Яка будова має суперечки хвоща. Відділ хвощеподібні загальна характеристика та значення

Загальна характеристика хвощеподібних

Одна з назв цих дуже давніх рослин - членистостеблові -дуже точно характеризує особливості їхньої будови. Пагони хвощевидних складаються з чітко оформлених стебел з міжвузлями і вузлами з мутовчато розташованими на них дрібним лускоподібним листям.

Ось цими стеблами хвощі, що нині живуть, і викопні види відрізняються від решти безсімейних вищих рослин і трохи схожі на водорості (харові), голонасінні (хвойник) і навіть квіткові (казуарину).

Хвощевидні, начебто зібрані з деталей конструктора, «суглобові» рослини, помітно виділяються на тлі травостою в лісі, на лузі або в полі.

Латинська назва хвощеподібних Equisetophytaзобов'язане давньоримському натуралісту Плінію Старшому. Він знайшов деяку схожість гіллястих пагонів хвоща з хвостом коня ( equius -кінь, saeta, seta- Щетина).

У багатьох європейських мовах назва хвощів перекладається також як «кінський хвіст». Наприклад, польська назва звучить як konsciogon,англійська - horsetailта французьке - queue – de cheval.

У російській назві хвощеподібнітеж виявляються відгомони однокорінних слів - «хвіст», «хвощ». За окремими видами хвощів із зеленим, мутовчато розташованим листям у деяких регіонах нашої країни закріпилися назви ялинка, сосенка.А маточками, штовхачкамилюди називають весняне покоління хвощів - буро-жовті спороносні пагони.

Давні предки хвощеподібних - каламіти- були величезними деревами, висотою до 20 м, з потужними гіллястими та ребристими стволами і були схожі на гігантські хвощі (див. рис. підручника, с. 59). У кам'яновугільний період каламіти разом із деревоподібними плаунами та папоротями утворювали цілі яруси заболочених тропічних лісів.

Між стволами пурхали гігантські бабки, інші комахи, які на той час були єдиними володарями повітряної стихії; землею незграбно пересувалися древні земноводні - перші завойовники земної суші.

Сучасні представники хвощевидних – багаторічні кореневищні трави. Серед них є і невеликі, карликові види та багато досить високих рослин. У хвоща очеретяноговисота стебел 5-15 см, а їх діаметр 0,5-1 мм. Стебла іншого виду - хвоща багатощетинковогодосягають 9 м, а діаметр дорівнює 0,5-2 см. Такі високі і тонкі стебла з недостатньо розвиненою механічною тканиною не можуть самостійно перебувати у прямостоячому положенні, тому ростуть, спираючись на інші рослини.

У хвощеподібних виростають стебла двох видів: зелені вегетативні та спороносні безхлорофільні, які швидко відмирають. І зелені, і безхлорофільні пагони мають поздовжні борозни та розчленовані, як і кореневища, на вузли та порожнисті міжвузля.

Від вузлів відходять мутовки гілок і багато дрібного, часто лускоподібного листя, яке зростається в трубочки, що охоплюють стебла. Лускуподібні листочки у спороносних пагонів безхлорофільні. Спорангії формуються на верхівках стробілів.

Зі суперечка виростає дуже маленький зелений гаметофіт, розміром всього кілька міліметрів. На поверхні такої крихітної зеленої пластинки лише за наявності вологи здійснюється запліднення, після чого з об'єднаної клітини – зиготи без періоду спокою розвивається нове покоління – спорофіт хвоща.

Поширені хвощі дуже широко, майже по всьому земній куліКрім Австралії, виростаючи в різних рослинних спільнотах і зонах, але обов'язково поруч з водою. Це можуть бути ділянки з достатнім вмістом вологи в грунті або відносно неглибоким заляганням грунтових вод.

Ще однією характерною особливістю росту та розвитку хвощеподібних є їх рясна розростання на великих площах в результаті вегетативного розмноження навіть одного-єдиного екземпляра хвоща. Від кореневищ такого «батька» чи «матері» всіх майбутніх вегетативних нащадків відростають дедалі нові пагони, які у своє чергу розвивають нові кореневища з новими пагонами. Так що великі чагарники хвощів часто є клонами однієї рослини і мають одні й самі спадкові властивості.

