Каким способом размножается полевой хвощ

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 растения.

Весной первыми у хвоща полевого появляются спороносные побеги, заканчивающиеся спороносными колосками. Стебель у них коричневого цвета, хлорофилл 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 2018-2021

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

Каким способом размножается полевой хвощ

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:

• стебли;
• листья;
• корневища — как вертикальные так и горизонтальные (истинные);
• стробилы.

Строение хвоща полевого. Ботаническая иллюстрация К. М. М. Линдмана, общественное достояние

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:

• преобладание в жизненном цикле диплоидного спорофита;
• гомоспоровость — внешне все их споры одинаковы, но различны физиологически;
• наличие спорофиллов особого строения — спорангиофоров ;
• чёткое отличие спорофиллов от трофофиллов;
• наличие подвижных многожгутиковых сперматозоидов;
• зависимость оплодотворения от внешней жидкой воды;
• ребристые стебли метамерного строения со вставочным ростом: длинные междоузлия чередуются с узлами, в узлах находится вставочная меристема. Стебли хвощей бывают как фотосинтезирующими, так и нефотосинтезирующими;
• чешуйчатые мелкие сильно редуцированные, сросшиеся в трубку листья, расположенные в узлах стеблей мутовками. Листья — это не та часть, которую мы ими считаем, от узлов мутовками, как иголки у ели, отходят не листья, а боковые побеги. Из-за редукции листьев, фотосинтез происходит в стеблях;
• наличие в оболочках клеток эпидермы и механической ткани кроме крахмала ещё и кремнезёма. Он играет защитную и механическую роль. Поддерживает растение и уменьшает степень поедания его животными.

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:

• снаружи расположена эпидерма, состоящая из клеток с сильно утолщёнными стенками и устьиц из четырёх клеток;
• ниже лежит первичная кора, построенная из механической и фотосинтезирующей тканей, в состав которых входят живые клетки;
• одно или два кольца однослойной эндодермы;
• проводящая система, представленная артростелой. Ксилема закладывается в трёх центрах, она состоит из трахеид, а флоэма построена из ситовидных элементов и паренхимы. В узлах же в ксилеме есть и своеобразные сосуды.

Стебель хвоща под микроскопом.
Источник: https://prezentacii.org/prezentacii/prezentacii-po-biologii/143540-pobeg.html

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.

• У хвоща полевого наблюдается диморфизм побегов: весной из почек на корневище образуются розоватые побеги без хлорофилла, высотой около 20 см. Питаются они за счёт накопленных в корневище питательных веществ. Их функция — спороношение. К лету эти побеги отмирают.
• Летние побеги — зеленые, образуются на корневище. (У других хвощей вегетативные и спороносные побеги могут не отличаться).
• Листья очень мелкие, в виде зубчиков. Влагалища листьев срастаются вместе, образуя общее пленчатое влагалище. Это защита меристематических узлов.
• Ассимиляция происходит не в листьях (из-за их сильной редукции), а в побегах. Различают: главные, боковые и видоизменённые подземные побеги (корневища). На некоторых корневищах образуются клубеньки с крахмаллом.
• Корни хвоща полевого могут располагаться ярусами: поверхностные и глубинные корни. Происхождение корней — как у плаунов, их условно называют «придаточными».
• Полый стебель имеет ребрышки, содержащие механическую ткань, и ложбинки, где сосредоточены устьица.
• Эпидерма пропитана кремнеземом. Первичная кора представлена фотосинтезирующей паренхимой и механическими тканями с содержащими кремнезём клетками. Во внутренней части коры — воздухоносные полости.
• Проводящие пучки — закрытые коллатеральные. В узлах проводящие пучки делятся на три ветви: две из них сливаются, одна идет в лист.

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…

Источник