Папоротники: вечный эксперимент Природы

Ну вот, началось...

 
Папоротники - удивительные растения. Они относятся к одним из самых древних сосудистых растений - тех, в организме которых вода и соки перемещаются по сложной системе каналов, называемых сосудами. По возрасту эти растения не уступают хвощам и плаунам и появились на нашей планете задолго до первых динозавров.

Плауны, хвощи и папоротники в далёком прошлом, наряду с несколькими вымершими отделами сосудистых растений, занимали ведущее положение в составе растительности Земли. Именно они, по большей части, сформировали пласты каменного угля, давшие название тому периоду первого истинного расцвета наземной флоры.

В то время, как плауны и хвощи уступили своё место голосеменным и цветковым растениям и занимают сейчас очень скромное положение, папоротники по-прежнему процветают. Они, как и прежде, представлены на нашей планете огромным разнообразием жизненных форм и видов, встречаются абсолютно везде - от пустынь до болот, от горных вершин до дна пресных водоёмов, и даже в таких агрессивных условиях, как людские города и жилища. На сегодняшний день число видов папоротников превышает 10000, и всё новые виды открываются с каждым годом.

Папоротники представлены множеством жизненных форм, среди них есть и древесные, и травянистые растения, лианы и ползучие формы, а так же эпифиты Об этих чуть позже я расскажу подробно - уж очень они интересны.

А нас буквально с порога встретил лигодиум - удивительный папоротник-лиана, с тонкими стеблями и изящнейшими листочками. Я бы долго ещё гадал, что ж передо мной за диво, если бы не этикетка, подвешенная на самом видном месте. Мы не смогли заснять этот папоротник во всей красе - он и оплетает большую перголу, она не влезала в кадр целиком. Стебли лигодиума в оранжерее достигали как минимум десятка метров в длину, но это явно не предел... Мощное растение.

Вот он, красавчик - Lygodium microphyllum, родом из Индокитая. :) Его тонкие стебли - на самом деле и не стебли вовсе, а рассечённые листья, обладающие неограниченным ростом в длину.

Вот такой вот красавчик - трёх метров высоты. Названия не знаю.

Формально кустарниковых папоротников не существует. Но как ещё назвать растения, у которых древеснеют не стебли, а листья? У этого великолепного растения (к сожалению, этикетки мы не нашли - названия я не знаю) черешки толщиной в два пальца превратились в настоящие стебли, а укороченное корневище покрыто остатками прежних листьев и молодыми побегами.

Большинство папоротников - травянистые растения, почти все - многолетние. В основном, они обитают на суше, но есть и водные виды, некоторые из которых хорошо известны аквариумистам: микрозориум, больбитис, цератоптерис... Намного реже встречаются плавающие папоротники сальвинии (Salvinia), азолла (Azolla) и другие. Об этих удивительных растениях мы расскажем в своё время в отдельной статье в разделе аквариумных растений.

Травянистые папоротники обычно имеют корневище, покрытое остатками отмерших листьев, и многочисленные придаточные корни, выходящие из-под них. Листья, как правило, очень характерно рассечены на множество долей.

Вообще, лист папоротника ("теоретического", "типового") является классическим примером фрактальной структуры. Жил ещё совсем, совсем недавно математик по фамилии Мандельброт (Бенуа Мандельброт, 20 ноября 1924 - 14 октября 2010), который в середине 1960-х годов разработал теорию, которую назвал "фрактальная геометрия" или "геометрия природы". Если внимательно вникнуть в её положения, станет понятно, что действительно множество явлений природы можно описать законом, известным с глубокой древности: большое повторяется в малом. Или, выражаясь словами древнего философа, "как наверху, так и внизу".

У этого папоротничка (возможно, из рода Кочедыжник, Athyrium) листья сильно рассечены. Это "классический" папоротник Мандельброта. :)

 
А этот, из многочисленного рода Птерисов (Pteris) уже не похож на классику, правда? То ли ещё будет!

 Проблема в том, что "типового" папоротника не существует! есть некоторые более-менее часто повторяющиеся закономерности в строении листьев, но при этом они так разнообразны... Два одинаковых (точнее, похожих) листа могут встретиться только у папоротников разных видов, но принадлежащих одному роду. Но у близких родов листья вуыглядят уже совсем по-разному. И даже в пределах одного рода Костенец (Asplenium) разнообразие форм листьев очень велико.

Или вот взять род Птерис (Pteris): в нём больше 280 видов, и у большинства листья хоть чем-то, а от других отличаются. Красивые растения, правда?

