Почему плауны хвощи и папоротники. Папоротники, хвощи, плауны

Царство растений. Хвощи

Современные хвощи – многолетние травянистые растения с жестким стеблем и хорошо развитым подземным корневищем. От корневища отходят придаточные корни. Характерна членистость побегов. На стеблях в узлах мутовки ветвей и мелких чешуевидных листьев.

Хвощи (слева направо): спороносный и бесплодный стебли полевого хвоща, лесной хвощ, луговой хвощ

Питание автотрофное – хлорофилл содержится в хлоропластах зеленых клеток летних побегов. Весной на корневищах вырастают побеги, которые заканчиваются спороносными колосками. Здесь формируются споры. Созревшие споры высыпаются и, попав в благоприятные условия, прорастают, образуются разнополые гаметофиты – половое поколение. Оплодотворение происходит в воде.

Развитие бесполого поколения хвоща – спорофит:

– Заросток (гаметофит) спермии + яйцеклетка зигота спорофит (зародыш) спора заросток (гаметофит).

Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов обычно на участках с влажной почвой (сохранилось всего около 30 видов). На полях, где живут хвощи, почва нуждается в известковании.

На хвощёвой подкормке коровы и козы дают больше молока. Питаются хвощами и некоторые дикие животные - олени и кабаны. В то же время для лошадей хвощи являются ядовитыми растениями.

В медицине используются препараты хвоща полевого, которые обладают разносторонним и разнообразным действием. Их применяют как мочегонное, противовоспалительное, кровоостанавливающее, общеукрепляющее, ранозаживляющее и вяжущее средство. Помогают они при сердечной недостаточности, улучшают водно-солевой обмен. В составе различных сборов хвощ применяют для лечения гипертонической болезни, подагры и заживления ран. Эффективно растение при отёках различного происхождения и экссудативных (влажных) плевритах.

В народной медицине область применения хвоща та же. Кроме того, считают, что трава хвоща помогает при некоторых злокачественных новообразованиях, внутренних и наружных кровотечениях, жёлчно- и почечнокаменной болезни.

Царство растений. Плауны

Многолетние вечнозеленые, травянистые растения с прямостоячими и ползучими побегами, встречаются в хвойных и смешанных лесах. Произошли от псилофитов. От стелющихся по земле участков побега отходят придаточные корни. Листья мелкие, различной формы, располагаются на побегах поочередно, супротивно или мутовчато.

Плауны (слева направо): плаун-баранец, плаун булавовидный, плаун годичный

Размножение вегетативное – за счет отмирания участков старых побегов и укоренения жизнеспособных фрагментов, которые дают начало новым растениям. Бесполое размножение осуществляется и спорами.

Виды плаунов используют как лекарственные, красильные, косметические и декоративные растения.

В научной медицине применяют споры (обычно плауна булавовидного) - прежде в России их называли ликоподий, или плаунное семя - для приготовления детских присыпок, пересыпания пилюль. Споры содержат до 50 % жирного невысыхающего масла, алкалоиды, фенольные кислоты, белки, сахара, минеральные соли. Наравне со спорами этого вида используют споры плаунов годичного и сплюснутого.

Заготовку спор производят в конце лета - начале осени, после пожелтения спороносных колосков. Колоски срезают ножницами или острым ножом, обычно в сырую погоду, складывая в мешочки из плотной ткани, затем высушивают на открытом воздухе и просеивают через мелкое сито для отделения спор.

В народной медицине споры плаунов применяют как заживляющее средство для засыпки ран, ожогов, обморожений, при экземах, фурункулах, лишаях, рожистых воспалениях. Стебли используют при заболеваниях мочевого пузыря, печени, дыхательных органов, при недержании мочи, болях в желудке, при геморрое, диспепсиях и ревматизме.
Побеги плауна-баранца применяются как рвотное, слабительное средство, для лечения хронического алкоголизма и табакокурения. Всё растение плауна-баранца содержит ядовитый алкалоид селягин, поэтому лечение должно проводиться под наблюдением врача.

