Мхи плауны и хвощи циклы развития
Древние и самостоятельные растения хвощи и плауны внешне очень схожи, в этом можно убедиться, взглянув на изображение в энциклопедии, на фото или рисунок в учебнике по ботанике. Но схожесть этих двух растений на самом деле обманчива. В чем же их отличия? В этом стоит разобраться!
Отдел хвощевидных и его представители
Хвощевидные относятся к отделу папоротниковидных высших споровых растений, одних из первых, некогда обитавших на Земле.
Из хвощевидных самым распространенным сейчас остается класс хвощовых, представителем которого является хвощ.
Представители высших споровых хвощевидных растений – папоротники, мох и плауны, занесены в Красную книгу РСФСР, как редкий вид живых ископаемых.
Заболоченная или кислая почва, леса с густой кроной – это основные места для произрастания хвощовых, представляющих собой большую часть травостоя, нежели другая растительность.
Строение хвощевидных растений
В научной среде это растение с латыни «equisetum» переводится как «лошадиная грива». В русском же названии «хвощ» так же отслеживается образное сравнение с частью животного, а именно с хвостом. Если внимательно присмотреться к хвощовым, то по форме обнаружится это внешнее сходство.
По своему строению, тело хвоща имеет стебель с ярко выраженным его разделением, то есть четким чередованием междоузлий и узлов. Из осевого органа стебля в его узлах образуются чешуйчатые листья и ветви.
Благодаря пропитанной кремнеземом кожице стенок стебля, увеличивается его ребристость и жесткость. Фотосинтез, преобразуя энергию света в химическую связь всех необходимых веществ в стеблях и ветвях хвоща, делает растение более плотным.
Корневая система с клубнями или с придаточными корнями очень развита, что затрудняет борьбу с данным растением, но позволяет ему переносить лесные пожары.
Размножение и развитие хвощей
У растения существует два способа размножения:
Вегетативный, где органом служат корни и клубни.
Спороносный, где органами размножения выступают спороносные колоски.
Как представитель высших споровых, хвощ обладает сложным жизненным циклом. Растению свойственны непрерывность жизни, как у вегетативного побега, и чередование поколений (бесполого и полового).
Летом преобладает вегетативное размножение, когда побеги растут над земной верхушкой. Летний побег – ассимилирующий, ветвистый, состоит из члеников и узлов, из которых ответвляясь растут такие же расчлененные ветви, размножается под землей. Его корни врастают вглубь земли на расстояние до 1 метра.
Весенний побег – спороносный, не ассимилирующий и не ветвистый, размножается за счет верхушек спороносных колосков. В этих колосках проходит процесс, называемый спорофитом, при котором происходит оплодотворение клетки, и появляется спора.
Спороносный колосок хвоща
Зеленая шаровидная по форме спора, с четырьмя усиками, прорастает в женские или мужские проростки, из которых появляется взрослый вид хвоща. Ветер – хороший помощник для размножения спороносных побегов.
Примеры хвощевидных растений
Данный род вмещает в себя около 32-х видов, известных в Южной Африке, Северной и Южной Америке, Евразии и Арктике: болотный, приречный, древовидный, лесной, камышовый, луговой, большой, пестрый, многощетинковый, ветвистый, зимующий, гигантский, тростниковый, раскидистый, боготский, Мура.
Хвощ Плантариум
Хвощ может достигать невероятных размеров – от нескольких сантиметров до 12 метров в высоту.
Так, самым высоким из ныне существующих растений является гигантский хвощ, достигающий 12 метров. Растут такие представители в самых благоприятных для себя влажных тропических и субтропических регионах.
Общая характеристика плауновидных
Растения из отдела плауновидных – вечнозеленые и многолетние. Более всего плаун был распространен в конце каменноугольного и девонского периодов, и представлял собой высокое древовидное растение.
Плаун Альпийский
На данный период количество видов этого растения снизилось до 400 экземпляров, и вырастают они в высоту не более чем на 30 сантиметров.
Строение плауна
Плауны представляют собой ползучие и ветвящиеся стебли, на которых по спирали вырастают листья разнообразной формы (ланцетовидные, линейные, очередные).
Корневая система состоит из дополнительных корней, произрастающих от стеблей. Верхушки побегов обрамлены чешуйками, видоизмененными листьями (спорангиями), которые являются органами бесполого размножения.
