Dzisiejsze paprotniki są potomkami wymarłych już paprotników kopalnych, które w karbonie tworzyły szatę roślinną ziemi. Uwzględniając kopalne formy do paprotników zaliczany cztery klasy: psylofity, widłaki, skrzypy i paprocie. Paprotniki są samożywnymi, zielonymi roślinami sporofitowymi, składającymi się z ulistnionego pędu i wyrastających z niego korzeni przybyszowych. Organy ich wykazują już silnie zróżnicowaną budowę anatomiczna wykształcając tkanki przewodzącą naczyniowa i sitową, skórki z aparatami szparkowymi, miękiszu z przestworami międzykomórkowymi, a także tkanki twórczej. Obecnie żyjące paprotniki nie wykazują przyrostu na grubość.
Pomimo różnic w wyglądzie i budowie morfologicznej paprocie, skrzypy i widłaki stanowią tą samą grupę systematyczną ze względu na podobny cykl rozwojowy. W odróżnieniu od mszaków wszystkie one mają dominujący, lepiej wykształcony sporofit, który jest rośliną zielona z wykształconymi tkankami i zróżnicowaniem morfologicznym w obrębie budowy anatomicznej. Rozmnaża się przez zarodniki. Natomiast rozwijający się z zarodnika gametofit jest bezlistną, maleńką, plechowatą roślinką, w której powstają plemnie i rodnie. Plemnie wytwarzają liczne plemniki, a rodnie tylko jedną komórkę jajową. Najczęściej przedrośla są obupłciowe, są jednak paprotniki obupłciowe.
Są jednak paprotniki dwupienne, które wytwarzają rożne przedrośla męskie-mikroprotalia z plemniami i stosunkowo większe przedrośla żeńskie -makroprotalia z rodniami. Rozdział płci gametofitów wiąże się z wytwarzaniem dwóch typów zarodników: mikrospor powstających w mikrosporangiach i markospor powstających w makrosporangiach. Na tej podstawie wyróżnia się paprotniki jednakozarodnikowe i różnozarodnikowe. Paprotniki wymagają wody do odbycia procesu płciowego, podobnie jak mszaki. Gęsto orzęsione plemniki dostają się do rodni i jeden z nich zapłodni komórkę jajowa , z zygoty rozwija się na przedroślu sporofit, który utwierdza się korzeniem w glebie i zaczyna odżywiać się samodzielnie, przedrośle zamiera.
Paprotniki kopalne
Pojawiły się na ziemi około 400 milionów lat temu. Psylofity niewielkie kopalne okolo0,5 metra wysokości, pierwotne rośliny pędowe, bez korzeni, liści. Posiadały tylko dychotomicznie rozgałęzioną łodygę, pokryta skorka z aparatami szparkowymi, a zakończoną zbrodniami. Przedstawicielem tej prymitywnej klasy była Rhynia major, najlepiej poznany psylofit.
W pokładach węgla kamiennego znajdujemy szczątki kopalne widłaków: lepidodendronow i sygilarii a także skrzypów: kalmitow lub tez paproci drzewiastych. Lepidondreny były olbrzymami dorastały do 40 metrów wysokości i 5 grubości. Rosły one pionowo w gore, tworząc na szczycie luźna dichotomicznie rozgałęziona koronę. Liście były wąskie, iglaste, ponad metr długości, zaopatrzone w jedna wiązkę przewodząca, bez rozgałęzień. Po opadnięciu pozostawały na pniu blizny. Wielkie rozmiary zawdzięczają lepidodendrony swojemu przyrostowi na grubość. Lepidodendrony i syglarie były roślinami różnozarodnikowymi, tworzyły mikrosporangia i makrosporangia w gęstych, kłosokształtnych, lub szyszkokształtnych tworach zwanych strobillami. Przedrośle żeńskie wypełniało wnętrze makrospory, by w końcu rozerwać osłonkę i wyrosnąć w plechowaty gametofit z rodniami.
Kalamity były to olbrzymie drzewa budkowa podobne do współczesnych skrzypów, lecz mające wówczas około trzydziestu metrów wysokości i jednego metra grubości. Z węzłów pni wyrastały korzenie z przyrostem na grubość. Liście miały kształt lancetowaty, były jednonerwowe, i rosły okółkowo z węzłów odgałęzień. Kalamity były podobne do występujących skrzypów dziś żyjących kalamity były jednakozarodnikowe, kłosy ich zawierające zarodnie były podobne do współcześnie żyjących skrzypów.
Miliony pni drzewiastych paprotników, padając setki tysięcy lat w kabonskie moczary wobec braku światła i tlenu ulęgły zwęgleniu. W ten sposób powstały potężne dziś obszary węgla kamiennego stanowiące naturalne bogactwo wielu krajów w tym Polski. Pod koniec okresu węglowego rozpoczęło się wymieranie paprotników, a równocześnie odbywał się rozwój roślin nagozalążkowych. Obecnie żyjąc gatunki nie stanowią części paprotników paleozoicznych, lecz powstały w erze mezozoiku czyli około 100-150 milionów lat temu.
