Отдел хвощевидные общая характеристика и значение. Хвощ полевой Что такое хвощи в биологии

Хвощ полевой или Хвощ обыкновенный (лат. Equisétum arvénse ) - вид многолетних травянистых растений рода Хвощ, семейства Хвощёвые (Equisetaceae ). В переводе с латинского языка название этого растения означает «конский хвост», из-за внешних сходств. Лингвисты русской филологии также заметили сходства «хвоща» со словом «хвост». В народе хвощ называют: конский хвост, оловянная трава, метелка, кошачий глаз, толкачик, швабра-трава. Хвощ полевой является вредоносным сорняком, он засоряет все культуры в лесостепной и лесной полосе. Для произрастания предпочитает кислый и хорошо увлажненный грунт. В засушливых условиях хвощ полевой уходит в овраги или луга, где не представляет никакой угрозы. Распространен хвощ обыкновенный практически по всей территории Евразии (в умеренных, тропических и субтропических регионах), в Северной Америке, от Аляски и Канады до южных штатов США.

Описание хвощ полевой

Стебли растения полые, членистые, средняя высота — около 50 см. На узлах стеблей находятся зубчатые влагалища. Хвощ полевой образует плодущие и бесплодные стебли, внешне они отличаются. Плодущие стебли не ветвистые, сочные, красноватого цвета, до 25 см высотой, они появляются ранней весной. Плодущие стебли имеют на верхушках по одному удлиненному колоску, которые состоят из щитковидных листочков. Эти листочки располагаются на мелких ножках и несут мешочки со спорами. Бесплодные стебли развиваются немного позже, они выше плодущих практически в два раза, ветвистые, жесткие, с ребристыми влагалищами. Бесплодные стебли имеют зеленый окрас и четырехугольные ветви.

В силу того, что хвощ полевой – бесцветковое растение, он размножается спорами. Споры – крайне мелкие, шаровидные образования. Споры высыпаются на почву из мешочков, которые раскрываются в колоске, и в виде зеленого порошка разносятся ветром. Каждая спора оснащена гигроскопическими придатками. При прорастании споры образуют предростки, которые имеют либо женские органы с яйцеклетками, либо мужские со сперматозоидами. После оплодотворения из яйцеклетки развивается новое растение. Молодой хвощ формирует отросток, который углубляется вертикально в почву, образуя корневище, после перезимовки.

Ранней весной, начиная с марта, споры созревают и со временем плодущие стебли отмирают.

Хвощ полевой способен размножаться вегетативным способом, благодаря подземным побегам-корневищам, которые дают бесплодные стебли. Горизонтальное корневище углубляется в землю от 60 см до нескольких метров, в зависимости от слоев почвы. Абсолютно все части хвоща полевого, от корневищ до стеблей, состоят из суставов и с легкостью разламываются на границах этих суставов. Даже маленькие обрывки способны дать начало новым побегам.

Хвощ полевой меры борьбы

В борьбе с хвощом полевым необходимо прибегнуть к осушке влажных и сырых почв прокладкой дренажа или открытыми канавами. Незаменимой будет также углубленная перепашка грунта с использованием известкования и обогащение почвы минеральными солями и навозом. В случае залегания корневищ ниже пахотного слоя, все мероприятия в борьбе с хвощем должны быть направлены на истощение подземных частей и создание неблагоприятных для их развития условий. Очень эффективным будет уничтожение стеблей прополкой, скашиванием, лущением, обработкой химическими веществами (хлоратами).

Хвощ полевой использование

Хвощ полевой обладает богатым химическим составом, благодаря которому это растение оказывает на организм человека лечебное действие. Хвощ обыкновенный оказывает кровеостанавливающее, вяжущее, мочегонное, ранозаживляющее, противовоспалительное, бактерицидное, противоглистное и общеукрепляющее действие. В качестве сырья для лекарственных средств используют бесплодные весенние стебли (именно траву хвоща). Сырье необходимо собирать летом, высушивая в естественных условиях под навесом, на чердаке или в специальных сушилках при температуре 40-50°С. Заготовки хранятся до четырех лет.