Как размножаются плауны
Развитие плауна напрямую зависит от попадания в него грибного гифа, который обеспечивает ему питание органическими веществами.
Размножаются плауны:
спорами;
вегетативно (укоренение ветвей);
клубеньками;
выводковыми почками.
Произрастание спор плаунов происходит около 8 лет после попадания в почву. Но в основном плауны размножаются побегами.
Представители плаунов
Среди ползучего растения большое разнообразие видов, но особо распространенными считаются: плауны – годичный, булавовидный, темный, сплюснутый, баранец и колючий плаун.
Плаун булавовидный
Где обитают хвощи и плауны
Хвощи и плауны растут только там, где достаточно влаги, так как она необходима для размножения. Поэтому встретить эти растения можно в глухих и влажных частях леса, в болотистой местности, на заливных лугах или лугах, чья почва имеет повышенную кислотность, так же в тропиках и субтропиках.
Плаун годичный
Плауны на территории России встречаются в хвойных и влажных лесах, реже на заливных лугах. Основная область их обитания – тропики.
Как человек использует плауны и хвощи
Вымерший древовидный хвощ через века преобразовался в каменный уголь. Залежи этого угля в жизни человека служат не только как топливо, но и как ценное химическое сырье.
Некоторые современные медицинские препараты, способствующие водно-солевому обмену, помогающие при сердечной недостаточности, кровоостанавливающие, ранозаживляющие, мочегонные, в своём составе содержат полевой хвощ.
Живописцы и столяры нередко используют стебли высушенного хвоща для шлифования поверхности, так как он содержит кремний.
В отличие от хвоща, плаун намного популярнее, он чаще используется в научной и народной медицине, в ветеринарии, в косметологии и пиротехнике. Также он обладает красильным веществом, из его стеблей добывают синюю краску, используемую в текстиле.
Источник
Хвощи – многолетние споровые корневищные растения, с зелеными стеблями, ветвями и чешуйчатыми листьями. Современные хвощи – травянистые растения, в прошлом имели большее разнообразие: встречались древовидные формы до 20 м высотой. Наряду с древними плауновидными в карбон (каменноугольный период) участвовали в образовании каменного угля.
Как и плауны, хвощи поселяются в увлажненных местах: по берегам водоемов, на лугах, лесных опушках. Закисленные почвы – излюбленное место обитания хвощей.
Характеристику хвощам будем давать на основе типичного представителя – хвоща полевого.
Строение хвоща полевого
Хвощ полевой имеет членистое строение, мелкие чешуйчатые листья собраны в мутовки по 6-12 листьев. Эпидермис стебля гладкий, оболочки клеток содержат кремнезем – SiO2, что придает стеблю прочность, делает его несъедобными для скота, многих диких животных.
Подземная часть растения включает сильно разветвленное корневище, по площади до 8м2, от которого вглубь почвы отходят придаточные корни. У хвоща полевого отдельные боковые ветви корневища могут видоизменяться в клубни, запасающие питательные вещества. Клубни также принимают участие в процессах вегетативного (бесполого) размножения. Вегетативные побеги появляются весной позже спороносных, и отвечают главным образом за питание, рост и развитие растения. Фотосинтез происходит в стебле растения.
Весной первыми у хвоща полевого появляются спороносные побеги, заканчивающиеся спороносными колосками. Стебель у них коричневого цвета, хлорофилл отсутствует. Спороносный побег отвечает за половое размножение. Перпендикулярно оси колоска к нему крепятся органы спороношения – спорангиофоры, под которыми лежат 6-10 спорангиев. Спороносный побег отмирает после спороношения.
Спороносный побег отличается от вегетативного главным образом наличием стробила. Стробил – видоизмененный укороченный побег, служащий для размножения некоторых высших растений: хвощей, плаунов, голосеменных. Несет специализированные листья спорофиллы, на которых формируются спорангии. Спорофилл (от греч. sporá – семя и phýllon – лист) – видоизмененный лист споровых растений, на котором развиваются органы бесполого размножения – спорангии.
Жизненный цикл хвощей
В жизненном цикле хвощей, как и папоротников, доминирует спорофит. Начнем рассматривать цикл с момента прорастания споры (n). Споры высыпаются из спорангиев, во влажной среде прорастают в заросток – гаметофит (n), который крепится к почве ризоидами. Образующиеся из спор гаметофиты раздельнополы, на одних развиваются антеридии (мужские половые органы), на других архегонии (женские половые органы). В антеридиях (n) формируются сперматозоиды, в архегониях (n) – яйцеклетки.
