Los helechos son un grupo diverso de plantas que no están clasificadas a nivel de división en algunas taxonomías. Anteriormente, el grupo fue designado como división Pteridophtya, pero sus relaciones filogenéticas permanecen sin resolver. Aunque tienen una distribución mundial, los helechos son más comunes en las regiones tropicales y subtropicales. Su tamaño y complejidad varían desde pequeñas plantas acuáticas flotantes de menos de 2 cm (0,8 pulgadas) de largo hasta helechos arborescentes de 20 metros (65 pies) de altura. Los helechos arbóreos tropicales poseen troncos en columna erectos y grandes hojas compuestas (divididas) de más de 5 metros (aproximadamente 16 pies) de largo. Como grupo, los helechos son terrestres o epífitos (que crecen en otra planta). Los tallos de helecho nunca se vuelven leñosos (compuestos de tejido secundario que contiene lignina), porque todos los tejidos del cuerpo de la planta se originan en el ápice del tallo.
Clase Polypodiopsida
Los helechos de la clase Polypodiopsida poseen típicamente un rizoma (tallo horizontal) que crece parcialmente bajo tierra; las frondas (hojas) profundamente divididas y las raíces crecen fuera del rizoma. Las hojas se enrollan característicamente en el capullo (cabeza de violín) y se desenrollan en un tipo de desarrollo de la hoja llamado circinación vernation. Las hojas de helecho están enteras o divididas de varias maneras. Los tipos de hojas se diferencian en raquis (eje de una hoja compuesta), pinnas (divisiones primarias) y pinnulas (segmentos finales de una pinna). Las hojas de helecho a menudo tienen pelos epidérmicos prominentes y grandes escamas chaffy. La venación de las hojas de helecho generalmente está abierta dicotómica (bifurcación en dos partes iguales).
Cada fronda es una esporofila potencial (hoja que contiene esporas) y, como tal, puede soportar estructuras asociadas con la reproducción. Cuando las condiciones de crecimiento son favorables, aparece una serie de parches marrones en la superficie inferior de las esporofilas. Cada uno de los parches (llamado sorus) está compuesto de muchos esporangios, o casos de esporas, que están unidos por un tallo a la esporofila. La caja de esporas está aplanada, con una capa de células estériles o no fértiles que rodean las células madre de esporas. Cada célula madre de esporas se divide por división de reducción (meiosis) para producir esporas haploides, que se desprenden de una manera característica de los helechos.
Cada espora de helecho tiene el potencial de convertirse en una planta de gametofito (prothallus) independiente en forma de corazón verde capaz de fotosíntesis. A diferencia de las briófitas, en las que el esporofito depende nutricionalmente del gametofito durante toda su existencia, el esporofito del helecho depende del gametofito para la nutrición solo durante la fase temprana de su desarrollo; a partir de entonces, el helecho esporofito es de vida libre. En algunos helechos, los sexos están separados, lo que significa que un gametofito solo tendrá órganos sexuales masculinos o femeninos. Otras especies tienen gametofitos con ambos órganos sexuales. Las características importantes en la identificación de helechos incluyen aspectos de la planta esporofítica madura como las diferencias en el tallo, la fronda, la esporofila, el esporangio y la posición del esporangio y la ausencia o presencia, así como la forma del indusium (un membranoso crecimiento de la hoja) que cubre el esporangio.
Clase Psilotopsida
Psilotopsida (helechos batidores) es una clase representada por dos géneros vivos (Psilotum y Tmesipteris) y varias especies que están restringidas a los subtropicales. Este grupo inusual de pequeñas plantas herbáceas se caracteriza por un cuerpo sin hojas y sin raíces que posee un tallo que exhibe un tipo dicotómico primitivo de ramificación: se bifurca en mitades iguales. La función fotosintética es asumida por el tallo, y el rizoma subterráneo ancla la planta. El tejido vascular está organizado en un cilindro central poco desarrollado en el tallo.
Clase Equisetopsida
Equisetopsida (también llamada cola de caballo y juncos) es una clase representada por un solo género vivo (Equisetum). Tiene una distribución mundial, pero ocurre en mayor variedad en el hemisferio norte. Al igual que los lycopods, este grupo era un grupo diverso y prominente de plantas vasculares durante el Período Carbonífero, cuando algunos géneros alcanzaron un gran tamaño en los bosques pantanosos formadores de carbón. Conocidas como esfenófitas, estas plantas se diferencian en tallo, hoja (microfilamentos) y raíz. Los tallos aéreos verdes tienen crestas longitudinales y surcos que se extienden a lo largo de los entrenudos, y los tallos están unidos (articulados). Las células superficiales se llenan característicamente con sílice. Las ramas, cuando ocurren, nacen en forma de espirales en el nodo, al igual que las hojas de escamas. Los esporangios se transmiten en los estrobos terminales. Equisetopsida tuvo su origen en el período Devónico (hace 419,2 millones a 358,9 millones de años).
Clase Marattiopsida
Conocidos como helechos gigantes, la clase Marrattiopsida comprende una sola familia existente con cuatro géneros y unas 150 especies de grandes helechos tropicales y subtropicales con fuertes tallos erectos. Las hojas (frondas) pueden ser muy grandes, algunas alcanzando 4.5 metros (15 pies) o más de longitud. Las Marattiaceae generalmente se consideran una de las familias de helechos más primitivas que aún viven.