Отвары и настои хвоща рекомендуется употреблять при желчнокаменной болезни, внутренних кровотечениях, при диарее. В качестве компрессов и примочек отвары используют при лечении конъюнктивитов, фурункулов, язв, дерматитов, лишаев. При легочных заболеваниях лечебные свойства хвоща полевого окажут целебное действие. Хвощ полевой применяют при бронхитах, кашле, туберкулезе. Как ополаскиватель ротовой полости хвощ рекомендуется при воспалении десен и при лечении ангин. Путем проведения ряда экспериментов было установлено, что хвощ обыкновенный способствует снижению уровня сахара при сахарном диабете.

Для укрепления костей, зубов, волос, ногтей стоит использовать лекарственные средства из хвоща. Хвощ полевой прекрасно лечит угри, делает кожу гладкой и эластичной.

Несмотря на все целебные свойства, хвощ имеет противопоказания в применении. Нельзя употреблять хвощ в любых формах во время беременности и в период лактации, при заболеваниях почек. Перед началом лечения нужно обязательно проконсультироваться со специалистами и врачами.

Сферы применения хвоща полевого довольно обширны. Его используют для полировки мебели (порошок из стеблей содержит большое количество кремнезема). Для окраски шерсти также используют хвощ, шерсть после покраски становится желтого и зеленого цвета. В растениеводстве и цветоводстве отвар хвоща полевого используется для профилактики целого ряда заболеваний садовых растений и для повышения сопротивления вредителям и грибным болезням (черная пятнистость роз, мучнистая роса, ржавчина, клещи). Приготовленный отвар сохраняет свои целебные свойства на протяжении двух недель.

Хвощ полевой фото

Введение

Отдел Хвощеобразные (Sphenophyta, или Equisetophyta ), в прошлом разнообразный не только на видовом, но и на родовом и семейственном уровнях, ныне включает единственный род Equisetum . В нем выделяют всего около 30 видов, история которых прослеживается с начала мелового периода. Некоторые из них, такие как из тропиков, достигают 8 м в высоту и 4 см в диаметре. Но большинство видов имеют небольшие размеры – до 30 см в высоту и 0,5–2 см в диаметре. Хвощи являются сосудистыми растениями, способными к половому размножению посредством спор, образующихся в спорангиях на концах стеблей. В клеточных стенках хвощей содержатся гранулы кремнезема, который они аккумулируют из почвенного раствора, что придает их стеблям жесткость и вертикальную устойчивость.

Хвощи издавна использовались в народной медицине как кровоостанавливающее и мочегонное средство. Некоторые виды, например хвощ зимующий (Equisetum hiemale ), эпидермис которых особенно богат кремнеземом, использовались для полировки стен.

Распространены хвощи практически по всему земному шару – от тропиков до полярных широт. Экология их также разнообразна – от залитых водой болот до сухих песков и скальных пород (рис. 1).

Рис. 1. Экологические крайности хвощей: А – на скалистом субстрате; Б – на болоте

Внешнее строение

Все современные хвощи являются травянистыми многолетними растениями. Они имеют прямостоячий надземный стебель, развитую сеть подземных корневищ. Стебли и корневища расчленены на узлы и междоузлия, в связи с этим хвощеобразных часто называют членистостебельными (рис. 2). Внешне они отдаленно напоминают бамбук. Узлы стеблей окружены редуцированными чешуевидными листьями, которые называются микрофиллами, и мутовками ветвей (рис. 3). Листья не несут фотосинтетической функции и имеют бурый цвет. Зато клетки стебля и веточек богаты хлорофиллом. Стебли имеют моноподиальное ветвление, они полые внутри. На верхушке стебля хвоща образуются спороносные органы – стробилы (рис. 4). Надземные побеги хвощей отмирают на зиму. Однако среди хвощей есть и вечнозеленые виды, например, хвощ зимующий – Equisetum hiemale ).

Рис. 3. Узлы стеблей хвоща с мутовками веточек (А) и редуцированными листьями (Б)

Рис. 5. Вегетативное размножение хвоща: А – внешний вид; Б – вид под микроскопом

Как и другие растения, хвощи способны к вегетативному размножению. Оно осуществляется посредством молодых побегов, образующихся в узлах корневищ или в нижних узлах стебля (рис. 5).
В междоузлиях стеблей могут образовываться и корневища, если по какой-либо причине они вступили в контакт с грунтом.

