные были травами или деревьями высотой до 40 м. У древесных форм были хорошо развиты древесина и кора; листья были рассеченными или цельными.

Образование каменного угля Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических остатков растений в условиях повышенного давления и высокой температуры. Образование каменного угля началось в силуре, но наиболее активно этот процесс происходил в каменноугольный период.
Леса каменноугольного периода были сильно заболочены. Погибая, деревья падали в воду и заносились илом, что исключало доступ кислорода, а, следовательно, и гниение. В этих условиях, при относительно невысоких температурах и давлении и при отсутствии кислорода, в течение длительного времени образовывался бурый уголь. В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурый уголь преобразовывался в каменный уголь.

Значение папоротникообразных
1) Сорняки (хвощи), причем довольно трудноискоренимые.
2) Пищевое – в некоторых странах в пищу употребляются молодые листья папоротников и молодые спороносные побеги хвощей.
3) Полировка различных материалов и чистка металлической посуды (стебли хвощей).
4) Присыпка в медицине (споры плаунов).
5) Каменный уголь – важный вид топлива для получения электроэнергии.