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关于蕨类植物的起源问题植物学家的意见并不一致。多数认为，古老的蕨类植物起源于绿藻，其主要理由是它们都具有相似的光合作用色素以及贮藏物质――淀粉，世代交替、有鞭毛的游动精子以及多细胞有性生殖器官等也都相似。至于蕨类植物起源于苔藓植物的论点，因缺乏足够的证据，而且难以解释两者生活的极大差异。
蕨类植物是具有维管束并以孢子繁殖的植物。陆生或附生，少有水生。多为多年生草本，但在古代很多是高大的木本植物。孢子体发达，具有根、茎和叶。配子体退化成很小的原叶体，具有假根，多营独立生活。茎多为根状茎，仅少数直立或匍匐。根状茎常被有鳞片或鳞毛，内部构造具有原生中柱，如松叶蕨属(松叶兰属， Psi1otum);编织中柱，如石松属(LYcopodium),管状中状和网状中柱，如真蕨纲植物。
叶有小型叶和大型叶两类。小型叶类者，叶小形，茎较叶发达，如石松纲和木贼纲的植物，大型叶类者，叶大形，单叶或分裂成羽片，如蕨纲的植物,叶脉分离或联结，分离者有叉状、扇状或羽状脉;联结者常交织成各式网状。有的种类，一部分叶片完全着生隐孢子囊群，称为孢子叶或能育叶，而另一部分叶则不着生孢子囊群，称为营养叶或不育叶。
根通常为不定根，形成须根状;大多数为根状茎，匍匐生长或横走。少数具地上茎，直立成乔木状，如桫椤 Cyathea spinulosa Wall.ex HOOK.。蕨类植物的茎上通常被有鳞片或毛茸。鳞片膜质，有各种形状，鳞片上常有粗或细的筛孔。毛茸有单细胞毛、腺毛、节状毛、星状毛等。蕨类植物的叶多从根状茎上长出，有簇生、近生或远生的，幼时大多数呈拳曲状，是原始的性状。根据叶的起源及形态特征，可分为小型叶和大型叶两种。小型叶(micro phyll)没有叶隙(leaf gap)和叶柄，仅具1条不分枝的叶脉，如石松科、卷柏科、木贼科等植物的叶。大型叶(macrophyll)具叶柄，有或无叶隙，有多分枝的叶脉，是进化类型的叶。如真蕨类植物的叶。大型叶有单叶和复叶两类。
蕨类植物的孢子成熟后散落在适宜的环境里萌发成一片细小的呈各种形状的绿色叶状体，称为原叶体(prothallus)，这就是蕨类植物的配子体，大多数蕨类植物的配子体生于潮湿的地方，具背腹性，能独立生活。当配子体成熟时大多数在同一配子体的腹面产生有性生殖器官，即球形的精子器和瓶状的颈卵器。精子器内生有鞭毛的精子，颈卵器内有一个卵细胞，精卵成熟后，精子由精子器逸出，借水为媒介进入颈卵器内与卵结合，受精卵发育成胚，由胚发育成孢子体，即常见的蕨类植物。
蕨类植物具有明显的世代交替，从单倍体的孢子开始，到配子体上产生出精子和卵，这一阶段为单倍体的配子体世代(亦称有性世代)，从受精卵开始，到孢子体上产生的孢子囊中孢子母细胞在减数分裂之前，这一阶段为二倍体的孢子体世代(亦称无性世代)。这两个世代有规律地交替完成其生活史。蕨类和苔藓植物生活史不同有两点，一为孢子体和配子体都能独立生活;一为孢子体发达，配子体弱小，所以蕨类植物的生活史是孢子体占优势的异型世代交替。