Анатомия

На верхушке стебля находится апикальная меристема, осуществляющая верхушечный рост. Как и у других сосудистых растений, листья и веточки у хвощей образуются из апикальной меристемы. Кроме того, интеркалярная меристема обеспечивает вставочный рост в узлах растения. Из нее образуются клетки, которые наращивают стебель не только в высоту, но, радиально (рис. 6). Поэтому он никогда не имеет строго цилиндрической формы – диаметр узлов всегда немножко меньше диаметра междоузлий (рис. 7).

На поперечном срезе междоузлия видно, что оно имеет большую центральную полость, окруженную корой, в которую вписаны многочисленные пучки сосудов (рис. 8). В узле, напротив, центральная полость отсутствует, а его анатомическое строение сходно со строением стеблей других сосудистых растений (рис. 9). Клетки склеренхимы богаты лигнином. В клетках хлоренхимы содержится хлорофилл. Клетки эпидермиса имеют толстую кутинизированную оболочку. Поверхность его шероховатая из-за гранул кремнезема. Они располагаются правильными рядами, так что образуются гребни и бороздки между ними. В бороздках располагаются устьица (рис. 10). Их строение сходно со строением устьиц других сосудистых растений.

Рис. 8. Анатомическое строение междоузлия

Рис. 10. Устьице на поперечном срезе эпидермиса

Пучки сосудов располагаются под кремнеземистыми гребнями. Они состоят из флоэмы и ксилемы (рис. 11, 12). Стела с таким строением называется эустелой.

Генеративные органы

На верхушке вегетативных побегов у хвощей находятся спорангии, собранные в стробилы (рис. 4).

Рис. 13. Зрелый стробил хвоща: А – внешний вид; Б – продольный разрез

Отдельные спорангии относительно крупные и удлиненные. Они собраны на щитковидных спорангиофорах, или спорофиллах (рис. 13). На каждом спорофилле с внутренней стороны содержится по 5–10 спорангиев – мешочков со спорами (рис. 14). Так как споры хвощей одного размера и из них вырастают бисексуальные заростки, их относят к равноспоровым растениям. Споры имеют сферическую форму и по экватору окружены элатерами – специальными гигроскопическими нитями (рис. 15). В жаркий летний день, при низкой влажности воздуха, в открывшихся спорангиях элатеры спор находятся в скрученном состоянии. Однако, стоит влажности воздуха чуть повыситься (например, после дождя), элатеры распрямляются и катапультируют споры наружу. Попав на влажную почву, споры прорастают (рис. 16).

Вырастающий из споры заросток гаплоиден. Он имеет ризоиды и способен к фотосинтезу. На заростке со временем появляются женские (архегонии) и мужские (антеридии) органы размножения. После оплодотворения яйцеклетки, находящейся в архегонии, из зиготы вырастает молодой спорофит, дающий начало новому членистостебельному растению.

Плауны, хвощи, папоротники представляют группу первых наземных растений. Несмотря на то что возникли они более 400 млн лет тому назад, эти растения получили достаточное распространение и в современный период. Строение плаунов, хвощей и папоротников, особенности их жизнедеятельности и биологическое значение будут рассмотрены в нашей статье.

Выход растений на сушу

Существует теория, что все живые организмы, в том числе и растения, возникли в водной среде. Первыми из них были водоросли. С течением времени условия окружающей среды значительно изменились, и водорослям пришлось приспосабливаться к перенесению длительных периодов засухи. В итоге они дали начало первым наземным растениям. Даже в школьном курсе ботаники папоротники, хвощи, плауны (6 класс) рассматриваются как выходцы на сушу.

Вымершей группой первых наземных растений являются представители отдела риниофитов. Их невысокие побеги были лишены листьев и вильчато ветвились. А вместо корней риниофиты имели ризоиды, с помощью которых прикреплялись к субстрату.

Плауны, хвощи, папоротники - высшие споровые растения

Современные споровые растения имеют более сложное и совершенное строение. Плауны, хвощи, папоротники, как и все представители данной систематической группы, образованы настоящими тканями. Благодаря их появлению и стал возможен выход растений на сушу. Ткани образуют органы: корень и побег. В этом их основное отличие от низших растений, которые состоят из неспециализированных клеток.

Размножение данных организмов происходит с помощью клеток бесполого размножения - спор. Попадая в почву, они прорастают.

Понятие о жизненном цикле

У всех высших споровых растений происходит сложный жизненный цикл. Это период между двумя одинаковыми фазами развития. Именно он обеспечивает непрерывность жизни определенного биологического вида. В жизненном цикле споровых растений наблюдается чередование поколений - полового и бесполого. Иногда они отличаются друг от друга внешне.

