какую функцию выполняет побег хвоща полевого
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Хвощевидные растения
Общая характеристика, особенности строения, размножение. В далеком прошлом хвощевидные растения отличались большим разнообразием. Среди вымерших видов хвощей были и травянистые растения, и деревья.
В современной флоре сохранилось 30-35 видов хвощей. Это только многолетние травы с жесткими стеблями высотой до 1 м. На их побегах хорошо различается множество узлов и междоузлий. Растут они на полях, целине, в лесах, на берегах рек.
Особенно широко распространен полевой хвощ (рис. 1) — многолетнее травянистое растение с высоким стеблем. Стебли разветвленные, с мощным корневищем, на котором развиваются придаточные корни. Надземные побеги у хвощей бывают двух видов: весенние (генеративные) и летние (вегетативные). Весенние стебли высотой до 20 см появляются из зимующих на подземных побегах почек. Они совершенно не содержат хлорофилла. Неразветвленные чешуйчатые листья коричневого цвета располагаются на стебле мутовчато. На концах побегов имеются колоски, в которых развиваются споры. После созревания спор весенние побеги засыхают.
Рис.1 Строение полевого хвоща 1 — весенний (спороносный) побег; 2 — летний (вегетативный) побег; 3 — спороносный колосок (стробил); 4 — мутовка чешуевидных листьев.
Летние зеленые побеги содержат хлорофилл. Боковые ветви у них располагаются мутовчато. Листьев на летних побегах нет, поэтому фотосинтез осуществляется в них самих. Весенние побеги выполняют функцию размножения, а летние побеги — роста. Запасные питательные вещества накапливаются в клубнях, которые являются органом вегетативного размножения. Стебель хвоща многогранный. Он покрыт тонкой оболочкой, состоящих из бесцветных клеток.
Рост хвощей, как у злаков, напоминает раздвижение подзорной трубы. За это хвощи называют членистостебельными растениями.
Размножение хвощей. Хвощи, подобно плаунам, размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. Вегетативное размножение осуществляется посредством подземных побегов (клубней), бесполое — спорами. В спорангиях спороносных колосков созревают многочисленные споры. Когда оболочка спорангиев лопается, споры рассеиваются по поверхности почвы. Споры одинаковы по размеру, но их различна. Из одних спор развиваются мужские, из других — женские заростки. Эти заростки — половое поколение хвощей. В заростках и происходит образование гамет. В мужском заростке развиваются мужские половые клетки, а в женском — женские. При слиянии женской гаметы (яйцеклетка) с мужской (многожгутиковый сперматозоид) образуется зигота, из зиготы — зародыш, из зародыша развивается новое растение хвоща.
Значение хвощей. Хвощи являются сорняками пастбищ и полей, но они предотвращают эрозию почвы. Некоторые из них ядовиты, а полевой хвощ относится к лекарственным растениям. Он издавна применяется в народной медицине против отеков при нарушениях кровообращения и как мочегонное средство. В качестве лекарственного сырья собирают и высушивают зеленые побеги. Осенью и зимой хвощ служит кормом для оленей и кабанов.
Хвощевидные — влаголюбивые растения. Особенно широко распространен полевой хвощ — многолетнее травянистое растение с высоким жестким стеблем. Стебли разветвленные, с хорошо развитой корневой системой. Надземные побеги у хвощей бывают двух видов: весенние и летние. Весенние спороносные побеги выполняют функцию размножения, а летние вегетативные побеги — роста. Некоторые виды хвощей являются ядовитыми. Полевой хвощ относится к лекарственным растениям, и в то же время — это трудно искоренимый сорняк.
Биологический русско-английский глоссарий
Какую функцию выполняет побег хвоща полевого
Хвощ (Equisetum) — единственный современный род сосудистых споровых растений, чаще выделяемый в самостоятельный отдел Хвощевидные. В его состав входит два подрода, отличающиеся расположением устьиц на поверхности эпидермы. Насчитывается всего 32 ныне живущих вида хвощей, 17 из которых встречаются в России.
Так же как плауны и папоротники они появились около 300 млн. лет назад, достигли расцвета в карбоне. Вымершие хвощи (каламиты) были древовидными, высотой до 20 м, в их стволах присутствовал камбий, образующий вторичную кору. Наряду с плаунами они участвовали в образовании залежей каменного угля.