 Древесные (точнее, древовидные) формы папоротников сегодня встречаются в тропиках, в основном на высоких склонах гор, в зоне постоянной облачности. Они формируют поражающие воображение "туманные" леса, в которых цветковых растений сравнительно мало, зато преобладают папоротники и мхи. А в Южном полушарии, особенно на юге Австралии, на Тасмании, Новой Зеландии папоротниковый лес растёт и в долинах, и это тоже одни из самых впечатляющих лесов на Земле.

Самым известным из древовидных папоротников является Диксония антарктическая (Dicksonia antarctica), достигающая в высоту пятнадцати метров (обычно около пяти). Весь её ствол покрыт остатками отмерших листьев, как шерстью, что позволяет ей выдерживать даже непродолжительные заморозки. Она как раз и составляет основу лесов Тасмании и папоротникового полога эвкалиптовых лесов в Австралии.

Диплазиум Дона (Diplasium donianum)

Щитовник мужской (Dryopteris filix-mas)

 
Диксония антарктическая (Dicksonia antarctica)

 Древовидные папоротники не всегда имеют высокий ствол. Даже наоборот, обычно они приземистые, и ствол у них короткий, нередко ветвящийся. Не так давно в России произрастал свой древовидный папоротник - Осмунда царственная (Osmunda regalis), которая была уничтожена на единственном месте своего обитания в районе Большого Сочи. Всё же у местных ботаников ещё теплилась надежда возродить её исчезнувшую популяцию, но теперь, после начала Олимпийской стройки, всякая надежда потеряна навсегда. Сейчас Осмунду царственную можно у нас встретить только в ботанических садах, и то намного реже, чем родственные виды.

Ствол на фото напротив принадлежит папоротнику из рода Дербянка (Blechnum), а именно Дербянке бразильской (Blechnum brasilensis). Её родственница Дербянка горбатая (Blechnum gibbum) с островов Новой Каледонии имеет ствол до метра в высоту, а вот наш папоротник Дербянка колосистая - обычное травянистое растение без единого намёка на ствол. Да и непросто было бы ей пережить наши зимы, возвышаясь над снегом в тридцатиградусный мороз... Дербянка колосистая - единственный представитель своего рода в Европе, остальные - тропические папоротники.

По сути, это тоже древовидный ствол, только короткий

 
Дербянка бразильская (Blechnum brasilensis)

 
И это тоже Блехнумы.

Или вот пример: тоже древовидный ствол, но короткий. Не знаю, что за вид.

 Одной из главных особенностей папоротников, является их необычный способ размножения. Многие высшие растения размножаются спорами, как и папоротники. Но лишь у них жизненный цикл достигает такой сложности. В нём чередуются спорофит (бесполое растение, дающее споры) и гаметофит (крохотное растеньице, вырастающее из споры, которое обладает набором половых клеток). Когда гаметофит осуществит свою цель - сформирует полноценную зародышевую клетку, он какое-то время живёт, поддерживая её развитие и деление, а потом отмирает. Спорофит папоротников обычно называют заростком (ударение на первый слог), хотя правильнее было бы выразиться "предросток". Потому что из той самой единственной клетки, питаемой заростком, и формируется многолетний спорофит. Диксония, блехнумы, птерисы и все прочие наземные папоротники проходят стадию крошечного заростка, который может быть в сотни раз меньше спорофита и редко достигает размера пятирублёвой монеты.

Сложности и подробности жизненного цикла папоротников я расписывать не буду. Может, потом когда-нибудь напишу об этом статеечку в разделе Ботаники, а пока - вот они, великолепные спорофиты! Ну, и я-любимый на их фоне. :)

 Папоротники размножаются спорами. Споры - это маленькие клеточки с двойным (2n) набором хромосом, которые и дают начало заростку. Размножаясь спорами, папоротники не имеют семян. А значит, и цветков. И больше того, они в них не нуждаются. Казалось бы, за такой долгий срок существования могли бы папоротники обзавестись и цветками, как все нормальные растения. И цвели бы они в свою ночь на Иванов День. Но - зачем? Пока что этим растениям и без цветков вполне удаётся успешно расти и развиваться.

Споры у папоротников собраны в так называемые спорангии, из которых они высыпаются при созревании, а спорангии объединены в сорусы - особые образования на нижней стороне листа. На верхней стороне их нет: спорам для созревания нужна прохлада и тень, да и сыпаться они будут вниз, а не вверх. К чему тут сложности?

Сорусы у каждого рода папоротников имеют свой, непохожий на остальные, рисунок. Они могут располагаться по краю листа полосой, могут - пятнами в углах или на кончиках, а могут быть распределены равномерно по листовой пластинке или образовывать своего рода сеточку. А могут идти параллельными рядами, как линейки в школьной тетради. Вариантов множество.