Во влажной среде подвижный сперматозоид (n) достигает яйцеклетки (n) в архегонии, сливается с ней, образуя зиготу (2n). Из зиготы развивается спорофит (2n), у которого на спорофилле в спорангии материнские клетки (2n) делятся мейозом, в результате образуются споры (n).
Значение хвощей
Хвощи имеют медицинское значение, их используют в качестве мочегонных и кровеостанавливающих средств. Несмотря на твердость стебля, вследствие высокого содержание кремнезема, хвощом питаются олени. Не вызывает сомнений, что хвощ является звеном в цепи питания (продуцентом). Весенние побеги употребляют в пищу в свежем и вареном виде, из них делают соусы, начинки для пирога.
Мы с вами, ботаники, безусловно восхищаемся хвощом! Но вот садоводы от него совсем не в восторге. Хвощ считается одним из злостных сорняков в огороде, трудно выводимым и доставляющим массу хлопот. Хвощ селится на закисленной почве, поэтому помимо перекапывания, садоводы применяют известкование – внесение в почву карбонатов кальция CaCO3 и магния MgCO3, а также оксидов – CaO и MgO и гидроксида кальция – Ca(OH)2 с целью снижения кислотности почвы. Почва со сниженной кислотностью нравится хвощу гораздо меньше, и он перестает заводиться на огороде 😉
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Систематическое положение
Царство: растения
Высшие споровые сосудистые растения
Отдел: Папоротниковидные
Отдел: Плауновидные
Отдел: Хвощевидные
Общая характеристика
Возникли в девоне. Биологического расцвета достигли в карбоне, став основной лесообразующей группой. Остатки лесов образовали обширные залежи каменного угля.
Наибольшее количество видов в тропической зоне.
Предпочитают влажные местообитания, т. к. мужские гаметы подвижны, и влага нужна для передвижения сперматозоида к яйцеклетке.
Есть ткани и органы.
В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
Размножение половое и бесполое (спорообразование).
Органы полового размножения многоклеточные.
Отдел Папоротниковидные
В настоящее время отдел насчитывает примерно 12 000 видов.
Жизненные формы: травы, деревья (рис. 1) и лианы (несколько тропических видов). Есть водные формы, например, сальвиния плавающая (рис. 2).
Рис. 1 Рис. 2
Листья папоротников – вайи – цельные или сложно расчлененные с хорошо развитой проводящей системой. Развитие листа происходит из «улитки» (рис. 3).
Листья могут быть дифференцированы на стерильные и фертильные, например, у страусника (рис. 6), иметь стерильную и фертильную часть (ужовник, рис. 4) или выполнять одновременно обе функции (большинство папоротников, рис. 5). У страусника фертильные листья не фотосинтезируют.
Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5
Большинство папоротников имеют подземное корневище и хорошо развитые придаточные корни (рис. 7).
Рис. 6 Рис. 7
Жизненный цикл папоротников включает чередование гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 8).
Рис. 8
При бесполом размножении на нижней стороне листа образуются парные выросты – сорусы (рис. 9). Сорус представляет собой ножку и покрывальце, закрывающее снизу шаровидные спорангии (рис. 10), отходящие от основания ножки. В спорангиях формируются материнские клетки спор, которые делятся мейозом с образованием гаплоидных клеток, становящихся спорами. В сухую погоду края покрывальца отгибаются, а оболочка спорангия лопается из-за неравномерного утолщения стенок образующих ее клеток.
Рис. 9 Рис. 10
Из спор, попавших во влажное освещенное место, развивается гаплоидный гаметофит папоротника – заросток – в виде сердцевидной пластинки с многочисленными ризоидами. На его нижней стороне образуются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Так же как и мхам, папоротникам для оплодотворения нужна вода. По ней многожгутиковые сперматозоиды папоротника плывут к архегониям. Там сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Из нее вырастает новое диплоидное растение.
В лесах умеренной зоны наиболее часто встречаются щитовник мужской, кочедыжник женский, орляк.
Отдел плауновидные
Побег стелющийся, дихотомически ветвящийся.
Листочки (филлоиды) мелкие простые с одной центральной жилкой.
Размножение половое и бесполое (спорообразование).
