Despre ferigi (Partea I)

    Generalități. Ferigile şi plantele înrudite cu ele fac parte din Încrengătura Pteridophyta. Aceste plante au prezentat prima oară caracteristici neîntâlnite la muşchi şi la alge – un strat exterior de celule, impermiabil la apă (cuticulă) şi ţesut specializat pentru transportul apei şi hranei între organele care absorb apa (rădăcinile) şi organele care produc hrana (frunzele) [3].

    Răspândirea ferigilor. Până în prezent se cunosc aproximativ 12.000 de specii, răspândite pe tot globul, cu o frecvenţă mai mare în pădurile umede şi mlaştini. Chiar şi în regiunea arctică exista peste 500 de specii special adaptate pentru a înfrunta condiţiile aspre. Aproape la fel de multe specii au dezvoltat solzi sau peri pentru a putea. Să trăiască în condiţii de deșert [3].

    Altitudinea nu este nici ea o barieră, şi unele ferigi cresc la înălţimi de până la 5.000 m. Deoarece ferigile în general prospera în condiţii de umiditate, nu este surprinzător că cele mai multe specii se găsesc la tropice.

    Mărimea ferigilor variază mult. Cele din câmpul ferigilor membranoase sunt atât de mici încât o colonie întreaga poate să crească sub o singură frunza de mărime medie. Frondele lor filigrane sunt aproape transparente şi necesită o umiditate foarte mare pentru a supravieţui. La cealaltă extremă sunt cele aproximativ 700 de ferigi arborescente. În Noua Zeelandă şi regiunile umede din Australia ele pot creşte la înălţimi de 15 m iar frondele lor ca de palmier pot avea lungimea de 6 m.

    Unele ferigi plutesc pe ape stătătoare. Ferigile zână (specia Azollă). Care formează covoare pe suprafaţa eleşteielor în timpul verii, de obicei supravieţuiesc peste iarnă. Alte tipuri, precum Lygodium. au descoperit că prin căţărare le este asigurată supravieţuirea, şi se pot căţăra în copaci până la înălţimi de 10 m [1].

    Reproducerea ferigilor. Feriga nu are seminţe pentru a se reproduce, aşa cum au majoritatea celorlalte plante. Aceasta se întâmpla pentru că ea nu are flori, în schimb, ferigile au dezvoltat un ciclu neobişnuit care nu a fost pe deplin înţeles până la mijlocul secolului al XlX-lea când, după şapte ani de cercetări “în timpul liber”, un botanist german, Fiedrich Hofmeister, a reuşit să explice misteriosul proces.

    Ferigile produc spori-particule ca de praf conţinute în capsule numite sporangi. Sporangii sunt grupaţi pe partea inferioară a frondelor în grămezi numite sori. Adesea formează modele maro închis atrăgătoare. O singură feriga poate să aibă mii de sporangi.

    Când ajung la maturitate, capsulele explodează şi împrăştie sporii, care sunt luaţi de cea mai uşoară adiere de vânt. Dacă un spor aterizează într-un loc umed şi umbros care favorizează creşterea el poate să germineze. Un lanţ de celule se formează în doar câteva zile, dar trec cel puţin câteva luni până când se formează o plantă în formă de inimă, având de obicei diametrul de circa 6 mm. Aceasta nu este însă o ferigă. Ea se numeşte protal şi este o mică planta hermafrodită, care reprezintă generaţia sexuată a speciei.

[5].

