Хвощевидные растения (хвощи)

Хвощевидные растения современной наукой относятся к отделу папоротникообразных споровых растений. Именно они были одними из первых живых организмов, появившихся на нашей планете.

Ранее представители этого отдела играли значительную роль в растительном покрове планеты, еще в каменноугольном периоде.

На сегодняший день сохранились только некрупные травянистые растения, которых в общей численности насчитывается около 20 видов, и к которым относятся полевых, луговые, болотные хвощи и многие другие.

Строение хвощей

В научной среде название этого отдела переводится с латинского как «лошадиная грива», и эти растения действительно напоминает часть этого животного, а точнее, его хвост, что получило отображение в русской версии названия.

Хвощевидные представляют собой высшие травянистые растения споровой формы, и у них, как и у всех растений, имеется в наличии несколько составляющих:

• стебель,
• ллиства,
• корневая система,
• ткани развитого уровня:
• фотосинтезирующие,
• проводящие,
• механические,
• покровные.

В жизненном цикле этого растения лидирующее значение имеет именно бесполое поколение (спорофит), которое осуществляется при помощи спор или частей растения, а половое размножение (заросток) организовано при помощи гамет, в обязательном порядке сопровождается наличием жидкой среды. Эти два вида размножения у растений этого одела чередуются.

Современные типы хвощей относятся к многолетним травянистым формам, и, как правило, их основным характерным признаком принято считать строгое разделение побега и формирование узлов, от которых произрастают зубовидные листья. У основания узла эти листья срастаются и формируют своеобразное влагалище: в таких узлах можно найти клетки образовательной ткани и именно они принимают активное участие в процессе вставочного роста растения. Ребристый стебель растения обеспечивает выполнение функции фотосинтеза: в его середине существует значительное количество полостей, в которых располагаются вода и кислород.

Хвощевидные растения снабжены и подземной корневой системой. Их корневище точно также, как и стебель, разделяется на междоузлия.

Спорофит хвощевидных растений как правило является зелеными побегами, которые внешне весьма напоминают собой молодой побег сосны. А вот форма гаметофита у хвощей существует отдельно и напоминает зеленую пластинку.

Тело хвоща состоит из стебля, у которого имеется выраженное разделение с строгим чередованием узлов и междоузлий, и из осевого органа которого формируются (непосредственно в узлах) чешуйчатые листья.

Благодаря весьма развитой корневой системе, снабженной клубнями либо придаточными корнями, хвощ заслужил репутацию сорняка, поскольку она в значительной степени затрудняет организацию борьбы с этим видом растений. Но именно она помогает ему весьма стойко переносить различного рода пожары.

Листья хвощевидных растений

Подавляющее большинство всех представителей флоры нашей планеты обладают зелеными листьями. И хвощевидные растения не являются исключением, но для современных хвощей листья являются характерным признаком: своеобразные листовые пластины в значительной степени редуцированы до темных, порой зеленых или даже бесцветных, зубцов, а яркое и выраженное влагалище представляет собой единый, сросшийся в общий пленочный организм устройство.

В целом для хвоща характерны зеленые, длинные и узкой формы веера, расположенные мутовками, причем это как-раз не листья, а только боковые побеги: пушистые, напоминающие молоденькие елки, которые можно встретить и на полях, и на дорогах.

Нужно понимать, что для репродуктивной системы таких растений характерным признаком можно считать наличие специфических органов размножения – стробил в форме колосков, а спороносные зоны сформированы только у отдельных видов.

Современные виды хвощей отличаются спорангиофорами щитковой формы, а вот древние их виды отличались существенным разнообразием форм (за исключением привычной листовидной).

Тот же привычный и распространенный вид хвощевых растений, хвощ полевой, отличается наличием двух форм побегов: первые, получившие название весенние, не способны организовывать фотосинтез и является носителем для спороносных колосков; а вот летний является как раз вегетативным.

Следовательно, побеги хвоща как представителя этого отдела можно разделить на два типа:

• спороносные,

Такие побеги представляют собой стебли из узлов и междоузлий, украшенные на вершине сформированным колоском с чешуйчатыми листьями, чьи зубчики расположены прямо в основании узлов, а узлы спрятаны под объединенными влагалищами.