В косметологии плауны применяют при фурункулёзе и против облысения.

Споры также применяют в металлургии для обсыпания форм при фасонном литье - при сгорании их образуется слой газов, препятствующих прилипанию изделия и придающих металлу гладкую поверхность.

В пиротехнике споры иногда добавляют в составы бенгальских огней.

Стебли всех видов плауна дают синюю краску, пригодную для окрашивания тканей.

Царство растений. Папоротники

Папоротниковидные – одна из наиболее древних групп высших растений. Стебель короткий, находится в почке и представляет из себя корневище. В стебле хорошо развита проводящая ткань, между пучками которой располагаются клетки основной – паренхимной ткани; имеются придаточные корни. Листья вырастают из почек корневища и развертываются над поверхностью почвы. Они обладают верхушечным ростом, достигают больших размеров и выполняют две функции: фотосинтеза и спорообразования.

В жизненном цикле чередуется бесполое и половое поколение – спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита.

Наиболее известные формы: древовидные, эпифитные. Существуют плавающие многолетние папоротники.

Широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых разнообразных местах, наиболее разнообразны во влажных тропических лесах.

Молодые сочные листья некоторых видов употребляют в пищу, используют их как лекарственное сырье, удобрение.

Папоротники, хвощи и плауны имеют общие черты строения и размножения, большинство из них растет в тенистых влажных местах. Все вместе их называют папоротникообразные. Древесные формы среди этих растений встречаются редко, те, что есть, растут в тропических лесах.

Папоротники, хвощи и плауны - древние растения. 350 млн лет назад среди них было много больших деревьев, именно они формировали леса на планете. В то время на Земле был теплый влажный климат, в том числе и там, где сегодня находится Антарктида. Когда деревья падали в воду, они пропитывались там минеральными солями и окаменивали. В последствие из них образовывался каменный уголь. Сегодня он служит нам источником энергии. Таким образом, можно сказать, энергия солнца была преобразована растениями и запасена на Земле.

Папоротники

Хвощ большой

Те немногочисленные виды папоротников, хвощей и плаунов, которые дошли до наших дней, можно считать живыми ископаемыми.

Внешне разные виды папоротников, хвощей и плаунов различаются между собой. Однако они похожи по внутреннему строению, развитию и размножению.

Папоротники, хвощи и плауны относят к высшим растениям. Они устроены сложнее, чем мхи, но проще, чем семенные растения. Все они образуют споры, поэтому их относят к споровым растениям.

У папоротников, хвощей и плаунов есть не только основная ткань, но и покровная, проводящая и механическая. Проводящая ткань образует цилиндр в центре корня и побега - стелу, состоящую из древесины и луба. По древесине идет восходящий ток воды с минеральными веществами, по лубу - нисходящий ток органических веществ.

Развитие специализированны тканей позволило этим растениям иметь большие размеры и более широко расселиться по суше Земли, чем это могли сделать мхи.

Половое и бесполое размножение чередуются. Из спор развивается маленький заросток, который живет не долго. На заростке формируются гаметы (половые клетки). С помощью воды сперматозоиды достигают яйцеклеток. Из образовавшейся зиготы уже развивается большое зеленое растение, которое живет много лет и образует споры.

Среди папоротников, хвощей и плаунов последние самые древние. Сегодня живущие плауны - это многолетние травянистые растения с маленькими узкими листьями. Спорангии у них собраны в колоски. Представителем плаунов является плаун булавовидный, который можно встретить в хвойных лесах.

Хвощи произрастают в Северном полушарии. Более 300 млн лет назад хвощи преимущественно были огромными деревьями, сейчас хвощевидные представлены исключительно травами. Листья у хвощей мелки, чешуевидные. Стебли пропитаны кремнеземом, поэтому достаточно жесткие. Хвощи можно встретить на болотах, лугах, в лесах. Представителем хвощевидных является хвощ полевой. Он обычно растет на кислых почвах, является лекарственным растением и сорняком. В древности это растение даже употребляли в пищу.