В жизненном цикле преобладает диплоидный спорофит.
Представителем плаунов, часто встречающихся в нашей стране, является плаун булавовидный (рис. 11).
Рис. 11
В жизненном цикле плаунов, как и всех папоротникообразных, происходит чередование полового и бесполого размножения (рис. 12). На концах побегов плауна образуются прямостоячие спороносные колоски – стробилы. Спороносные колоски покрыты видоизмененными чешуевидными листочками – спорофиллами – на которых образуются спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры. Созревшие споры высыпаются, и из них развивается гаплоидный заросток. У многих видов плаунов заросток развивается под землей в течение нескольких лет, питаясь гетеротрофно, в основном за счет симбиоза с грибом. На зрелом гаметофите образуются архегонии с яйцеклетками и антеридии со сперматозоидами. После оплодотворения из зиготы развивается диплоидный спорофит, который питается за счет гаметофита, пока не достигнет поверхности земли, где он начинает фотосинтезировать.
Рис. 12
Отдел хвощевидные
Древняя группа сосудистых растений, представленная в настоящее время примерно 30 видами.
Стебли полые, состоящие из отдельных члеников и выполняющие функцию фотосинтеза (рис. 13). Для увеличения прочности под эпидермой проходят пучки волокон склеренхимы, образуя ребра на поверхности стебля. Кроме того, в стеблях хвощей откладываются мелкие кристаллы кремнезёма, увеличивающие их жесткость.
Под землей у хвоща образуется густая сеть корневищ, служащих для вегетативного размножения и переживания зимы.
Рис. 13
Весной из-под земли вырастают спороносные побеги. Они имеют коричневый цвет, т. к. не содержат хлорофилла и живут за счет накопленных в прошлом году запасов питательных веществ. На их спорофиллах в результате мейоза образуются гаплоидные споры, которые имеют специальные нитевидные выросты, меняющие форму в зависимости от влажности. Это позволяет им легче покидать спорангий и шире распространяться. Они дают начало гаплоидному заростку. Жизненный цикл хвощей похож на жизненный цикл папоротников (рис. 14).
Рис. 14
Источник
Папоротники распространены фактически по всему земному шару, начиная с пустынь и кончая болотами, рисовыми полями и солоноватыми водоемами. Наиболее разнообразны – в тропических влажных лесах. Там они представлены как древовидными формами (до 25м в высоту), так и травянистыми и эпифитами (произрастающими на стволах и ветвях деревьев). Встречаются виды папоротников длиной всего лишь в несколько миллиметров.
Строение папоротников
Обычное растение папоротника, которое мы видим, – это бесполое поколение, или спорофит. Почти у всех папоротников он многолетний, хотя есть немногие виды, имеющие однолетний спорофит. Папоротники имеют придаточные корни (лишь у некоторых видов они редуцированы).
Папоротники – фото
Листва, как правило, по массе и размерам преобладает над стеблем. Стебли бывают прямостоячие (стволы), ползучие или вьющиеся (корневища); нередко ветвятся. Наши лесные папоротники (страусник, орляк, щитовник мужской) имеют хорошо развитое корневище с отходящими от него многочисленными придаточными корнями. Над землей располагаются только крупные перисторассеченные листья – вайи.
Молодой лист улиткообразно свернут, по мере роста он распрямляется. У некоторых видов развитие листа происходит в течение трех лет. Листья папоротников растут своей верхушкой, как стебли, что указывает на их происхождение от стебля. У других групп растений листья нарастают от основания.
По своим размерам они могут быть от нескольких миллиметров, до трех и более метров в длину и у большинства видов выполняют две функции – фотосинтезирующую и спорообразовательную.
Размножение папоротников
На нижней стороне листа обычно находятся коричневые бугорки – сорусы с расположенными в них спорангиями, прикрытые сверху тонкой пленкой. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры, при помощи которых и происходит размножение папоротника.
Из споры лесного папоротника, попавшей в благоприятные условия, развивается гаплоидный заросток, гаметофит, маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, до 1см в диаметре. Заросток растет в затененных, влажных местах и прикрепляется к почве при помощи ризоидов. На нижней стороне гаметофита развиваются антеридии и архегонии.