• вегетативные,

Такие побеги представляют собой высокие стебли зеленого цвета с небольшими узкими мутовками боковых стеблей, необходимые для фотосинтеза. Листва на таких побегах отличается чешуйчатой формой и является сросшейся, снаружи заметны только зубчики и пластины зеленого оттенка.

Стебель хвощевидных растений

Хвощи невозможно перепутать с другими видами. Это связано с тем, что их стебель всегда формируется в членистой форме, и состоит из узлов и междоузлий, сменяющихся между собой. И как раз в подобных узлах можно найти редуцированные бурые листья в форме зубцов. И здесь же есть боковые веточки, так же формирующие мутовки.

Сам же стебель и его междоузлия не снабжены ни листьями, ни другими формами и ввиду отсутствия листвы процесс фотосинтеза проходит за счет главного стебля и боковых веток, поэтому они интенсивно окрашены в зеленый оттенок.

Внутри стебель хвоща полый и отличается ребристой поверхностью, поскольку в его коре можно обнаружить достаточное количество кристаллов кремнезема.

Хвощевидные растения являются многолетними, причем наземные побеги способны как отмирать ежегодно (касательно некоторых видов), так и зимовать в зеленом состоянии. В любом случае, постоянно живую форму способно поддерживать только развитое корневище под землей и его почки становятся стартом для новых надземных образований растения. А поскольку кожица стенок стебля наполнена кремнеземом, его ребристость и жесткость повышена, а процесс фотосинтеза, который осуществляет преображение энергии света в связь всех веществ в стеблях и ветвях, обеспечивает хвощу еще более значительную плотность.

Ткани хвощевидных растений

Хвощевидные растения относятся к отделу высших многолетний травянистых растений споровой формы. Их побеги, состоящие из выраженных члеников и узлов с мутовчато-сформированными листьями, обеспечены хорошо сформированной тканью проводящего типа:

• ксилема,
• флоэма.

Укоренение в почве у эти х растений происходит за счет длинных и мощных корневищ, усиленных придаточными корнями.

Вся площадь поверхности надземного стебля хвощевидных растений покрыта продольными гребнями и бороздами, которые предназначены скрывать массированное скопление устьиц, обеспечивающих растению газообмен.

Эпидермис хвощевидных обычно прикрыт восковой кутикулой, под которой располагается слой кремнезема, и именно кремнеземом же насквозь пропитаны стенки клеток растений; подобная структура тканей позволяет хвощу усилить прочность побегов, а также изменить количество потерь жидкости.

Относительно тканевой структуры хвощевидных… Некоторые из них обладают особыми системами, или спорангиофорами, которые несут спорангии. Именно их мутовки формируют спороносные зоны в области стебля, такие зоны чередуются с вегетативными листьями.

Признаки и характеристика хвощей

Наряду с древовидными папоротниками, именно хвощовые виды растений принимали активное участие в формировании каменноугольных лесов.

Причем и от современных, и от уже исчезнувших растений хвощовые резко отличаются наличием побегов из отдельных сегментов и узлов. Именно эта специфика строения побегов растений этого отдела подарила им название «Членистые», именно такие междоузлия с легкостью раскладывается на составляющие. Подобная членистость сформирована за счет мутовчатого листорасположения, дополненного существованием в самых нижних участках растения междоузлий интеркалярной меристемы. Это формирование обеспечивает процесс разламывания на составляющие.

Хвощевидные являются достаточно своеобразным отделом растений и наличие достаточного количества вегетативных признаков приближает их к злаковым.

Их конкурентоспособность среди других папоротникообразных объясняется большим количеством усовершенствований вегетативной системы, к которым можно отнести следующие моменты:

• наличие членистого стебля, растущего в узлах (так же, как и злаки);
• армирование эпидермы при помощи кремнезема;
• облегчение показателя веса стебля. Здесь роль играет наличие центральной полости;
• большое количество тяжей, увеличивающих прочность растения и стебля за счет механической ткани;
• формирование воздухоносных полостей, гарантирующих возможность снабжения кислородом подземных структур растения;
• наличие сосудистой системы наподобие покрытосеменных видов;
• споры с удлиненными образованиями (элатеры), крыльями для возможности распространения с использованием силы ветра.