У формуванні флори, рослинного покриву нашої планети, в даний час хвощі, як і плауноподібні, не мають великого значення. Роль хвощів може бути негативною. Швидко розмножуючись в місцях з порушеним рослинним покривом, хвощеподібні стають бур'янами пасовищ і полів, що важко викорінюються. Хвощі швидко відростають навіть після ретельного прополювання на полях та городах, тому що на їх добре розвинених кореневищах є спеціальні утворення у вигляді підземних бульб, які називають земляними горішками або земляними шишками. Завдяки таким особливостям хвощі переносять і лісові пожежі.

Здебільшого хвощеподібні неїстівні для тварин. Більше того, годування коней сіном з великою кількістю хвощів може бути причиною захворювання, яке в народі називається "шатун" або "п'яна хвороба". Це захворювання проявляється у паралічі ніг та у порушенні руху коней.

Але кабани та олені восени та взимку іноді підкріплюються хвощами (влітку вони їх не поїдають), мабуть, активність отруйних речовин у зів'ялих та підмерзлих хвощах значно знижується.

Теорія для підготовки до блоку №4 ЄДІ з біології: с істема та різноманіття органічного світу.

Плауноподібні (Плауни)

Плауноподібні- один із найдавніших відділів вищих спорових рослин. В даний час представлені порівняно невеликою кількістю пологів та видів, участь яких у рослинному покриві зазвичай незначна. Багаторічні трав'янисті рослини, зазвичай вічнозелені, що нагадують на вигляд зелені мохи. Зустрічаються головним чином лісах, особливо хвойних.

Налічують близько 400 видів, але на території Росії поширені лише 14 (плаун булавовидний, плаун-баранець, плаун двогострий та ін).

Будова плаунів

Для плауновидних характерна наявність пагонів зі спірально, рідше супротивно і мутовчато розташованим листям. Підземні частини пагонів в одних плауноподібних мають вигляд типового кореневища з видозміненим листям і підрядним корінням, в інших утворюють своєрідний орган, що несе розташовані по спіралі корені і званий ризофором (корененосцем). Коріння плауноподібного придаткового.

Живлення та розмноження плаунів

Спорофіли можуть бути схожі на звичайні вегетативні листки, іноді відрізняються від них. Серед плауноподібних є рівно- та різноспорові рослини. Гаметофіти рівноспорові підземні або напівпідземні, м'ясисті, довжиною 2-20 мм. Вони обох статей, сапрофіти або напівсапрофіти, дозрівають протягом 1-15 років. Гаметофіти різноспорових одностатеві, незелені, розвиваються зазвичай протягом кількох тижнів за рахунок поживних речовин, що містяться в спорі, і при дозріванні не виступають або злегка виступають назовні за межі оболонки спори. Статеві органи представлені антеридіями та архегоніями: у перших розвиваються дво- або багатоджгутикові сперматозоїди, в архегоніях – яйцеклітини. Запліднення відбувається за наявності крапельно-рідкої води, із зиготи виростає спорофіт.

Спорофіт плаунів - багаторічна вічнозелена рослина. Стебло повзуче, гіллясте, дає вертикальні гіллясті пагони заввишки близько 25 см, густо вкрите листочками, схожими на подовжені загострені лусочки. Вертикальні пагони закінчуються спороносними колосками чи верхівковими бруньками. На стрижні спороносного колоска сидять спорофіли із спорангіями на верхній стороні. Спори однакові, містять до 50% масла, що не висихає, проростають дуже повільно. Гаметофіт розвивається в грунті в симбіозі з грибом (мікориза), який одержуючи від судинної рослини вуглеводи, амінокислоти та фітогормони сам робить доступною для поглинання та всмоктування рослиною воду та мінеральні речовини, насамперед сполуки фосфору. Крім того, гриб забезпечує рослину більшою поверхнею всмоктування, що особливо важливо, коли вона росте на бідному ґрунті. Гаметофіт розвивається протягом 12-20 років, має ризоїди, хлоропластів немає. Однак у деяких видів він розвивається на поверхні ґрунту, тоді у його клітинах виникають хлоропласти.