Klasa: Paprocie - Filicopsida
Paprocie żyjące obecnie na ziemi liczą około10000, gatunków co w porównaniu z paprociami kopalnymi stanowi niewielka grupę szczątkową. Ich cechą charakterystyczną są dobrze unerwione liście na ogonkach, tak zwane makrofile czym różnią się od widłaków widłaków czy skrzypów które maja drobne, często łuskowate listki tak zwane makrofile Zarodnie umieszczone są na spodniej stronie liści rzadziej w zarodnionośnych częściach makrofili. Często bywają skupione w tzw. kupki. Zarodnie posiadają często swoiste mechanizmy otwierające. Większość paproci to formy jednakozarodnikowe, lecz występują też rożnozarodnikowe. Plemniki paproci mają zawsze liczne wici i do zapłodnienia potrzebują środowiska wodnego. Sporofit jest dorodną rośliną zielną. Gametofit to często plechowate twory żyjące w symbiozie z grzybami, efemeryczne. Przyczepione do gleby za pomocą chwytników.
W Polsce mamy 45 gatunków paproci, w tym kilka gatunków wodnych. Do paproci jednakozarodnikowych zaliczamy: narecznice samczą, wietlice, zachyłkę, zanokcicę a także zadki obecnie pióropusznik strusi, podrzeń żebrowiec czy paprotka zwyczajna. Natomiast do gatunków paproci różnozarodnikowych paprocie wodne z rodziny salviniaceae, do której należy chroniona salwinia pływająca- jedyna u nas paproć jednoroczna. Występuje ona w wodach słodkich jezior i stawów. Jej pędy dochodzą do 10 cm długości liście ułożone są po trzy w okółkach niejednakowo wykształcone. Przy czym trzeci z nich jest całkowicie zanurzony pod wodą i pocięty frędzlowato na nitkowate odcinki. Nie posiada korzeni.
Rola paproci w florze kraju nie jest duża, lecz występują ona powszechnie w różnorodnych środowiskach. Niektóre z nich wykorzystywane są w celach dekoracyjnych.
Klasa: Skrzypy-Sphenopsida
Wszystkie skrzypy należą do jednego rodzaju: Eqisetum. W Polsce występuje tylko dziewięć gatunków. Są to wieloletnie byliny o rozgałęzionych kłączach, zachwaszczające łąki i pola. Maja one budowę odmienną od pozostałych paprotników. Odznaczają się pozornie bezlistnymi, członowanymi pędami z zielonymi łodygami asymilującymi. W których wyróżnia się węzły i międzywęźla. Węzły otoczone SA pochewkami ze zrosłych, błonkowatych liści, które umacniają nasadę międzywęźla, gdzie odbywa się wzrost interkalarny. Rurkowate zarodnie skrzypów umieszczone są na szczycie rośliny na tarczowatym kłosie zarodnionośnym. Skorka i tkanki mechaniczne wysycone są krzemionką, dlatego też skrzypy są kruche i szorstkie. Przedrośle skrzypów jest zielone, a w dodatku rozdzielnopłciowe, tworzą rozetki na powierzchni ziemi. Plemniki są orzęsione.
Skrzypy nie pełnią jakiejś zasadniczej funkcji dla człowieka, ponieważ mają za dużo krzemionki, aby mogły być wykorzystane jako pasza dla zwierząt. Poza tym niektóre z nich są trujące. W Polsce najpospolitszym gatunkiem jest E. arvense czyli skrzyp polny. Skrzyp błotny porasta laski i torfowiska wytwarza alkaloid ekwizetynę, która może w wielkich dawkach działać trująco. Jeszcze bardziej trujący jest E.limosum o wysokiej dochodzącej do 150 cm wysokości, prawie nie rozgałęzionej łodydze obszernym kanałem powietrznym. Występuje łanowo, tworząc szuwary w bagiennych obniżeniach i jest gatunkiem torfotworczym. Praktyczne wykorzystywanie skrzypów jest niewielkie. W lecznictwie używane jest ziele skrzypu polnego. W przeszłości łodygi skrzypów, dzięki zawartości znaczonych ilości krzemionki, używane były do czyszczenia, polerowania i szlifowania naczyń metalowych i drewna.
Klasa; Widłaki- Lycopsida
Wyróżniamy trzy rzędy:
Widłaki jednakozarodnikowe
Charakteryzują się wytwarzaniem takich samych pod względem anatomicznym zarodników, które dają początek obupłciowym gametofitom. Jest to rząd mało zróżnicowany. Widłaki są trwałymi roślinami o płożących się i rozgałęziających dichotomicznie pędach, pokrytych igiełkowatymi lub łuskowatymi liśćmi. Nie przyrastają na grubość. Pędy częściej leżą na powierzchni ziemi, lecz cześć z nich podnosi się, na ich pędach wyrastają do góry pędy z kłosami zarodnionośnymi. U jej rozszerzonej nasady tworzy się jedna lub więcej zarodni. Pęka ona podłużną szczecina i wysypuje tetrady zarodników. Zarodników jest dużo, są drobne i identyczne pod względem budowy.