Вот они, сорусы - по краям листа.

Анемия листовниковидная (Anemia phyllitidis)

 Сорусы могут быть расположены как на всех листьях спорофита, так и на отдельных, которые часто непохожи на стерильные листья (те, которые без сорусов). У нас таким необычным обликом может похвастаться один из красивейших лесных папоротников - Страусник (Matteuccia strutiopterus). У него и цвет листьев разный: изящные пышные стерильные листья - светло-зелёные, а вертикально стоящие спороносные - буро-коричневые. У многих эпифитных папоротников стерильные листья наоборот, коричневого цвета, а спороносные - зелёные.

Анемия листовниковидная (Anemia phyllitidis, ударение на второй слог) - один из необычных папоротников, у которого спороносные и стерильные листочки расположены не только на одном побеге, но и на одном листе. То, что поднимается кверху - это пара спороносных листочков, а снизу видны широкие треугольные стерильные листочки. И это всё - на одном большом листе!

Наконец, не все папоротники нуждаются даже в спороношении. Есть и живородящие виды, образующие точные свои копии, клоны, на стерильных листьях, как это делают наши комнытные цветы - Каланхоэ... Один из них - Костенец (Асплениум) живородящий (Asplenium viviparum) - нам посчастливилось увидеть в БИНе.

Она же - в ином ракурсе.

Костенец живородящий (Asplenium viviparum)

 Рассказывать о папоротниках можно ещё очень много. Но - читатель, наверное, уже утомился - а ведь мы буквально пробежали эту оранжерею, задержавшись в ней лишь на несколько минут. Поэтому наш рассказ пора потихоньку завершать. Да и экскурсовод нас уже изо всех сил торопит... Но, в самом деле, нельзя же так грубо! Мы ещё не рассказали об эпифитах. Что ж это такое, наконец?

Растения в тропических лесах существуют в условиях жёсткой конкуренции. Конкуренции за свет. Крупные деревья своим пологом заслоняют небо, и вниз пробиваются лишь крохотные доли того света, что достаётся могучим кронам. Растениям свет необходим для фотосинтеза - основы их жизни. Поэтому получить свою толику света хотят все. Но - растения нуждаются и в минеральном питании. Его обычно предоставляет растениям почва. Она ведь расположена в самом низу, из её толщи произрастают могучие шатры деревьев. Поэтому те растения, которые остаются с минералами, вынуждены расплачиваться за это недостатком света. Папоротники отлично приспособились к таким условиям: более теневыносливых растений Природа ещё не создала. Но без света не разжиреешь: все наземные папоротники тропических лесов небольшие.

Есть и другой путь: подняться вверх, к солнцу. Но за это придётся поплатиться: чем ты выше, тем сложнее тебе держаться вертикально. И потом, растение должно быть очень массивным, чтобы противостоять ветру и пробиться сквозь кроны соседей. Отдельные предприимчивые виды решили эту проблему по-другому. Они стали лианами и поднимаются к свету, цеплясь за стволы и ветви деревьев. Среди папоротников, например, так делают уже известные нам Лигодиумы.

Эти маленькие папоротнички растут на земле под покровом леса. Они все исключительно теневыносливы.

Пожалуй, самый известный папоротник-эпифит - Платицериум оленерогий (Platicerium bifurcatum).

 Но лианы тратят много сил на то, чтобы с самой земли подняться в крону дерева и там начать разрастаться. Вот бы прямо здесь расти себе и горя не знать... Многие растения так и поступают. Их и называют эпифитами. "Эпи" в переводе с латинского - "на", "Фитон" - растение. Получается, буквально, "на растении". Так они и живут - цепляясь за стволы и кору, вжимаясь в развилки ветвей и высовываясь из дупел. Это не паразиты, они питаются совершенно честно - за счёт фотосинтеза. И существуют вполне успешно: в дождевом тропическом лесу на ветвях крупного дерева масса растений-эпифитов может превышать массу его собственной листвы.

Свет - это, конечно, здорово. Но, поднявшись в крону дерева, эпифиты потеряли связь с почвой. Что же им остаётся? Минералы ведь всё равно нужны, да и вода откуда-то должна поступать, она нужна для фотосинтеза. И эпифиты нашли выход. Они сами создают почву! Орхидеи собирают в хитросплетении корней пыль и получают минералы из неё. Корнями же они добывают воду прямо из стекающих капель и сохраняют её в своих стеблях. Бромелии создают воронки из собственных истьев, в которых скапливается вода - опять же, с осевшей пылью и опавшими листьями. А папоротники пошли ещё дальше: из своих стерильных листьев они создали своего рода чаши, в которых накапливается не вода, а опавшая листва, веточки и прочий мусор. Получается нежнейший перегной, который прекрасно удерживает влагу и очень богат минеральными веществами. Корни папоротника прорастают внутрь этой чаши-сумки, и растение получает доступ к питательным веществам и влаге. Эпифитные папоротники - растения, создающие почву буквально из ничего.