    Protalul este fixat în sol cu rizoizi asemănători cu rădăcinile şi are organele sexuale ascunse pe partea inferioară. Părţile masculine, numite anteridii conţin sperma la capătul ascuţit al procalului. Părţile feminine, numite arhegoane, se găsesc la capătul opus. Fecundata poate avea loc când o peliculă subţire de apă acoperă protalul, permiţând spermei să înoate.
După fecundaţie, celula ou se divide pentru a produce sporofitul asexuat, sau feriga familiară, care îşi va purta propriii spori. Apoi protalul moare. Dacă fecundaţia nu a avut loc, atunci protalul va trăi până când scopul său va fi îndeplinit. Întregul proces ciudat de producere a unei ferigi minuscule din praf viu durează aproximativ 9 luni [1].
     Gametofitul, cea de-a doua generaţie, poartă numele de protal (tal iniţial) şi este întotdeauna haploid, deoarece îşi începe de fiecare dată existenţa pornind de la un spor postmeiotic; generaţia gametofitică se încheie cu formarea gameţilor. Sporii la ferigi sunt germeni asexuaţi, haploizi, formaţi în sporangi. Aceştia din urmă sunt grupaţi în spice sporangifere terminale numite strobili (Equisetum sp. s.a.), în sori, de obicei protejaţi de un înveliş numit induzie, sau în sporocarpi, corpuri sporangifere de sine stătătoare (Salviniaceae). Ferigile cu un singur tip de spori se numesc izospore iar sporii pe care îi formează, de aceeaşi mărime, poartă numele de izospori. Dintr-un izospor se diferenţiază un protal monoic, de obicei verde, pe care se dezvoltă atât gametangii masculine (anteridii) cât şi feminine (arhegoane). Ferigile cu două tipuri de spori se numesc heterospore iar sporii pe care îi formeză, de mărimi diferite, se vor numi heterospori. Cei mai mici dintre ei au fost numiţi microspori iar cei mai mari megaspori sau macrospori. Microsporii vor genera, la germinare, numai protale masculine alcătuite din câteva celule numite şi microprotale. Unele celule ale protalului masculin se transformă în anteridii. În acestea se vor diferenţia gârneţii masculini pluriciliaţi numiţi spermatozoizi (anterozoizi). Megasporii sau macrosporii, mai mari decât precedenţii, vor genera la germinare numai protale feminine sau megaprotale alcătuite din numeroase celule. Pe aceste protale se formează arhegoanele în care se diferenţiază gameţii feminini numiţi oosfere. Prin urmare, izosporii dau naştere la protale monoice iar heterosporii la protale dioice. Reproducerea sexuată. Protalele provenite din diviziuni succesive ale sporilor, au dimensiuni variate (de la câţiva mm până la 5 cm) şi forme diferite (lamelar, foliaceu, tuberculiform, cordiform, filamentos). De cele mai multe ori protalul se aseamănă cu talul algelor verzi filamentoase. Protalul se fixează de substrat prin intermediul rizoizilor de origine epidermică. Indiferent de formă şi mărime protalul se dezvoltă întotdeauna separat sau independent de sporofit, pe suporturi permanent umede. Pe protale se diferenţiază organele de reproducere, arhegoanele şi anteridiile la ferigile izospore sau arhegoane pe megaprotale şi anteridii pe microprotale în cazul ferigilor heterospore. Fecundaţia şi formarea zigotului. Ca la toate plantele cu gameţi masculini mobili, fecundaţia se produce în mediu lichid. Graţie flagelilor, spermatozoizii ajung la arhegoane, pătrund în interiorul lor şi fecundează oosfera. După fuzionarea celor doi gameţi haploizi se formează zigotul, germene sexuat diploid. Din zigot, în urma a numeroase diviziuni, se formează embrionul, iar din acesta o nouă plantă. Mult timp reproducerea sexuată a pteridofiţelor a rămas necunoscută, motiv, pentru care ele au fost denumite şi criptogame (vasculare). Ciclul de dezvoltare la pteridofite. Cele două generaţii, sporofitul şi gametofitul, îşi duc viaţa independent, alternând una cu cealaltă. Generaţia sporofitică dominantă este reprezentată de planta propriu-zisă. Pe aceasta se diferenţiază sporangii în care se formează sporii haploizi. Din germinarea sporilor rezultă gametofitul, numitprotal, pe care se diferenţiază gametangii masculini şi feminini, în urma fecundaţiei dintre gameţii de sex opus se formează zigotul iar din acesta embrionul (sporofitul tânăr) şi apoi sporofitul de lungă durată. Un astfel de ciclu de dezvoltare, în care alternează două generaţii morfologic diferite, independente, cu ploidii diferite, poartă numele de ciclu digenetic, diplo – haplo - fazic, iar plantele respective diplo - haplonte. Ciclul de viaţă la ferigi se desfăşoară diferit la cele izospore (Polypodium, Equisetum, Lycopodium), comparativ cu cele heterospore (Selaginella, Salvinia, Azolla) [4]. 