Из-за зависимости полового размножения от наличия внешней воды, хвощи предпочитают влажные места обитания. Они растут в лесах, на полях, у рек и болот Евразии, Северной и Южной Америки, Африки, нет их в Новой Зеландии и Австралии.
Современные хвощи — травянистые растения, размером от 5 см до 12 м. Высокими они становятся во влажных тропических лесах, но при этом они не могут поддерживать себя самостоятельно, приобретая форму лиан или просто опираясь на соседние деревья. Южноамериканский Е. giganteum и некоторые другие тропические виды, будучи лазящими растениями, достигают 12 м в длину, тогда как высота (Е. telmateia) вида, обитающего в Германии, может быть равна максимум 2 м.
Южный хвощ гигантский.
Автор: JMK, CC BY-SA 3.0
Общая характеристика хвощей
Тело спорофита хвоща делится на побег и придаточные корни. Побег в свою очередь имеет следующие органы:
Все хвощи — многолетние травы, но у одних из них зимует только корневище, а у других много лет живёт всё растение полностью. У хвоща полевого, как и у других видов с однолетними надземными частями, короткие боковые веточки подземных корневищ превращаются в округлые зимующие клубни, содержащие запасные вещества. Имеются и вечнозеленые виды (например, Е. hyemale).
По характеру надземных побегов хвощи делятся на две группы. У одних все надземные побеги однотипные — жёсткие, вечнозелёные, на них весной появляются стробилы. У других существуют генеративные и вегетативные побуги, отличающиеся по набору пигментов, а значит и по цвету, по времени появления и по длительности жизни. Но у некоторых хвощей они различаются только наличием или отсутствием стробил.
Общие черты всех хвощей:
Тканевое строение хвощей по сравнению с плаунами несколько усложняется, а внутри их стебля находятся воздухоносные полости. Их проводящие пучки очень бедны ксилемой. Самые старые части их ксилемы вскоре исчезают, и на их местах образуются крупные полости, которые на поперечном срезе стебля выглядят как кольцо так называемых каринальных полостей. В расширенной сердцевине возникает большое воздухоносное межклеточное пространство (сердцевинная полость), а в первичной коре — кольцо из так называемых валлекулярных (ложбиночных) полостей (под ложбинками на поверхности побега).
Тканевое строение междоузлия стебля хвоща следующее:
Спорангии хвощей образуются на своеобразных спорангиофорах. Последние располагаются несколькими чередующимися мутовками, из-за сильно укороченных междоузлий, собранными на концах побегов в шишковидные стробилы. Сами спорангиофоры («спорофиллы») имеют форму столика на одной ножке, на нижней стороне которого располагается 5—10 мешковидных спорангиев; их снабжают концентрические проводящие пучки.
Заростки хвощей очень маленькие, размером с булавочную головку, представляют собой сильно рассеченные дорсовентальные курчавые пластинки, которые могут быть однодомными или двудомными. Их развитие до половой зрелости длится всего от 3 до 5 недель — очевидно, столь быстро для того, чтобы как можно скорее завершить гаметофитную фазу, чувствительную к наличию воды и низко конкурентоспособную по отношению к мхам.
Антеридии погружены в ткань заростка, архегонии выступают над его поверхностью. Спиралевидные сперматозоиды возникают в количестве примерно 250 — 1 ООО на антеридий и имеют многочисленные жгутики. Заростки могут быть обоеполыми, мужскими или женскими. Развитие того или другого типа заростка из внешне одинаковых спор зависит только от внешних условий, чаще всего от освещённости. Споры снабжены элатерами — пружинящими выростами, способствующими распространению спор при помощи ветра.
Хвощ полевой
На примере хвоща полевого (Equisetum arvense) разберем строение и размножение хвощевидных.
Бесполое и половое размножение
Как и другие растения, хвощи характеризуются жизненным циклом с чередованием поколений: бесполого — спорофита, полового — гаметофита. На концах весенних спороносных побегов формируются спороносные «колоски», имеющие стержень и мутовки спорангиофоров. Спорангиофоры — шестиугольные щитки. Под щитком вокруг ножки находится 6-10 спорангиев со спорами.