Гаметофіт обох статей, формою нагадує цибулину, у міру розвитку набуває блюдцеподібної форми, несе численні антеридії та архегонії. Зрілі антеридії майже повністю занурені в тканину гаметофіту або трохи виступають над його поверхнею. Архегоній складається з вузького, зануреного в тканину черевця гаметофіту і виступає над його поверхнею довгої або короткої шийки. Антеридії зазвичай дозрівають раніше за архегонії. Зигота без періоду спокою проростає і дає початок зародку. Вегетативно розмножується частинами стебла та кореневища. У деяких плаунів є і спеціалізовані органи вегетативного розмноження: виводкові бульби на коренях, виводкові цибулинки або нирки на верхівках пагонів.

Цикл розвитку плауна булавоподібного: А – спорофіт; Б – гаметофіт; 1 - повзуча втеча з підрядним корінням; 2 - висхідні пагони; 3 – ніжка спороносних колосків; 4 - листочки: висхідної втечі (а) та ніжки спороносних колосків (б); 5 – спороносні колоски; 6 - споролістики: вид з черевної (в) та спинної (г) сторін; 7 – спорангії; 8 – суперечки; 9 - проростаюча суперечка; 10 – архегоній; 11 - антеридій; 12 – запліднення; 13 - запліднена яйцеклітина; 14 – розвиток нового спорофита на гаметофіті.

Хвощеподібні (Хвощі)

Нині види виключно трав'янисті рослини висотою від кількох сантиметрів до кількох метрів.

У всіх видів хвоща стебла мають правильне чергування вузлів і міжвузлів.

Листя редуковані до лусок і розташовуються мутовками у вузлах. Тут же утворюються і бічні гілки.

Підземна частина хвощів представлена ​​сильно розвиненим кореневищем, у вузлах якого формуються придаткові корені. У деяких видів (хвощ польовий) бічні гілки кореневища перетворюються на бульби, які є місцем відкладення запасних продуктів, і навіть органами вегетативного розмноження.

Будова хвощів

Хвощі є трав'янистими рослинами, що мають однорічні надземні пагони. Невелика кількість видів вічнозелені. Розміри стебел хвощів сильно варіюють: зустрічається карликові рослинизі стеблом висотою 5-15 см і діаметром 0,5-1 мм і рослини зі стеблом завдовжки кілька метрів (у хвоща многощетинкового стебло досягає довжини 9 м). Хвощі тропічних лісів досягають висоти 12 м. Підземна частина - кореневище, повзуче, гіллясте, в якому можуть відкладатися поживні речовини (утворюються бульби) і служить органом вегетативного розмноження. Надземні пагони наростають верхівкою. Літні пагони - вегетативні, гіллясті, асимілюючі, складаються з члеників, з добре розвиненими міжвузлями. Від вузлів відгалужуються мутовчато розташовані і розчленовані гілки. Листя малопомітне, зростається в зубчасті піхви, які одягають нижню частину міжвузля. У клітинах епідерми стебла часто відкладається кремнезем, тому хвощі – поганий корм.

Весняні пагони - спороносні, неасимілюючі, негіллясті, на їх верхівці утворюються спороносні колоски. Після дозрівання суперечка пагони відмирають. Суперечки кулясті, з чотирма пружинистими стрічками, зелені, проростають у заростки, одностатеві - чоловічі чи жіночі. Бувають випадки, коли антеридії та архегонії з'являються на одному заростку. З заплідненої яйцеклітини виростає передліток, а потім – дорослий хвощ.

Хвощі часто становлять значний відсоток травостою лук і заболочених місць; поширені на кислому ґрунті. Найчастіше зустрічається у нас хвощ польовий, хвощ луговий, хвощ болотний, хвощ болотний і хвощ лісовий.

Хвощі розмножуються статевим шляхом. Статеве покоління – гаметофіт (заросток). На гаметофітах утворюються антеридії та архегонії. В антеридіях розвиваються багатожгутикові сперматозоїди, а в архегоніях - яйцеклітини. Запліднення відбувається за наявності крапельно-рідкої води, і з зиготи без періоду спокою зростає спорофіт.