Папоротники - это достаточно большая группа растений (около 12 тыс. видов). Среди них есть и травы, и деревья. Растут почти повсеместно. Представителями папоротников являются страусник и орляк обыкновенный. Их молодые побеги даже употребляют в пищу.

Хво-щи (Equisetum) - это многолетние травянистые растения, которые растут на влажных полях и лугах, на болотах и в сы-рых лесах. Хотя по внешнему виду они отличаются от папоротни-ков и плаунов , но по многим признакам схожи с ними. Хво-щи, как и папоротники , являются споровыми растениями . В настоящее время хвощи большой роли в образовании растительного покрова не играют. Хотя нередко хвощи обра-зуют заросли в тех местах, где другие растения существовать не могут.

Видовое разнообразие хвощей невелико — около 30 видов. В лесах на увлажненной поч-ве часто встречается хвощ лесной с сильно разветвленными поника-ющими боковыми веточками. На песчаных почвах и в оврагах рас-тет хвощ зимующий, на заболочен-ных местах, по берегам рек и озер произрастают хвощ болотный и хвощ приречный (рис. 88).

Хвощ полевой

Типичным представителем является хвощ полевой (рис. 87). Это многолетний сорняк, растущий на полях и пашнях. В почве находится ветвистое корневище с придаточными корнями и почками , из которых каждый год развивают-ся надземные побеги. При обработке почвы кусочки корне-вища хвоща не погибают, а из каждого вырастает самостоя-тельное растение. Поэтому с этим сорняком очень трудно бороться.

Строение

Хвощи имеют уникальные чле-нистые стебли. На стыках располо-жены листья. Стебель пропитан кремнезе-мом, который придает ему боль-шую прочность.

В благоприятных условиях споры хвоща, как и папоротника, про-растают в небольшие растеньица, непохожие на листостебельные. На них формируются органы полового размножения , в которых со-зревают половые клетки. При наличии капельной воды происходит оплодотворение. Из яйцеклетки образуется молодое растение хвоща с корневищем.

После образования спор весен-ние побеги отмирают, а от корне-вища отрастают зеленые летние побеги, похожие на маленькие со-сенки (см. рис. 87).

Стебли хвоща зимующего содержат значительное количе-ство кремнезема — твердого, хорошо полирующего вещества. Поэтому его стебли особенно жесткие, прочные. Они издав-на применялись для чистки металлической посуды и вместо наждачной бумаги.

Побеги некоторых хвощей (например, хвоща полевого) ис-пользуются в народной медицине как мочегонное и вяжущее средство.

17. Систематика и основные признаки папоротников, плаунов и хвощей. Строение и размножение.

Папоротники (папоротниковидные растения) – это отдел сосудистых растений, которые занимают промежуточную позицию между риниофитами и голосеменными растениями. В эту группу входят современные папоротники и древние высшие растения, появление которых на Земле произошло около 400 млн. лет назад в процессе эволюции от древних риниофитов.

Папоротники чаще растут в тенистых влажных лесах и на дне сырых оврагов. Гораздо реже они встречаются на открытых местах.

Папоротник имеет укороченный надземный стебель. От него отходят длинные и широкие перистые листья. Надземный стебель у папоротника является продолжением подземного побега - корневища. От корневища отходят придаточные корни.

Папоротники питаются так же, как и другие зелёные растения: в листьях на свету они образуют органические вещества. Органические вещества идут не только на питание растения, но часть их откладывается в корневище.

Папоротник является многолетним растением. Поздней осенью надземные части его отмирают, а корневище перезимовывает под снегом. Весной, когда оттает и согреется почва, из верхушечной почки корневища вырастает укороченный стебель с листьями.