За счет особенностей хвощевидных растений, еще с давнего каменноугольного периода, они поддерживают свое доминирование в отдельных биоценозах (в первую очередь то касается водоемов).

Хвощи обладают еще одной особенностью: у таких растений имеются в наличии разнополые заростки, развитие которых в мужскую или женскую сторону четко предопределяется окружающим пространством. Здесь прослеживается четкая тенденция: плохие условия среды способствуют развитие именно мужских заростков.

Подобными чертами хвощевидные растения представляют собой своеобразную переходную степень относительно равноспоровости в сторону типичного показателя разноспоровости.

Классифицирующей чертой многих хвощевидных можно назвать существование спорангиофоров – структур, несущих спорангии; они существенно отличаются от привычных спорофиллов других растений такого рода (бессемянных) по своей структуре. Их мутовки попросту образуют спороносные зоны в области стебля, которые перемежаются стандартными листьями, либо посажены на острия осей, формируя стробилы (спороносные колоски) нескольких типов:

• Чистые, в состав которых входят исключительно спорангиофоры,
• Смешанные, имеющие в своем составе как спорангиофоры, так и стерильную листву.

Значение хвощевидных растений

Основными территориями произрастания хвощовых являются заболоченный или кислый грунт, леса. Хвощ является существенной составляющей травостоя.

Хвощевидные растения относятся к влаголюбивым, и зачастую являются проблемой пастбищ и полей, однако, с другой стороны, они способны в достаточной степени быстро предотвращать такое явление, как эрозия почвы.

Некоторые из хвощей обладают достаточной ядовитостью, но, тем не менее, является трудноискоренимой сорной травой, несмотря на то, что тот же полевой хвощ является лекарственным растением. Издавна хвощ использовался именно в народной медицине как отличное средство против отеков, при некоторых проблемах с кровообращением и как действенное мочегонное лекарство: с этой целью применяются его зеленые побеги.

А в осенний и зимний период хвощевидные растения способны служить неплохим кормом для некоторых животных (оленей и кабанов), несмотря на твердость стебля из-за большого уровня содержания кремнезема, так что хвощ можно признать полноценным звеном в пищевой цепочке.

Некоторые виды хвощовых растений из современной флоры по большей своей части определяются в качестве сорняков, которые еще и обладают значительными ядовитыми свойствами. Так, на пастбищах, где появляются эти растения, порой можно столкнуться с отравлением домашних животных.

Случайное употребление подобных растений могут стать причиной летального исхода – по этой причине сенокосные территории, где появляется хвощ, со временем просто перестают применятся по прямому назначению.

Значение хвощевидных растений в деятельности человека на сегодняшний день можно признать существенным исключительно с области фармакологии. Благодаря его медицинским свойствам хвощевидные нашли широкое применение среди медиков и народных целителей – обычно их активно применяют в качество мочегонных и кровеостанавливающих препаратов. Также эти средства используются как ранозаживляющее и вяжущее средство, а также общеукрепляющий ресурс; хвощ может отлично послужить при сердечной недостаточности, регулируют водно-солевой обмен. Если говорить о составах и сборах с его участием, хвощ способен лечить гипертонию и даже подагру.

Весенние побеги хвоща с удовольствием применятся в кулинарии, в свежей или вареной форме, а также являются отличным ингредиентом для соусов или начинки, несмотря на то, что общая масса хвощей все-таки несъедобна. Обычно в пищу используют именно молодые колоски или крахмалистые корневища.

Виды хвощевидных растений

Отдел хвощевидных вмещает примерно около трех десятков видов, которые широко известны и в Африке, и в Америке (как Северной, так и Южной), в Евразии и даже Арктике: от болотного до древовидного, лугового, пестрого, ветвистого и многих других видов).

Полевой хвощ

Особенно активно распространяется такой вид, как полевой хвощ – растение, обладающее разветвленным стеблем, мощным корнем (даже с придаточными корнями). Особенностью хвоща является наличие нескольких видов побегов:

• весенних, являющихся генеративными – они длинной около 20 см и формируются из зимующих почек, располагающихся на подземных побегах. Подобные побеги обеспечивают функцию размножения.