Відділи хвощі. Відомо близько 20-30 сучасних видів хвощів. Ці рослини ростуть на планеті повсюдно в областях з різними кліматичними умовами – від Антарктики до Африки. Але в Північній Америці та Євразії, в помірній та арктичній зонах відзначається найбільша видова різноманітність хвощеподібних. Назва «хвощ» ця рослина отримала за зовнішню схожість із хвостами тварин, зокрема, коней. Хвощі ростуть у лісах, на луках, болотистій місцевості, поблизу водойм.

Всі сучасні види хвощів є багаторічними трав'янистими рослинами з щільними, просоченими кремнеземом стеблами, що досягають, в середньому, у висоту від 1 до 12 м. Найбільшим видом є гігантський хвощ, що зустрічається в лісах тропіків і субтропіків з підвищеною вологістю. Його довжина може досягати 10-12 м-коду. Характерною особливістювсіх видів хвоща є наявність метамерії стебел, тобто правильного чергування вузлів та міжвузлів. Хвощі мають дрібне, лускоподібне листя, що розташовуються мутовками у вузлах. Бічні гілки також формуються у вузлах стебла. Фотосинтез відбувається у тканині зелених стебел та гілок, поверхня яких додатково збільшується за рахунок ребристості. Спорангії знаходяться на шестикутних щиткоподібних спорангіофорах, з'єднаних у верхівкові стробіли.

Підземна частина хвощів є розгалуженим потужним кореневищем, у вузлах якого утворюються придаткові корені. Деякі види рослин цієї групи, наприклад, польовий хвощ, мають кореневища, видозмінені в бульби, які служать як для відкладення запасних поживних речовин, так і для вегетативного розмноження.

Хвощі розмножуються переважно кореневищами, утворюючи безліч дочірніх рослин-близнюків, особливо в місцях з порушеним рослинним покривом, наприклад, після пожеж. Утворюються великі важкі зарості цих бур'янів на пасовищах, полях. Для зростання хвощів сприятливий кислий ґрунт, на якому вони особливо швидко ростуть і служать своєрідними індикаторами кислотності ґрунту.

Також для хвощів характерне розмноження спорами, які укладені в спорангіях на спорангіофорах. На стеблі є спороносні зони з спорангіофорів або упаковані в стробіли на верхівці. Гаметофіт, або заросток, виглядає як невелика недовговічна одно-або двостатева зелена рослина. Також гаметофіт може мати вигляд буро-рожевого пагона, що не гілкується, який відмирає після спороношення. На цих заростках розташовані антеридії зі сперматозоїдами та архегонії з яйцеклітинами. Для запліднення необхідна вода. Зигота, що утворилася, дає початок спорофиту.

Хвощі широко застосовуються в народної медицинизокрема, препарати хвоща польового. Ці лікарські засоби ефективні при гіпертонії, подагрі, як ранозагоювальні засоби. Хвощове підживлення використовують для доповнення харчування корів і кіз, щоб підвищити надої молока. Багато диких тварин вживають у їжу хвощі. Деякі види цих рослин, такі як хвощ болотяний, отруйні для сільськогосподарських тварин.

Плауни, хвощі, папороті представляють групу перших наземних рослин. Незважаючи на те, що виникли вони понад 400 млн років тому, ці рослини набули достатнього поширення і в сучасний період. Будова плаунів, хвощів та папоротей, особливості їх життєдіяльності та біологічне значення будуть розглянуті у нашій статті.

Вихід рослин на сушу

Існує теорія, що це живі організми, зокрема і рослини, виникли у водному середовищі. Першими були водорості. З часом умови довкіллязначно змінилися і водоростям довелося пристосовуватися до перенесення тривалих періодів посухи. У результаті вони дали початок першим наземним рослинам. Навіть у шкільному курсі ботаніки папороті, хвощі, плауни (6 клас) розглядаються як вихідці на сушу.

Вимерлою групою перших наземних рослин є представники відділу рініофітів. Їх невисокі пагони були позбавлені листя і вилчасто розгалужувалися. А замість коріння рініофіти мали різоїди, за допомогою яких прикріплювалися до субстрату.