По сравнению со мхами строение папоротников более сложное: у них имеются не только стебель и листья, но и корни. На нижней стороне листьев папоротника летом появляются коричневые бугорки. При рассмотрении под микроскопом препарата (поперечного разреза листа) эти бугорки имеют вид маленьких зонтиков. Под прикрытием их находятся кучки мелких мешочков со спорами. При помощи спор папоротник размножается. После созревания, попадая на влажную, не занятую другими растениями почву, споры прорастают.

Размножение папоротников осуществляется спорами и вегетативным способом (корневищами, плосковетками, почками, т.д.). Помимо этого папоротники способны размножаться половым путем.

Жизненный цикл папоротника делится на две фазы: спорофита (бесполого поколения) и гаметофита (полового поколения), причем фаза спорофита продолжительнее.

На нижней поверхности листа имеется спорангий. Когда он раскрывается, споры падают на землю, прорастают в виде заростка с гаметами. После оплодотворения образуется молодое растение. У равноспоровых папоротников гаметофиты обоеполые. У разноспоровых папоротников мужской гаметофит сильно редуцирован, а женский хорошо развит и содержит питательные вещества для развития будущего зародыша спорофита.

Хвощи - растения, родственные папоротникам. Они встречаются в сырых борах, на болотах, на влажных лугах и полях. Хвощи выглядят как маленькие зелёные ёлочки. Стебли их растут вертикально вверх, а в стороны от главного стебля расходятся боковые побеги. Они расположены на стебле мутовчато. При внимательном осмотре стебля и боковых побегов можно увидеть зачаточные листочки, сросшиеся в чешуйчатые бахромки вокруг стебля. На верхушке стеблей у хвощей имеются колоски с мешочками спор. Как и папоротники, хвощи размножаются спорами. Кроме надземных побегов, у хвоща имеется длинное ветвящееся корневище, от которого отходят корни.

Хвощи размножаются, в основном, корневищами, образуя множество дочерних растений-близнецов, особенно в местах с нарушенным растительным покровом, например, после пожаров. Образуются обширные трудноискоренимые заросли этих сорняков на пастбищах, полях. Для роста хвощей благоприятна кислая почва, на которой они особенно быстро растут и служат своеобразными индикаторами кислотности почвы.

Также для хвощей характерно размножениеспорами, которые заключены в спорангиях на спорангиофорах. На стебле имеются спороносные зоны из спорангиофоров либо они упакованы в стробилы на верхушке. Гаметофит, или заросток, выглядит как небольшое недолговечное одно- или обоеполое зеленое растение. Также гаметофит может иметь вид буровато-розового неветвящегося побега, который отмирает после спороношения. На этих заростках расположены антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Для осуществления оплодотворения необходима вода. Образовавшаяся зигота дает начало спорофиту.

Плауны встречаются большей частью в хвойных лесах. Они имеют длинные ползучие стебли, густо покрытые узкими зелёными листочками. У плаунов на верхушках стеблей имеются длинные колоски, состоящие из мелких листочков. На верхней стороне листочков расположены мешочки со спорами.

Папоротники, хвощи и плауны имеют определенные особенности строения. Эти растения по внешнему виду мало сходны между собой. Но все они имеют настоящие стебли, надземные и подземные, строение которых сходно со строением стеблей цветковых растений. У всех имеются листья и настоящие корни, а не ризоиды.

Размножение плаунов осуществляется спорами и вегетативным способом (ветвями, почками, клубеньками).

Расположение линейных либо ланцетовидных листьев плаунов – очередное или мутовчатое. Спорангии находятся в пазухах листьев или на внутренней поверхности листа. Внешне спорофиты похожи на вегетативные листья, они могут отличаться от них, если собраны в стробилы. У плаунов обоеполые, сочные гаметофиты созревают в течение одного-пяти лет. Гаметофиты являются сапрофитами, образуютмикоризу.

Многие из вас, наверно, видели красивые перистые листья папоротника, но никто никогда не видел его цветков.