Жизненный цикл хвоща полевого
Для хвощей характерна равноспоровость. Вначале щитки сидят плотно, затем к моменту созревания спор стержень колоска удлиняется, стенки спорангиев вскрываются и споры рассеиваются.
Каждая спора имеет две элатеры (пружинки) — части третьей оболочки. Во влажную погоду они прилегают к споре, а в сухую — раскручиваются как пружинки и сцепляются с элатерами соседних спор. В таком виде споры разносятся ветром.
Во влажной среде спора прорастает в гаметофит, у плаунов, хвощей и папоротников называемый заростком. Гаметофит хвощей наземный, врастает в субстрат при помощи ризоидов. У хвоща полевого он однодомный — на его поверхности имеются антеридии и архегонии. В присутствии капельно-жидкого оксида водорода происходит оплодотворение и из зиготы формируется спорофит. Спорофит хвоща зависит от гаметофита до тех пор, пока не сформирует ассимиляционные ткани.
Хвощи размножаются и вегетативно, с помощью корневища, образуя при этом обширные заросли. Старые участки корневищ отмирают и материнское растение распадается на клоны. Именно это свойство хвощей и делает их злостными сорняками и врагами огородников.
Вам будет интересно
Ботаника — это комплексный раздел биологии, изучающий растения. Как наука она появилась на базе практических…
Плаун, или Ликоподиум (Lycopоdium, от Lycos — волк, Podos — нога) — это род класса…
Плод — это генеративный орган отдела Покрытосеменных, аналогов которому нет в других группах растений. Он…
Бурые водоросли (Phaeophyceae) — это класс отдела Охрофитовые водоросли (Ochrophyta), самостоятельного царства Хромиста (Chromista), выделенный…
Летние побеги хвоща (хлорофиллоносный) полевого зеленые побеги членистые, состоят из 2-20 члеников, ветвистые. Листья у хвощей недоразвиты, они модифицируются в трубчатые влагалища. Отличительный признак- то, что листья располагаются мутовками (собраны в розетки) по 8-16 штук. При отрывании стебля или листьев чувствуется жесткость на ощупь, что обусловлено накоплением большого количества кремниевой кислоты.
Размножение хвощей происходит двумя путями — половым путем и бесполым.
Половой путь размножения заключается в том, что хвощ продуцирует споры весной, которые затем при попадании в почву прорастают.
Бесполый путь подразумевает вегетативное размножение. То есть хвощ прекрасно размножается отрезками и маленькими частями корневищ.
Встречается полевой хвощ, несмотря на название, не только на полях. В основном хвощ растет на кислых почвах. Некоторые огородники по появлению хвоща на участке судят о том, что почва закислилась и надо вносить, например, известь. Растет хвощ на всей территории России, исключая районы, которые круглогодично покрыты снегом. Произрастает на полях, полянах, песчаных лугах, иногда вдоль дорог, очень любит расти по берегам рек и в тени кустарников, в болотистых местах.
§ 21. Плауны. Хвощи. Папоротники
Плауны, хвощи и папоротники растут преимущественно во влажных тенистых местах. Это многолетние, чаще всего травянистые растения. В тропических широтах обычны древовидные папоротники. Все они имеют корни, стебель и листья. У этих растений хорошо развиты проводящие и механические ткани, что позволяет им достигать больших размеров. Размножаются они спорами и относятся к высшим споровым растениям.
Современные плауны, хвощи и папоротники — это потомки очень крупных древовидных растений, живших около 300 млн лет назад в каменноугольном периоде палеозойской эры на всех материках, включая Антарктиду. Отмирая, они образовали залежи каменного угля.
Плауны растут преимущественно в сосновых лесах. У этих растений длинный ползучий стебель с множеством веток, покрытых мелкими листьями (рис. 71). Летом у плаунов на прямостоячих побегах развиваются спороносные колоски со спорами.
Стелющиеся ветвистые побеги плауна очень декоративны. Из них делают венки, гирлянды для украшения зданий.
В настоящее время во многих районах плаун стал редким, нуждающимся в охране растением.