Плауни, хвощі, папороті - вищі спорові рослини

Сучасні спорові рослини мають більш складну та досконалу будову. Плауни, хвощі, папороті, як і представники цієї систематичної групи, утворені справжніми тканинами. Завдяки їх появі і став можливим вихід рослин на сушу. Тканини утворюють органи: корінь та втечу. У цьому їхня основна відмінність від нижчих рослин, які складаються з неспеціалізованих клітин.

Розмноження даних організмів відбувається за допомогою клітин безстатевого розмноження – суперечка. Потрапляючи у ґрунт, вони проростають.

Поняття про життєвий цикл

В усіх вищих спорових рослин відбувається складний життєвий цикл. Це період між двома однаковими фазами розвитку. Саме вона забезпечує безперервність життя певного біологічного виду. У життєвому циклі спорових рослин спостерігається чергування поколінь – статевого та безстатевого. Іноді вони відрізняються одна від одної зовні.

Рослина, на якій формуються суперечки, є безстатевим поколінням. Воно є переважним у мохоподібних. Зі суперечки виростає особина статевого покоління - гаметофіт. Основні відмінності плаунів, хвощів і папоротей полягають у його переважання.

Розглянемо кожен із відділів вищих спорових рослин докладніше.

Відділ плауноподібних

Це вічнозелені трав'янисті рослини, які ростуть у вологих місцях. Найчастіше вони є багаторічними. Плауни мають повзучі стебла, які вилчасто гілкуються. На них по спіралі кріпиться дрібне листя.

Кореневу систему утворюють додатковим корінням, що відходить прямо від стебел. В області верхівок пагонів знаходяться лусочки, які є видозміненим листям. Там розташовуються органи безстатевого розмноження - спорангії.

Особливості будови хвощів

Сучасні види хвощів також є багаторічними трав'янистими рослинами. Їх характерною ознакою є чіткий поділ втечі на вузли, до яких прикріплюються зубоподібне листя. У основи вони зростаються, утворюючи своєрідну піхву. У вузлах розташовуються клітини освітньої тканини, за рахунок якої відбувається вставкове зростання хвощів у висоту. Підземним органом хвощів є кореневище, також розділене на міжвузля. Функцію фотосинтезу у цих рослин виконує ребристе стебло. Усередині нього знаходиться багато порожнин, заповнених водою та киснем.

Спорофіт хвощів є зеленими пагонами, зовні схожими на невеликі молоді сосни. А гаметофіт існує окремо і має вигляд зеленої платівки. Один із найпоширеніших видів цього відділу – хвощ польовий – має два типи пагонів. Перший ще називають весняним, він не здатний здійснювати фотосинтез та несе спороносні колоски. Літній, зеленого кольору – вегетативний.

Загальна характеристика папоротеподібних

Чим відрізняються папороті від хвощів та плаунів? Відповідь очевидна. Цей відділ є найчисленнішим і найрізноманітнішим, а його сучасні представники мають більше складна будовав порівнянні з хвощами та плаунами. Серед 10 тисяч видів, що виростають зараз, зустрічаються і трави, і чагарники, і дерева.

Група рівноспорових папоротей представлена ​​водними мешканцями - це сальвінія плаваюча і вони вільно тримаються на поверхні водойм з невеликою течією. У тропіках поширена водна папороть азолла, яка утворює симбіоз з ціанобактеріями, здатними засвоювати атмосферний азот.

Різноспорові папороті виростають у вологих та тінистих лісах. Їх типовими представникамиє орляк звичайний, чоловічий щитовник, та інші види.

Саме про такі рослини ходить дивовижна легенда, що квітка папороті, яка знайшла в ніч на Івана Купала, буде наділена дивовижним даром - навчиться розуміти мову всіх живих істот. Проте з погляду біології це неможливо. Вищі спорові рослини, у тому числі папороті, не утворюють квіток і плодів.

Як людина використовує хвощі, плауни та папороті

Вищі спорові рослини вже давно зайняли свою нішу у природі та житті людини. Папороті є частиною великої кількості використовуються для створення декору ландшафтів та як лікарські рослини. Але найважливіша роль цих рослин у природі полягає в утворенні цінних корисних копалин - кам'яного вугілля.