Растение, на котором формируются споры, представляет собой бесполое поколение. Оно является преобладающим у моховидных. Из споры вырастает особь полового поколения - гаметофит. Основные различия плаунов, хвощей и папоротников заключаются в его преобладании.

Рассмотрим каждый из отделов высших споровых растений более подробно.

Отдел плауновидных

Это вечнозеленые травянистые растения, произрастающие во влажных местах. В большинстве случаев они являются многолетними. Плауны имеют ползучие стебли, которые вильчато ветвятся. На них по спирали крепятся мелкие листья.

Корневую систему образуют дополнительными корнями, отходящими прямо от стеблей. В области верхушек побегов находятся чешуйки, которые представляют собой видоизмененные листья. На них располагаются органы бесполого размножения - спорангии.

Особенности строения хвощей

Современные виды хвощей также являются многолетними травянистыми растениями. Их характерным признаком является четкое разделение побега на узлы, к которым прикрепляются зубовидные листья. У основания они срастаются, образуя своеобразное влагалище. В узлах располагаются клетки образовательной ткани, за счет которой происходит вставочный рост хвощей в высоту. Подземным органом хвощей является корневище, также разделенное на междоузлия. Функцию фотосинтеза у этих растений выполняет ребристый стебель. Внутри него находится много полостей, заполненных водой и кислородом.

Спорофит хвощей представляет собой зеленые побеги, внешне похожие на небольшие молодые сосны. А гаметофит существует отдельно и имеет вид зеленой пластинки. Один из самых распространенных видов этого отдела - хвощ полевой - имеет два типа побегов. Первый еще называют весенним, он не способен осуществлять фотосинтез и несет спороносные колоски. Летний, зеленого цвета, - вегетативный.

Общая характеристика папоротниковидных

Чем отличаются папоротники от хвощей и плаунов? Ответ очевиден. Этот отдел является самым многочисленным и разнообразным, а его современные представители имеют более сложное строение по сравнению с хвощами и плаунами. Среди 10 тысяч видов, произрастающих в данное время, встречаются и травы, и кустарники, и деревья.

Группа равноспоровых папоротниковых представлена водными обитателями - это сальвиния плавающая и Они свободно держатся на поверхности водоемов с небольшим течением. В тропиках распространен водный папоротник азолла, который образует симбиоз с цианобактериями, способными усваивать атмосферный азот.

Разноспоровые папоротники произрастают во влажных и тенистых лесах. Их типичными представителями являются орляк обыкновенный, щитовник мужской, и другие виды.

Именно о таких растениях ходит удивительная легенда, что нашедший в ночь на Ивана Купала цветок папоротника будет наделен удивительным даром - научится понимать язык всех живых существ. Однако с точки зрения биологии это невозможно. Высшие споровые растения, в том числе и папоротники, не образуют цветков и плодов.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники

Высшие споровые растения уже давно заняли свою нишу в природе и жизни человека. Папоротники являются частью большого количества используются для создания декора ландшафтов и как лекарственные растения. Но самая важная роль этих растений в природе заключается в образовании ценного полезного ископаемого - каменного угля.

В древности все споровые были гигантскими деревьями. Отмирая, их стволы в условиях недостатка кислорода и большом давлении слоев земли превратились в уголь.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники, с легкостью можно представить на примере медицины. Все они являются ценными лекарственными растениями. Например, хвощ полевой обладает кровоостанавливающим и мочегонным действием. Один из представителей отдела плауновидных - - используется в качестве средства для борьбы с алкоголизмом.

Споры этих растений издавна применяют для изготовления пиротехнических изделий. В фармацевтической промышленности плауны также используют для обсыпания таблеток и для изготовления детской присыпки.

Основное же значение высших споровых растений заключается все-таки в Это ценное полезное ископаемое издавна является важным источником энергии, поскольку при его сгорании выделяется большое количество тепла. Электроэнергетика многих стран базируется именно на этом сырье.

Таким образом, плауны, хвощи, папоротники представляют собой группу высших споровых растений, которая широко представлена ископаемыми и древними видами. Они являются первыми выходцами на сушу, что стало возможным благодаря появлению более прогрессивных черт строения: тканей и органов.