Только старинное поверье утверждало, что папоротник цветет в глухую июньскую ночь, накануне религиозного праздника Ивана Купалы. Говорили, что бутон у него маленький, красный, как раскаленный уголек, а распустившийся цветок яркий, словно пламя. В старину люди ходили искать чудесный цветок, считая, что он наделен волшебной силой - может указать клады, скрытые в земле.

Теперь мы знаем, что у папоротников никаких цветков нет. Они, как мхи, никогда не цветут, потому что размножаются не семенами, а спорами.

Папоротники наших лесов - многолетние травянистые растения, растущие во влажных, тенистых местах, чаще под пологом леса и на дне сырых оврагов.

Особенно много разнообразных папоротников в тропических лесах. Там они вместе с мхами не только покрывают землю, но и поселяются на ветвях и стволах деревьев. В тропической Азии, в Австралии и Южной Америке некоторые виды папоротников напоминают пальмовые деревья с высокими стволами. В нашей стране в природе древовидные папоротники не встречаются.

По сравнению с мхами папоротники имеют более сложное строение. У них есть не только стебли и листья, как у мхов, но и корни, которых мхи не имеют.

Своими листьями, стеблями и корнями папоротники напоминают цветковые растения, но цветков у них нет. От стебля, почти незаметного на поверхности почвы, отходят темно-зеленые листья на длинных черешках. Осенью они отмирают, а весной из почек развиваются новые, молодые листья.

Рис. 168.
Папоротник: 1 - общий вид; 2 - лист с нижней стороны; 3 - поперечный разрез листа под микроскопом; 4 - заросток (увеличено).

Здесь же, на нижней поверхности заростка, а не на взрослых растениях, как у мха, внутри защитных органов образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Нижняя поверхность заростка плотно прижата к земле. Под заростком задерживаются капельки росы или дождевой воды. По воде сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам. Происходит оплодотворение. Из яйцеклетки после оплодотворения развивается зародыш, который сразу начинает прорастать. У проростка развивается корешок, углубляющийся в почву, и стебелек с листом. Со временем проросток превращается в многолетний мощный папоротник.

Таким образом, у папоротников имеется как бы два поколения. Одно из них - мощные многолетние растения с большими перистыми листьями, на которых созревают споры. Это бесполое поколение.

Другое поколение - половое - представляет собой маленькие заростки, живущие короткий срок. Чередование поколений проявляется не только у папоротников. Два поколения - половое и бесполое - характерны для высокоорганизованных растений.

Родственны папоротникам хвощи и плауны. Они размножаются спорами, имеют стебли, листья и корни.

Хвощи напоминают маленькие зеленые елочки. Это многолетние травянистые растения с длинными ветвящимися корневищами, зимующими в почве. Одни хвощи растут на полях, другие - в лесу или около водоемов.

Рано весной вы не встретите зеленых «елочек» полевого хвоща. Они появляются только летом. Весной от корневища отрастают вверх прямые побеги кремовой окраски, лишенные зеленых листьев. На верхушке побегов расположены спороносные колоски, в которых созревают споры. А летом отрастают зеленые побеги. У других хвощей спороносные побеги не отличаются от зеленых с чешуйчатыми мутовчато расположенными листьями.

Рис. 169.
Развитие папоротника. На желтом фоне показано бесполое поколение, на белом половое.

Растут хвощи чаще всего на участках с влажной кислой почвой. Там, где встречаются хвощи, почва обычно нуждается в известковании. На такой почве культурные растения без предварительного внесения извести будут расти плохо.

Плауны чаще всего встречаются в сосновых борах. У растений длинный ползучий стебель с множеством веточек, покрытых мелкими листочками. Летом у плаунов на прямостоячих побегах развиваются колоски, из которых высыпается мелкий желтый «порошок» - созревшие споры. Из колосков этого растения собирают споры, которые сдают в аптеки. Спорами пересыпают пилюли.