Rozwój przedrośla bezzieleniowego odbywa się pod ziemia i zazwyczaj towarzyszy mu symbioza z grzybami. Okres jego rozwoju jest wyjątkowo długi i wynosi nawet kilkanaście lat zanim utworzą się plemnie i rodnie.
Jest to długi okres w stosunku do życia w porównaniu z okresem życia sporofitu, dlatego tez częściej widłaki rozmnażają się wegetatywnie.
Widłaki nie maja większego znaczenia gospodarczego. Sporadycznie zbira się zarodniki do celów leczniczych. Należy również ze wszystkie one są pod ochroną, dlatego można je tylko zbierać-kłosów zarodnionośnych nie zrywać całej rośliny.
W Polsce występują następujące widłaki:
Widłak goździsty - Lycopodium clavatum
Gatunek ten występuje w suchych iglastych lasach, na torfowiskach i bagnach. Charakteryzuje się długimi pędami z liśćmi całobrzegimi zakończonymi białym kutnerem. Kłosy zebrane są po 2-3 i rosną na długich szypułkach. Zarodniki dojrzewają od lipca do września.
Widłak jałowcowaty Lycopodium annotinum
Występuje na niżu w lasach iglastych. Jego pędy maja wzniesione rozwidlone gałązki. Liście poziomo odstające. Kłosy siedzące, pojedyncze. Liście zarodnikowe żółtawe. Zarodniki dojrzewają od lipca do września.
Wroniec widlasty (widłak wroniec) - Huperzia selago (Lycopodium selago)
Występuje w górach, na niżu rzadziej; najczęściej w borach i lasach mieszanych.
Posiada wzniesioną łodygę, widlasto rozgałęzioną. Gałązki równej wielkości. Liście ciemnozielone, skrętoległe, ostre, całobrzegie lub delikatnie ząbkowane. Liście zarodnionośne podobne do płonnych. Zarodniki dojrzewają od lipca do października.
Widłaktorfowy-Lycopodium inundatum
Występuje w rozproszonych stanowiskach. Rośnie na mokrym piasku, torfowiskach, brzegach zbiorników wodnych, wrzosowiskach.
OPIS: Łodygi płożące się, widlasto rozgałęzione, do podłoża przytwierdzone licznymi korzeniami, z 1-2 sterczącymi pionowo gałązkami. Liście skrętoległe, odstające, na szczycie tępo zakończone, na brzegach błoniaste. Kłosy siedzące, pojedyncze; liście zarodnionośne nieco dłuższe od płonnych. Zarodniki dojrzewają od sierpnia do września.
Widliczki- Selaginella
Produkują w kłosie zarodnionośnym dwa typy zarodni i zarodników. Pierwsze z nich, tak zwane makrosporangia wytwarzają tylko duże zarodniki-makrospory. Drugie makrosporangia tworzą mikropsory. z mikrospor rozwija się przedrośle męskie z plemniami a z mikrospor przedrośle żeńskie z rodniami. Zapłodnienie ma miejsce na obszarze makrosporangium. Gametofitowe przedrośla widliczek są zredukowane do mikroskopijnych rozmiarów i rozwijają się wewnątrz swoich zarodników-makrospor i mikrospor. Ściana zarodni pełni funkcje ochronne dla przedrośla. Liście zarodnionośne zebrane są w kłosy. Makrosporangia znajdują się w niższych warstwach kłosach a makrosporangia w wyższych szczytowych partiach.
Do rozwoju gametofitów męskich i żeńskich dochodzi wewnątrz sporangii. Gametofit męski zbudowany jest tylko z plemni. Natomiast żeński jest większe i wydobywa się poza teren zarodnika. Zarodniki spadają na ziemie z gotowymi przedroślami i w kropli wody dochodzi do zapłodnienia. Młody sporofit wyrasta zaraz po zapłodnieniu, po jakim czasie wypada na ziemie i uniezależnia się.
Współcześnie żyjący jedyny rodzaj widliczka (Selaginella) obejmuje około 700 gatunków, zamieszkujących głównie kraje tropikalne. W Polsce na górnym i dolnym Śląsku występują dwa gatunki widliczek, wszystkie umieszczone są czerwonej książce. Do nich należy widliczka szwajcarska i widliczka ostrozębna.
Porybliny - Izoetes
To rośliny wodne, żyjące na dnie czystych, skąpożywnych jezior. Wyróżniają się osobliwym, przyrostem wtórnym na grubość. Gdzie w przewadze odkładana jest kora wtórna nie drewno. Ich zielny pęd jest bulwiasto zgrubiały.
Od niego wyrastają w dół dichotomicznie rozgałęzione korzenie, ku górze zaś wznosi się gęstą różyczką szydlastych, sztywnych liści z języczkami - ligula. Na zewnętrznych liściach u nasady rozwijają się makrosporangia, a na wewnętrznych makrosporangia. Rozwój mikro i markospor w przedroślu jest podobny jak u widliczki. Jeden z gatunków Izoetes występuje także w Polsce.