     Aspectul exterior al ferigilor. Cea mai importantă adaptare apărută în morfologia ferigilor o constituie diferenţierea corpului acestora în rădăcină, tulpină şi frunză, toate alcătuind cormul. Diferenţierea morfologica a cormului s-a făcut în paralel cu una structural/anatomică. Spre deosebire de talofite, la ferigi au apărut numeroase ţesuturi şi s-a generalizat reproducerea sexuată. În aceste condiţii era nevoie ca acest corp vegetativ imens comparativ cu talul să fie aprozivionat cu apă şi hrănit. Astfel s-au diferenţiat ţesuturile conducătoare, specializate în conducerea apei şi sărurilor minerale (ţesuturi conducătoare lemnoase) şi a sevei elaborate (ţesuturi conducătoare liberiene). Ţesutul lemnos alcătuit predominant din traheide cu punctuaţiuni scalariforme, este organizat în fascicule conducătoare: un singur fascicul (Selaginella), două (Dryopteris, Polypodium s.a.) sau mai multe (Pteridium, Lycopodium s.a.). Ţesutul liberian alcătuit din celule ciuruite lipsite de celule anexe este organizat şi el în fascicule conducătoare, în număr egal cu al celor lemnoase. Totalitatea fasciculelor conducătoare formează cilindrul central (stei); la ferigi se întâlnelşte în mod frecvent protostelul. Pteridofitele sunt primele cormofite în a căror structură întâlnim ţesuturi conducătoare diferenţiate în elemente lemnoase şi liberiene; din această cauză au mai fost denumite şi criptogame vasculare sau traheofite. Asemănător altor plante care se reproduc sexuat, în viaţa ferigilor se succed două generaţii: sporofitul (S) şi gametofitul (G). Sporofitul este generaţia diploidă (2n) producătoare de spori. El îşi începe existenţa cu zigotul (după fecundaţie) şi se încheie cu formarea sporilor haploizi, după meioză. La ferigi, generaţia dominantă este sporofitul reprezentat de planta însăşi, alcătuită din rădăcină, tulpină şi frunză. 1. Rădăcina îşi are originea în radicula embrionului, întrucât radicula are o viaţă foarte scurtă, la ferigile mature nu găsim, de obicei, rădăcină principală. Rădăcinile obişnuite sunt cele adventive, care se formează pe rizomi. Spre deosebire de alte rizofite, rădăcina unor ferigi (Lycopodium, Selaginella, Isoetes) se ramifică dihotomic. Alte ferigi au rădăcini monopodiale.

2. Tulpina multor ferigi actuale este reprezentată de un rizom de tip monopodial. Tulpinile supraterane pot fi dihotomice (Lycopodium complanatum), simpodiale (Selaginella) sau monopodiale. Adesea sunt asimilatoare, preluând rolul frunzelor (Eqttisetum sp.). Din punct de vedere al structurii lor, ferigile ocupă un loc aparte. Cele mai multe ferigi sunt perixile; în acest caz locul măduvei este ocupat de fasciculele lemnoase unite prin bazele lor. Fasciculele liberiene se unesc la rândul lor, în jurul lemnului, formând un manşon mai mult sau mai puţin complet (Polypodium vulgare). Alte ferigi (Ophioglossum) au structură centroxilă (caracteristică fanerogamelor). Un caracter important al tulpinii multor ferigi îl reprezintă polistelia, care constă în prezenţa mai multor steluri, (meristeluri), fiecare alcătuit din mai multe „fascicule conducătoare" delimitate de un periciclu şi o endodermă proprie. Ferigile actuale nu posedă structură secundară [4]. 