У давнину всі спорові були гігантськими деревами. Відмираючи, їх стовбури в умовах нестачі кисню та великому тиску шарів землі перетворилися на вугілля.

Як людина використовує хвощі, плауни та папороті, з легкістю можна подати на прикладі медицини. Усі вони є цінними лікарськими рослинами. Наприклад, хвощ польовий має кровоспинну і сечогінну дію. Один із представників відділу плауновидних - використовується як засіб для боротьби з алкоголізмом.

Суперечки цих рослин давно застосовують для виготовлення піротехнічних виробів. У фармацевтичній промисловості плауни також використовують для обсипання таблеток та виготовлення дитячої присипки.

Основне ж значення вищих спорових рослин полягає все-таки. Це цінна корисна копалина здавна є важливим джерелом енергії, оскільки при його згорянні виділяється велика кількість тепла. Електроенергетика багатьох країн базується саме на цій сировині.

Таким чином, плауни, хвощі, папороті є групою вищих спорових рослин, яка широко представлена ​​копалинами і стародавніми видами. Вони є першими вихідцями на сушу, що стало можливим завдяки появі більш прогресивних рис будови: тканин та органів.

Для хвощевидних характерна наявність пагонів, що складаються з чітко виражених члеників (міжвузлів) і вузлів з мутовчато розташованим листям. До хвощевидних належать трав'янисті рослини зі стеблом завдовжки від кількох сантиметрів до кількох метрів. Деревоподібні форми, що досягали висоти 15 м, а діаметра понад 0,5 м, вимерли.

Характерною рисою хвощі є наявність у них своєрідних несучих спорангії структур - спорангіофорів. Переважна більшість хвощі - рівноспорові рослини.

Розмноження

Статеве покоління – гаметофіт (заросток). На гаметофітах утворюються антеридії та архегонії. В антеридіях розвиваються багатожгутикові сперматозоїди, а в архегоніях - яйцеклітини. Запліднення відбувається за наявності крапельно-рідкої води, і з зиготи без періоду спокою зростає спорофіт.

Класифікація

З хвощевидних нині існує один клас хвощові (або еквізетопсиди). З сімейства хвощових найпоширеніший рід хвощ. Хвощі часто становлять значний відсоток травостою лук і заболочених місць; поширені на кислому ґрунті. Рід поєднує близько 30 видів; у нашій країні поширені 4, в Україні - 9. Найчастіше, зустрічається у нас хвощ польовий, хвощ луговий, хвощ болотний, хвощ болотний і хвощ лісовий.

Хвощ

Трав'яниста рослина, що має однорічні надземні пагони. Невелика кількість видів вічнозелені. Розміри стебел хвощів сильно варіюють: зустрічаються карликові рослини зі стеблом висотою 5-15 см і діаметром 0,5-1 мм і рослини зі стеблом завдовжки кілька метрів (у хвоща багатощетинкового стебла досягає довжини 9 м). Хвощі тропічних лісів досягають висоти 12 м. Підземна частина - кореневище, повзуче, гіллясте, в якому можуть відкладатися поживні речовини (утворюються бульби) і служить органом вегетативного розмноження. Надземні пагони наростають верхівкою. Літні пагони - вегетативні, гіллясті, асимілюючі, складаються з члеників, з добре розвиненими міжвузлями. Від вузлів відгалужуються мутовчато розташовані і розчленовані гілки. Листя малопомітне, зростається в зубчасті піхви, які одягають нижню частину міжвузля. У клітинах епідерми стебла часто відкладається кремнезем, тому хвощі – поганий корм.

Весняні пагони - спороносні, неасимілюючі, негіллясті, на їх верхівці утворюються спороносні колоски. Після дозрівання суперечка пагони відмирають. Суперечки кулясті, з чотирма пружинистими стрічками, зелені, проростають у заростки, одностатеві - чоловічі чи жіночі. Бувають випадки, коли антеридії та архегонії з'являються на одному заростку. З заплідненої яйцеклітини виростає передліток, а потім – дорослий хвощ.