Хвощи — многолетние травянистые растения с длинными ветвящимися корневищами, зимующими в почве (рис. 72).
Весной появляются бурые побеги, на верхушках которых расположены спороносные колоски. В них созревают споры.
Зелёные летние побеги содержат хлорофилл.
Хвощи растут на полях, в лесах или около водоёмов, обычно на участках с влажной кислой почвой. Если на поле много хвощей, значит, почва нуждается в известковании.
Строение спороносящего хвоща
Папоротники широко распространены по всему земному шару. Они растут как на суше, так и в воде.
Папоротников насчитывается более 10 тыс. видов. В основном это травянистые растения, но в тропических областях имеются и древовидные формы.
Размеры папоротников разнообразны: от нескольких миллиметров до 20 м высотой. Сильно рассечённые листья папоротников называются вайями. У некоторых папоротников вайи цельные. У большинства папоротников, растущих в умеренном климате, под землёй параллельно поверхности почвы расположены корневища (подземные побеги). Вайи растут прямо от корневищ.
Если летом посмотреть на нижнюю сторону вайи папоротника, то можно увидеть маленькие бурые бугорки. Это группы спорангиев (от греческих слов «спора» и «ангейон» — сосуд), в которых созревают споры. Строение спорангиев можно рассмотреть только под микроскопом (рис. 73).
Строение спороносящего папоротника
Значение плаунов, хвощей, папоротников. Из древних древовидных форм этих растений миллионы лет назад образовались залежи каменного угля, который служит не только топливом, но и ценным химическим сырьём. Из него получают смазочные масла, смолы, кокс, пластмассы, парфюмерные изделия и многие другие продукты.
Споры плауна раньше широко использовали в аптечном деле при изготовлении детской присыпки. В металлургии формы для литья обсыпают порошком из спор, и металлические детали легко отстают от стенок.
Хвощ полевой является трудноистребимым сорняком полей с повышенной кислотностью почв.
Побеги хвоща жёсткие, они содержат много кремнезёма и раньше использовались при полировке металлических изделий. В некоторых районах нашей страны употребляют в пищу весенние побеги хвоща (в сыром, пареном виде и как начинку в пирогах), а также молодые листья папоротника орляка.
Новые понятия
Вайи. Корневище. Спорангии. Плаун. Хвощ. Папоротник
Вопросы
Подумайте
Почему многие виды папоротников, также являясь споровыми растениями, в отличие от мхов могут достигать значительных размеров?
Задания для любознательных
Найдите и рассмотрите кусочки каменного угля с отпечатками древних растений.
Знаете ли вы, что.
Около 300 млн лет назад на нашей планете климат был постоянно влажным и тёплым. В этих условиях хорошо развивались древние плауны, хвощи и папоротники (рис. 74).
Рис. 74. Ландшафт каменноугольного периода
В то время росли по берегам водоёмов древовидные гигантские растения, образовывая леса. Под их пологом существовали и небольшие растения, напоминавшие современные мхи, папоротники, хвощи и плауны.
На ветвях растений, размножавшихся спорами, ещё не было птиц. В мрачном безмолвном лесу летали огромные стрекозы. По земле ползали насекомые, пауки и скорпионы.
Многоводные реки во время разливов сносили упавшие деревья на мелководья, покрывали их там илом и песком. Под давлением наносов и воды деревья спрессовывались и за многие миллионы лет без доступа кислорода превращались в каменный уголь. Наряду с растениями, размножавшимися спорами, в каменноугольном периоде существовали своеобразные папоротники. На их листьях встречались образования, которые можно считать примитивными семязачатками. Это удалось установить в результате изучения отпечатков и окаменелостей древних растений, найденных в пластах осадочных пород. Эти папоротники назвали семенными. Учёные считают, что именно от них произошли голосеменные растения.
Высшие споровые растения — живые ископаемые, дошедшие до наших дней, поэтому их надо охранять. В Красную книгу нашей страны внесено 60 видов мхов, 23 вида папоротников и 4 вида плаунов (сведения на 2000 г.).
Задания
На основании изучения материала параграфа и дополнительного текста составьте сообщение «Многообразие высших споровых растений и их значение в природе и жизни человека».