Папоротникообразные — это большая группа высших растений. В состав папоротникообразных входят три отдела: папоротниковидные, хвощевидные и плауновидные.

Папоротникообразные очень разнообразны по внешнему виду, но все они имеют вегетативные органы — корень, побег (стебель и листья) и размножаются спорами. Папоротник никогда не цветёт, это всего лишь поэтический вымысел. Листья папоротника растут верхушкой. Молодые листья не распустившиеся полностью улиткообразно закручены.

Хвощи — это многолетние травянистые корневищные растения, похожие на маленькие ёлочки. И листья, и боковые побеги хвощей располагаются в мутовках.

Строение папоротника

Что делать. Рассмотрите спороносящее растение папоротника. Зарисуйте его внешний вид и подпишите части растения.

Что делать. На нижней поверхности листа папоротника найдите бурые бугорки, в них находятся спорангии со спорами.

Что наблюдать. Рассмотрите спорангии под микроскопом.

Подготовить к отчёту. Рисунки: внешнее строение папоротника и скопление сорусов под микроскопом. Ответить на вопросы: какая корневая система у папоротника? Как растут листья? Обоснуйте принадлежность папоротников к высшим споровым растениям.

Строение хвощей

Что делать. Рассмотрите внешнее строение весеннего побега хвоща полевого. Найдите корневище, корень, стебель, пленчатые (чешуевидные) листья. На верхушке побега рассмотрите спороносный колосок.

Что делать. Рассмотрите летний побег хвоща полевого. Найдите корневище, стебель и мутовки листьев, расположенные на боковых побегах.

Для хвощевидных характерно наличие побегов, состоящих из четко выраженных члеников (междоузлий) и узлов с мутовчато расположенными листьями. К хвощевидным принадлежат травянистые растения со стеблем длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Древовидные формы, достигавшие высоты 15 м, а диаметра более 0,5 м, вымерли.

Характерной чертой хвощевидных является наличие у них своеобразных несущих спорангии структур - спорангиофоров. Подавляющее большинство хвощевидных - равноспоровые растения.

Размножение

Половое поколение - гаметофит (заросток). На гаметофитах образуются антеридии и архегонии. В антеридиях развиваются многожгутиковые сперматозоиды, а архегониях - яйцеклетки. Оплодотворение совершается при наличии капельно-жидкой воды, и из зиготы без периода покоя вырастает спорофит.

Классификация

Из хвощевидных ныне существует один класс хвощовые (или эквизетопсиды). Из семейства хвощовых наиболее распространен род хвощ. Хвощи часто составляют значительный процент травостоя лугов и заболоченных мест; распространены на кислой почве. Род объединяет около 30 видов; в нашей стране распространены 4, в Украине - 9. Наиболее часто, встречается у нас хвощ полевой, хвощ луговой, хвощ болотный, хвощ топяной и хвощ лесной.

Хвощ

Травянистое растение, имеющее однолетние надземные побеги. Небольшое количество видов вечнозеленые. Размеры стеблей хвощей сильно варьируют: встречается карликовые растения со стеблем высотой 5-15 см и диаметром 0,5-1 мм и растения со стеблем длиной в несколько метров (у хвоща многощетинкового стебель достигает длины 9 м). Хвощи тропических лесов достигают высоты 12 м. Подземная часть - корневище, ползущее, ветвистое, в котором могут откладываться питательные вещества (образуются клубни) и которое служит органом вегетативного размножения. Надземные побеги нарастают верхушкой. Летние побеги - вегетативные, ветвистые, ассимилирующие, состоят из члеников, с хорошо развитыми междоузлиями. От узлов ответвляются мутовчато расположенные и также расчлененные ветви. Листья малозаметные, срастаются в зубчатые влагалища, которые одевают нижнюю часть междоузлия. В клетках эпидермы стебля часто откладывается кремнезем, поэтому хвощи - плохой корм.

Весенние побеги - спороносные, неассимилирующие, неветвистые, на их верхушке образуются спороносные колоски. После созревания спор побеги отмирают. Споры шаровидные, с четырьмя пружинистыми лентами, зеленоватые, прорастают в заростки, однополые - мужские или женские. Бывают случаи, когда антеридии и архегонии зозникают на одном заростке. Из оплодотворенной яйцеклетки вырастает предросток, а затем - взрослый хвощ.