Особенности отдела Хвощеобразные, значение хвощей в природе
Отдел Хвощеобразные или Equisetophyta включает высшие споровые растения, почти все из которых существовали в позднем девоне и карбоне. В том время господствующее место в лесах занимали древовидные и травянистые формы — наравне с древними плаунами и папоротниками. Древовидные формы хвощеобразных исчезли в конце каменноугольного и начале пермского периодов. Среди вымерших представителей отдела — многие деревья (каламиты), кусты (каламофиты, клинолисты), некоторые травы.
Существующие 30 видов можно встретить практически по всей планете, кроме Австралии и Новой Зеландии.
Отличительная особенность хвощей — невосприимчивость к засухе и пожарам.
Сегодня отдел представляют только многолетние травянистые растения с хорошо развитыми подземными стеблями — корневищами. От корневища отходят придаточные корни. У видов умеренной зоны надземная часть стебля может достигать 0,5-1 метр. Стебли тропических видов намного длиннее.
Стебли различной длины продольно-бороздчатые, расчленены на узлы и пустотелые междоузлия. В узлах находятся веточки (размещены кольчато). Как и стебель, их покрывают мелкие чешуевидные и бесхлорофильные листочки (они размещаются мутовками).
Подземная часть растений представляет собой хорошо развитое корневище с придаточными корнями. Спороносные колоски, расположенные на верхушках побегов — органы спороношения.
У хвощеобразных гаметофит или заросток может быть одно- или двуполым, имеет зеленый цвет и очень мелкий. Его размеры не превышают нескольких миллиметров. Оплодотворение происходит только в том случае, если на поверхности гаметофита есть вода.
Зигота дает начало бесполому поколению — спорофиту, который доминирует в жизненном цикле хвоща.
Отдел Хвощеобразные включает 3 класса:
Строение и цикл развития хвоща
Хвощ полевой является многолетним травянистым растением, достигающим в высоту 40 см. Он встречается на полях, вдоль речных берегов, а также на лугах и опушках.
Довольно интересно строение хвоща полевого. Мощное, членистое и разветвленное корневище — подземная часть растения. Как правило, оно залегает глубоко в почве. На корневище имеются клубни, которые представляют собой укороченные боковые побеги — это место накопления крахмала.
Есть предположения, что в древние времена клубни корневищ хвоща могли использоваться в качестве пищи. Раскопки древних захоронений демонстрируют наполненные клубнями хвоща сосуды.
Есть 2 типа надземных побегов полевого хвоща:
- Весенние. Они розовато-бурые, неразветвленные, спороносные. Их развитие происходит за счет накопленных в корневище питательных веществ.
- Летние. Они зеленые, ветвистые, ребристые и шероховатые. Они отличаются тем, что пропитаны солями кремниевой кислоты.
Образование весенних побегов происходит ранней весной. На побегах образуются кольчато расположенные и сросшиеся влагалищами листочки со спороносными колосками на верхушке. Колоски появляются в апреле-мае: они состоят из оси, с прикрепленными к ней при помощи шестигранных щитков короткими ножками.
Вокруг ножки щитка находятся 6-8 мешкообразных спорангиев, которые заполнены спорами. Сами споры имеют шарообразную форму, темно-зеленый оттенок и три оболочки. По окончании полного созревания, происходит разрыв внешней оболочки по спирали на две ленты: элатеры.
В сухом состоянии элатеры оттопырены, а когда влажность увеличивается, то они скручиваются вокруг спор. После того, как споры высыпаются, весенние побеги вянут и отмирают. На корневище появляются летние фотосинтезирующие побеги.
Внешне все споры кажутся одинаковыми, но они различаются физиологически. Одни споры дают мужские гаметофиты (заростки), а другие — женские. Мужские и женские заростки находятся рядом, так как сцепленные элатерами споры распространяются группами. Они представляют собой зеленые рассеченные пластинки, которые с помощью ризоидов прикрепляются к земле.
Женские заростки отличаются большими размерами и большей рассеченностью.
Архегонии развиваются в выемках между лопастями. На мужских заростках происходит образование антеридий: в них формируется множество многожгутиковых сперматозоидов. Процесс оплодотворения возможен только при наличии воды. Гибель мужских заростков происходит после выхода гамет. Женские же заростки питают зародыш до тех пор, пока его собственные вегетативные органы не начнут функционировать. Со временем зародыш превращается в новое растение хвоща. Так выглядит жизненный цикл хвощей.