3. Frunza ferigilor este foarte variabilă din punct de vedere morfologic. Toate ferigile sunt autotrofe, funcţia de fotosinteză sau asimilaţie clorofiliană, revenind frunzei. Din punct de vedere morfologic, ferigile actuale posedă două tipuri de frunze, microfile şi macrofile. Primul tip caracterizează ferigile microfilme, cu frunze mici scvamifonne sau ligulate, cu excepţia lui Isoetes, care are frunze lungi şi subuliforme. La majoritatea speciilor sunt dispuse atât de apropiat (spiralat) încât internodurile nu se mai recunosc. Numai la Psilotum frunzele sunt mai distanţate. La Equisetatae frunzele sunt dispuse verticilat în aşa fel încât atât nodurile cât şi internodurile sunt vizibile. La Lycopodium, după desprinderea frunzelor, rămân pe tulpini bazele acestora sub formă de mici proeminenţe; la Eqiiisetum, frunzele dispuse în verticil, fuzionează prin bazele lor, formând o teacă foliară. Ferigi microfilme întâlnim în clasele Lycopodiatae şi Equisetatae. Al doilea tip caracterizează ferigile numite macrofiline din Polypodiatae. Speciile din această clasă posedă frunze mari cu configuraţie diversificată, numite şi fronde. O macrofilă este alcătuită, de obicei, din baza frunzei mai dilatată, peţiol (stip) şi lamina, adesea divizată. Lamina prezintă aspecte variate; ea poate fi întreagă (Pliyllitis) sau penat-compiisă. Frunzele penate sunt alcătuite din ramificaţii foliate de ordinul I numite segmente primare, lobi sau aripi (pinna), dispuse pe ambele laturi ale unei axe comune numită rahis; ele pot, la rândul lor, să prezinte ramificaţii foliate de ordinul II (segmente secundare); acestea se pot ramifica în segmente foliate de ordinul III (segmente terţiare) şi chiar de ordinul IV. Elementele foliate ale segmentelor de ordinul II-IV se numescpimde (aripioare). Uneori cu greu se poate distinge lamina de peţiol, ceea ce este valabil şi pentru segmente.La Pilularia frunza este reprezentată de un organ acicular care corespunde unui peţiol fără lamina. Ramificarea segmentelor se face de obicei într-un plan şi anume în două direcţii. La Ophioglossum s.a. segmentul foliar fertil este altfel orientat decât cel steril. Din punct de vedere fiziologic, la unele ferigi frunzele pot fi asimilatoare şi sporangifere (Ophioglossum, Botrichytim s.a); primele se numesc trofofile, celelalte sporofile. Există însă şi o a treia categorie de frunze trofosporofile; ele îndeplinesc ambele funcţii (Dryopteris, Cystopteris, Phyllitis s.a). Din punct de vedere morfologic se deosebesc frunze întregi (Phyllitis, Salvinia), penat-partite (Polypodium), penat-sectate (Asplenium trichomanes), dublu-penat-sectate (Athyriumfilix-femina s.a). Nervaţiunea este şi ea diferită: uninervă la ferigile microfilme (Selaginella, Lycopodittm) sau multinervă la cele macrofiline. Aceasta din urmă poate fi, penată (Polypodium vulgare) sau foarte rar palmată (Pteridium) [4].     

    Evoluția. Ferigile sunt considerate primele cormofite apărute pe uscat, adaptate structural şi funcţional mediului terestru şi mai rar celui acvatic. Pentru specialişti, ferigile actuale descendente ale celor Paleozoice, de acum 350 milioane de ani, reprezintă un grup de plante din care au derivat plantele cu seminţe. Cei mai mulţi specialişti consideră că ferigile îşi au originea în algele verzi. Fergile au avut o dezvoltare luxuriantă în Paleozoicul mediu şi superior, denumit din acest motiv şi era pteridofitelor. Unele dintre aceste plante vechi creşteau la înălţimi mari, şi chiar dacă ferigile arborescente înalte de 30 m, şi pedicuţele înalte de 15 m au dispărut, mai există în prezent varietăţi mai mici. Alături de specii evoluate mai recent.

    În vremurile modeme, ferigile sunt utilizate de oameni doar ca plante decorative, dar plantele masive care au existat cu milioane de ani în urmă au cauzat formarea cărbunelui şi ţiţeiului, ambele resurse esenţiale pentru creşterea şi dezvoltarea erei moderne.