Такие побеги полностью лишены хлорофилла и обладают коричневым окрасом чешуйчатых листьев без особого разветвления, которые располагаются в мутовчатом порядке на стебле. На их концах сформируются колоски, где проходит развитие спор. Побеги после развития спор попросту засыхают.

• летних, или вегетативных, которые насыщенны хлорофиллом. Их боковые ветви также располагаются мутовчато: листья у них отсутствуют, и сам процесс фотосинтеза протекает непосредственно в стебле. Такие побеги выполняют функцию роста.

Подобные побеги обеспечивают накопление питательных веществ запасного плана непосредственно в подземных частях – клубнях, являющихся системой вегетативного размножения.

Рост хвощей (здесь они сходны со злаковыми) напоминает процесс раздвижения подзорной трубы, за что хвощи и называют в науке членистостебельными.

Представители хвощей

Лесной хвощ

Луговой хвощ

Болотный (водный) хвощ

Зимующий (садовый декоративный или японский хвощ)

Речной (топяной хвощ)

Камышовый хвощ

Большой (гигантский) хвощ

Ветвистый хвощ

Пестрый хвощ

Жизненный цикл хвощевидных растений

Обычно хвощевидные растения представляют собой полевой сорняк многолетней формы, который зимует в форме клубня, обладающего хорошим запасом необходимых веществ, образующихся в нем.

Ранней весной вырастают бледно-розовые спороносные побеги, вырастающие их корневища высотой приблизительно около 20 см с прямостоящими и неветвистыми стеблями с сочной сердцевиной и резкими междоузлиями и узлами. Листья растений обычно недоразвитые, некрупные и узкие, срастающиеся в трубку и формирующие мутовки.

Побег оканчивается спороносным колоском, ось которого покрыта листьями в видоизмененной форме, которые получили название споролистиков. На таких листьях обычно формируются спорангии, в уже в них образуются споры. По внешнему виду все споры одинаковы, а вот физиологически могут иметь существенные различия. Обычно споры снабжены элатерами, лентовидными придатками, которые обеспечивают спорам возможность удерживаться вместе. А в момент созревания спор эти придатки попросту распрямляются и споры разбрасываются.

Если условия благоприятны, то разбросанные споры прорастают и из них вырастает двуполые или раздельнополые заростки (в зависимости от окружающих условий среды). Такие архегонии и антеридии глубоко погружены в заросток и его ткани: антеридии являются источником практически двух сотен сперматозоидов, а посредством воды они попадают в яйцеклетку, формируя зародыш, а из него уже произрастает взрослый спорофит.

После процесса созревания спор побеги, на которых они созревают, отмирают и вместо них формируются вегетативные побеги спорофита с использованием корневища. Их стебли ветвистые и обладают ослабленными чешуйчатыми листьями. Их основная задача обеспечивать наличие питательных веществ для корневища прозапас.

Именно так и половое и бесполое поколение хвощевидных растений отлично существуют самостоятельно.

Размножение хвощевидных растений

Хвощевидные, так же, как и плауны, способны размножаться тремя способами:

• вегетативным путем,
• бесполым путем,
• половым путем.

Вегетативный способ размножения хвощей обеспечивается с участием подземных побегов, или клубней, а бесполое размножение проводится с помощью спор, которые формируются в спорангиях колосков. Когда спорангии (а, точнее, их оболочка) лопаются, то споры получают возможность рассеяться по поверхности. Сами споры схожи по внешнему виду, но отличаются по своему функционалу: они бывают мужскими и женскими и такие зародки представляют собой половое поколение растения. Именно внутри зародка формируется гаметы (мужские и женские). И когда мужская гамета, сперматозоид, сливается с женской (яйцеклетка), то происходит образование зиготы, из которой формируется зародыш, и как последствие – новое растение.

В весеннее время у хвоща формируются спороносные побеги, которые несут в себе спороносные колоски. Именно этот побег и несет ответственность за половое размножение, и именно к нему крепится система спороношения.

Спороносная система отличается от вегетативных побегов сформированным стробилом, или видоизмененным побегом укороченной формой, который служит многим высшим растения для процесса размножения. Именно стробил несет специализированные листья, служащие для формирования спорангиев, т.е. органов бесполого размножения.

Хвощевидные растения – видео