 Не все папоротники-эпифиты используют стерильные листья для захвата мусора. У некоторых видов их просто нет. А спороносные листья нужны для совсем иной цели, их надо любить и беречь! И папоротники приспособились собирать влагу и листовой опад своими корневищами. Корневища обычно покрыты чешуйками, которые и собирают влагу прямо из воздуха. Такие папоротники часто встречаются в "туманных" лесах на склонах высоких гор, в поясе облаков.

Если листовые эпифиты растут только в кронах деревьев, то корневищные могут переселяться и на землю, что иногда и делают. А ещё они часто поселяются на голых скалах. Учитывая, что споры папоротников необычайно мелкие и переносятся на большие расстояния ветром, не удивительно, что одними из первых растений на новых коралловых атоллах и вулканических островх, лавовых полях, образовавшихся после извержения вулканов, становятся эпифитные папоротники.

Это типичный факультативный эпифит, Пиррозия (Pyrrosia bonnii). Факультативный - значит, что она не обязательно растёт именно на дереве. Может и на скалах, может и в лёгкой почве в какой-нибудь трещине.

Это ещё что такое? Тоже папоротник. Какой-то Листовик (Phyllitis).

 То тут, то там мы встречаем странные листья. Казалось бы, тут одни папоротники. Но это что-то другое? Да нет же, это всё они, родимые. Папоротники могут иметь не только рассечённые листья. У представителей многих родов листья вытянуты в линию и не рассечены. В лучшем случае, они имеют волнистый край. Эти удивительные для папоротников растения принадлежат совсем разным родам, и даже семействам: Асплениумы, Листовики, Ужовники, Акростихумы, Лемафиллумы... Их много, и они очень, очень разные.

 Но всё же мы были правы. Не всё в этом зале - папоротники. Представители других древнейших групп растений здесь тоже есть. И их не так уж мало...

Если присмотреться внимательнее, то можно без труда найти на почве красивые "рогульки". Это Плаунки - Selaginella. Они бывают очень разные, но все в большинстве своём небольшие, и большая их часть стелется по поверхности почвы.

Среди подвешенных эпифитов тоже можно найти не-папоротники. Это Плауны (Lygopodium), ближайшие родственники селагинелл и ещё более древние растения, чем папоротники. Именно из гигантских плаунов состояли первые настоящие леса, покрывавшие когда-то землю, и лишь позже к ним присоединились папоротники и хвощи. Сейчас плауны - очень скромные растения, и эти древесые красавцы - скорее исключение из правил: очень уж они внушительны...

Этот эпифитный плаун не имел этикетки. Может, она где-то глубоко под его шикарными побегами...

А это что? Тоже явно не папоротник.

 В дальнем углу оранжереи сосредоточены совсем другие растения. На первый взгляд, их от папоротников и не отличишь. Но это уже совсем другие растения, более высокоразвитые. Это Саговники, или Цикадовые (Cycadopsida), принадлежащие оделу Голосеменных, к которому относятся всем известные сосны и ели, а так же много других интересных растений.

Если папоротники - растения, которые древнее динозавров, то Цикадовые - их современники. Когда-то они тоже принимали гигантские формы, но сейчас это относительно немногочисленный класс растений, которые, в общем-то, похожи друг на друга. Сегодня саговники распространены только в Южном полушарии, и лишь немногие виды обитают в тропической Азии и Центральной Америке.

 - Молодые люди, перестаньте задерживать экскурсию! Не сходите на боковые дорожки, я же говорила! Переходите в следующий зал, или покиньте оранжереи!

Экскурсовода лучше не сердить... Оранжереи БИНа огромны, и не посетить их хотя бы в составе экскурсии - непростительно. Потерять возможность узреть такую красоту... Поэтому мы со вздохом делаем последние снимки, продвигаясь к выходу. Полюбуйтесь на прощание на красоту тех папоротников, о которых мы не успели рассказать, и вместе с нами проститесь с этой чудесной оранжереей.

Вот он, выход! Царство Папоротников сейчас закроет за нами свои врата - стеклянную дверь - и мы пройдём дальше. Ведь впереди нас ждёт Тропическая Оранжерея...
Присоединяйтесь!

 Mistes
Фото Tasha, Mistes.
14 декабря 2010 г.