Процесс размножения папоротников
Оплодотворение происходит только при наличии достаточного количества влаги. По водяной пленке сперматозооны двигаются к архегонию, выделяющему определенные химические стимуляторы типа яблочной кислоты. Из возникшей диплоидной зиготы развивается диплоидный спорофит. Первоначально он растет как паразит на гаметофите, но вскоре у него формируются собственные корни, стебель и листья – он становится самостоятельным растением. На этом завершается цикл развития папоротника.
«Завоевание» папоротниками суши оказалось неполным, так как поколение гаметофита может существовать только при обилии влаги и тени, а для слияния гамет необходима водная среда.
Хвощи – строение
Хвощ полевой – фото
Хвощи представлены преимущественно ископаемыми формами. Они возникли в течение девона и переживали расцвет в каменноугольном периоде, достигнув большого разнообразия форм – вплоть до гигантов высотой в 13м.
Современные хвощи насчитывают около 32 видов и представлены мелкими формами – не более 40см высоты. Они встречаются от тропиков до полярных областей, за исключением Австралии, и могут жить как в болотистых, так и сухих местностях. Некоторые виды имеют в эпидермисе отложения кремния, что придает им шероховатость.
Размножение и развитие хвощей
Спорофит у хвощей состоит из горизонтально разветвленного подземного стебля – корневища, от которого отходят тонкие, ветвящиеся корни и членистые надземные стебли. Некоторые боковые ветви корневища способны образовывать небольшие клубни с запасом питательных веществ.
Размножение хвощей
Стебель содержит многочисленные сосудистые пучки, расположенные кольцом вокруг центральной полости. На стеблях, как и на корневище, ясно выражены узлы, придающие им членистое строение.
От каждого узла отходит мутовка вторичных веточек. Листья мелкие, клиновидные, расположены тоже мутовками, охватывают стебель в виде трубочки. Фотосинтез происходит в стебле.
Кроме ассимилирующих стеблей у хвоща полевого есть еще неветвистые спороносные побеги бурого цвета, на концах которых развиваются спорангии, собранные в колоски. В них образуются споры. После высыпания спор побеги отмирают, а им на смену вырастают зеленые ветвистые (вегетативные, летние) побеги.
Плауны – строение
Плауны были широко распространены в конце девонского и в каменноугольном периодах. Многие из них были высокими древовидными растениями. В настоящее время сохранилось незначительное, по сравнению с прошлым, число видов (около 400) – все это небольшие растения – до 30см в высоту. В наших широтах они встречаются в хвойных лесах, реже – на заболоченных лугах. Основная же масса плаунов – жители тропиков.
Обычным у нас видом является плаун булавовидный. Он имеет стелющийся по земле стебель, от которого вертикально вверх отходят игольчато-ветвящиеся боковые побеги. Листья у него – тонкие, плоские, располагаются по спирали, густо покрывая стебель и боковые веточки. Рост плаунов происходит только в точке роста, так как камбий в стебле отсутствует.
Плаун годичный – фото
Размножение плаунов
На верхушке стебля находятся особые листья – спорофиллы, собранные в стробил. Внешне он напоминает сосновую шишку.
Прорастающая спора дает заросток (гаметофит), который живет и развивается в земле в течение 12-20 лет. Он не имеет хлорофилла и питается с помощью грибов (микориза). Смена полового и бесполового поколений у хвощей и плаунов происходит точно так же, как и у папоротников.
Ископаемые папоротникообразные образовали мощные пласты каменного угля. Каменный уголь используется в качестве топлива и сырья в различных областях промышленности. Из него получают бензин, керосин, горючий газ, различные красители, лаки, пластмассы, ароматические, лекарственные вещества и т.п.
Значение папоротников, хвощей и плаунов
Современные папоротникообразные играют заметную роль в образовании растительных ландшафтов на Земле. Кроме того, человек использует хвощи как мочегонное средство, как индикатор кислотности почв. Благодаря жесткости стеблей, связанной с отложениями кремния в стенках клеток, хвощи употребляли для полировки мебели, чистки посуды.
Споры плаунов используются в медицине в качестве присыпки, щитовник мужской – как глистогонное. Их употребляют для лечения табачной зависимости, алкоголизма и глазных болезней. Некоторые виды папоротникообразных разводятся как декоративные (адиантум, асплениум, нефролепис).
Так как гаметофит плаунов развивается очень медленно (12-20 лет), эти растения следует охранять.
Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (33 оценок, среднее: 4,67 из 5)
Загрузка…
Источник