    Ferigile, pedicuţele şi coada calului fac parte din grupul cel mai avansat de plante fără flori. Spre deosebire de muşchii frunzoşi şi muşchii pieloşi, care au rizoizi, sau peri. Servind drept rădăcini, ferigile şi plantele înrudite cu ele au rădăcini adevărate cu un sistem funcţional de vase, sau tuburi, pentru transportul apei, şi frunze cu o structură la fel de avansată ca şi a multora dintre plantele cu flori [2].

    Este necesar de menționat că ferigile sunt adevărate fosile vii. Deși există și varietăți apărute în epocile geologice  mai recente, forma și structura morfologică la majoritatea nu s-a schimbat semnificativ sau chiar de loc. Pentru ferigi lumea s-a oprit acum 180 de milioane de ani. 

Se spune că atunci cînd un organism nu își modifică structura timp de milioane de ani, se poate ajunge la concluzia că natura a calculat la perfectie genotipul și i-a dat… cea mai bună formă posibilă. O recentă descoperire facută în Suedia a arătat că ferigile și-au încetat evoluția acum 180 de milioane de ani.

    S-a ajuns la aceasta constatare după ce o astfel de plantă, cu o lungime de 5.8 cm si lata de 4.1 cm, a fost scoasă la lumină dintr-un depozit mineralier perfect fosilizată. Organismul este atît de bine conservat încît se pot observa cu ușurință nu numai frunzele, ci și celulele, nucleele celulare sau legăturile dintre ele. Analiza la nivel subcelular a arătat o similaritate cu ferigile actuale în ce privește mărimea nucleelor, conținutul ADN și numărul cromozomilor.

    Figura nr. 2. Structura subcelulară la frunzele ferigilor, imaginea din stânga este amprenta pietrificată a frunzei de ferigă, iar în partea dreaptă este structura subcelulară a ferigilor contemporane [2].

    Așadar dacă vă veți întreba vreodată cum arăta o pădure de acum 180 de milioane de ani, imaginați-vă o pădure de la cota 1500. Aproape că nu s-a schimbat nimic [2].

    Importanța și rolul ferigilor pentru om. În ultimul deceniu ferigile au intrat în atenţia marelui public, în special a iubitorilor de plante ornamentale din cel puţin două motive: - având în vedere sempervirescenţa lor, un număr din ce în ce mai mare de specii de ferigi este folosit ca plante decorative, în special de apartament, dar şi de grădină. Aşa este cazul ferigilor: Dryopteris, Cystopteris, Polypodium, Selaginella, Platyceritim, Asplenium ş.a. - numeroase specii au fost şi sunt utilizate ca plante medicinale. Dintre acestea sunt: Equisetum arvense (ca diuretic, hemostatic, remineralizant, antidiareic), Polypodium vulgare (ca antihelmintic, colagog, laxativ, expectorant ş.a.), Dryopteris felix femina (antihelmintic), Lycopodium clavatum (hemostatic) s.a. O atenţie deosebită se acordă, în zilele noastre, protecţiei şi conservării ferigilor, cunoaşterii biologiei acestora şi stopării degradării populaţiilor de ferigi. Defrişarea pădurilor, locul de viaţă al ferigilor, vânzarea frunzelor de ferigi în buchete de flori tăiate afecteză permanent speciile de ferigi din flora spontană.

 

Bibliografie:

 

1.   www.enciclopedialumii.com/ferigile/  (accesat la 31.05.2014).

2. www.breinz.ro/pentru-ferigi-lumea-s-a-oprit-acum-180-de-milioane-de-ani/ (accesat 

la 31.05.2014).

3.  ro.wikipedia.org/wiki/Pteridofite  (accesat la 22.09.2015).

4. www.eukarya.ro/enciclopedie/regnul-plantae/phylum-pteridophyta-ferigi ( accesat la 22.092015).

5. 3.bp.blogspot.com/-ewxTpakLx9I/TfB2wy03wNI/AAAAAAAABWs/nNGL2u4SRLk/s1600/IMG_0289.JPG (accesat la 23.09.2015).