Отметим, что хвощ полевой прекрасно размножается при помощи вегетативного способа (частями корневища), что делает его злостным сорняком.
Значение хвощей в природе
Какого-либо значения в природе хвощи не имеют.
В качестве кормового растения для домашних и диких животных используются хвощ ветвистый, хвощ пестрый и хвощ зимующий.
Речной, болотный и полевой хвощи опасны для крупного рогатого скота, овец и лошадей, так как приводят к отравлению.
Практически все хвощи — сорняки на полях и пастбищах. Это обусловлено способностью к вегетативному размножению при помощи корневища.
Хвощи также являются биоиндикаторами кислых почв.
У хвощей жесткие стебли, которые удобно использовать, чтобы чистить металлическую посуду и полировать дерево.
Хвощ полевой является лекарственным растением, хорошим мочегонным и кровоостанавливающим средством.
Источник
Хвощи
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 8м 2 , 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 летних зеленых побегов.
Весной первыми у хвоща полевого появляются спороносные побеги, заканчивающиеся спороносными колосками. Стебель у них коричневого цвета, хлорофилл в стебле весенних побегов 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 2018-2023
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
Отдел Хвощи, общая характеристика отдела. Особенности размножения, цикл развития, представители, значение хвощей в природе.
Общая характеристика хвощей. Хвощевидные в прошлом огромная, но почти полностью вымершая группа растений, расцвет которой пришелся на каменноугольный период.
Экология и распространение хвощей. Хвощи довольно широко распространены в основном в северном полушарии. Встречаются на влажной кислой почве, в сырых лесах, лугах, на болотах, то есть в самых разных растительных сообществах, но в любом случае в местах с достаточным или избыточным увлажнением. Часто они образуют большие заросли, а в некоторых типах низинных болот, по берегам водоемов и в сырых лесах хвощи нередко доминируют в травянистом покрове.
Особенности строения хвощей. Хвощи имеют зимующее корневище, от которого отходят придаточные корни. На корневище имеются клубеньки, которые содержат крахмал. Надземная часть стебля достигает у видов, обитающих в умеренной зоне, 0.5 — 1 м, у тропических видов стебли обычно более длинные.
Для хвощевидных характерно особое строение побегов, отличающее их от остальных высших споровых растений. Их побеги состоят из члеников (междоузлий) и узлов с мутовчато расположенными листьями. Листья мелкие бурые чешуйчатые, сросшиеся в трубку. Функцию фотосинтеза выполняет зеленый стебель.
Другая особенность хвощей — накопление кремнезема в стенках клеток всего растения. Кремнезем играет механическую и защитную роль: хвощи практически не повреждаются моллюсками и насекомыми, их избегают позвоночные животные.
Размножение хвощей. Вегетативное размножение осуществляется путем фрагментации корневища, которое как и надземная часть имеет членистое строение и в узлах легко разламывается. Каждый фрагмент слоевища дает обильные побеги. В связи с наличием такого способа вегетативного размножения, хвощи являются трудноискоренимыми сорняками.
Весной на корневищах вырастают побеги, на которых располагаются спороносные колоски. Колоски содержат спорангии, в которых путем мейоза формируются гаплоидные споры. После раскрытия спорангия споры высыпаются и разносятся ветром на большие расстояния. Из спор развиваются гаметофиты (заростки). На нижней стороне гаметофита возникают бесцветные ризоиды, с помощью которых он прикрепляется к почве и всасывает воду с растворенными в ней минеральными солями.
Оплодотворение у хвощей осуществляется, как у всех споровых растений, в присутствии капельножидкой влаги на поверхности гаметофита. Сперматозоиды подплывают к женскому половому органу, один из них проникает в него и сливается с яйцеклеткой. Образующаяся зигота прорастает в спорофит.
Значение в природе. Принимают активное участие в создании биоценозов, где хвощи являются доминирующей группой растений (болота, сырые луга, поймы рек и др.).
Древние хвощевидные (в основном каламиты) вместе с гигантскими плауновидными образовывали леса каменноугольного периода и сыграли огромную роль в формировании первичных почв, насыщении атмосферы кислородом и отложении каменного угля.
Источник