§ 21. Плауны. Хвощи. Папоротники

Определения и обозначения

Плаун — споровое растение с ползучими и приподнимающимися побегами, мелкими листьями и спороносными колосками. Ползучий побег растёт по поверхности и помогает растению разрастаться. По сочетанию таких побегов с колосками можно узнать плаун.

Хвощ — споровое растение с членистыми побегами; его споры образуются в спороносных колосках на верхушках побегов. Членики — части стебля между заметными узлами. Это строение служит подсказкой, когда нужно отличить хвощ от других растений.

Папоротник — споровое растение с крупными листьями-вайями, на нижней стороне которых обычно находятся скопления спорангиев. Вайя — это лист папоротника, а не цветок или стебель. Осмотр нижней стороны вай помогает найти образования, в которых созревают споры.

Спорангий — образование, в котором созревают споры, служащие для размножения и расселения растения. Спорангии бывают собраны вместе, например в колоски или группы на листьях. Зная этот термин, можно точно описать, где растение образует споры.

Как это устроено

Плауны, хвощи и папоротники относятся к высшим споровым растениям: у них есть органы и ткани, но нет цветков и семян. Органы помогают растению выполнять разные задачи: побеги и листья участвуют в жизни растения, а спорангии образуют споры. Цветок и семя — способы размножения других групп растений, поэтому их отсутствие отличает эти три группы. Название «споровые» связано с тем, что новые растения начинают развитие из спор.

У плаунов споры созревают в спорангиях, собранных в колоски, а ползучие побеги помогают растению разрастаться. Колосок объединяет спороносные образования в заметную часть побега, поэтому споры развиваются не поодиночке на всём растении. Ползучий побег может продолжать рост в стороны и занимать новое место. Так плаун и размножается спорами, и постепенно расширяет занимаемую площадь.

У хвоща побег разделён на узлы и междоузлия: узлы — места соединения частей, а междоузлия — участки между ними. Такое строение делает стебель характерным и помогает сразу узнать растение. На верхушке спороносного побега находится колосок, где созревают споры. Размещение спор на верхушке помогает отличить спороносный побег хвоща от его остальных частей.

У папоротников крупные листья называются вайями, и именно на них располагаются спороносные образования. Спорангии обычно собраны в группы на нижней стороне вайи, поэтому их проще заметить, если посмотреть на лист снизу. Внутри спорангиев созревают споры, которые могут отделиться и распространиться. Так листья папоротника связаны не только с жизнью растения, но и с его размножением.

Попав в подходящие условия, спора прорастает и даёт начало маленькому растению. На нём образуются половые клетки — клетки, участвующие в размножении. Чтобы мужская половая клетка достигла женской, необходима вода; без неё оплодотворение не происходит. После оплодотворения может развиваться новое растение, поэтому путь от споры до взрослого растения проходит через несколько этапов.

Сравнение плаунов, хвощей и папоротников

Сначала сравните форму побегов и листьев, затем найдите, где расположены спороносные образования. Если есть узлы и междоузлия, это признак хвоща; крупные вайи указывают на папоротник. Ползучие побеги с мелкими листьями и колосками характерны для плаунов.

Разбор задач

Задача 1

У растения членистый стебель с узлами и междоузлиями, а на верхушке побега расположен спороносный колосок. Нужно определить группу растения. Для этого достаточно сопоставить признаки побега и расположение колоска с особенностями известных групп.

1. Отмечаем членистый стебель: он разделён на узлы и междоузлия.
2. Проверяем второй признак: спороносный колосок расположен на верхушке побега.
3. Сопоставляем оба признака: такое сочетание характерно для хвощей.

Ответ: это хвощ. Мы опирались не на один общий признак, а на сочетание членистого стебля и верхушечного колоска. Именно вместе они позволяют уверенно определить группу.

Задача 2

На нижней стороне крупных листьев растения видны бурые скопления. Нужно выяснить, что это за образования и к какой группе относится растение. Обратим внимание и на место скоплений, и на размер листьев, а не только на их цвет.

1. Определяем, что крупные листья папоротника называются вайями.
2. Вспоминаем, что на нижней стороне вай обычно находятся группы спорангиев.
3. Делаем вывод: бурые скопления — это группы спорангиев, а растение относится к папоротникам.

Ответ: бурые скопления — группы спорангиев, растение — папоротник. Они могут казаться пятнами, но это не цветы и не семена. Их расположение на нижней стороне вай служит важной подсказкой.

Задача 3

Сравните плаун, хвощ и папоротник по строению побегов и расположению спороносных образований. Затем объясните, почему все три растения относят к споровым. Для ответа разделим сравнение на две части: внешние признаки и способ размножения.

1. У плауна отмечаем ползучие побеги и спороносные колоски.
2. У хвоща находим членистые побеги и колоски на верхушках спороносных побегов; у папоротника — крупные вайи со спорангиями снизу.
3. Сравниваем способ размножения: у всех трёх групп споры созревают в спорангиях, а цветков и семян нет.

Ответ: группы различаются побегами, листьями и местом расположения спороносных образований. Общий признак — размножение спорами. Поэтому плауны, хвощи и папоротники относятся к споровым растениям.

Типичные ошибки

Ошибка — считать споры семенами. Их путают потому, что и спора, и семя могут дать начало новому растению. Но у споры нет зародыша и запаса питательных веществ, характерных для семени; проверьте себя вопросом, есть ли у образования эти части.

Спороносные колоски иногда называют цветками, потому что они находятся на верхушках побегов и заметны. Однако цветки образуют растения, у которых есть цветки и семена, а колоски плаунов или хвощей содержат спорангии. Чтобы не ошибиться, спросите себя, созревают ли внутри образования споры.

Вайи папоротника можно принять за цветы или стебли из-за их необычной формы. Но вайя — это крупный лист, на нижней стороне которого могут находиться спорангии. Проверка простая: если речь идёт о листе папоротника и на нём расположены группы спорангиев, это вайя, а не цветок.

Не следует думать, что спора сразу превращается во взрослое растение. Такое представление возникает, если пропустить промежуточную стадию развития. Из споры сначала появляется небольшое растение, на котором образуются половые клетки; проверьте себя, вспомнив, что для оплодотворения нужна вода.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что у растений есть органы и что размножение может происходить разными способами. Эти знания помогают сравнить споровое размножение с размножением растений, у которых есть семена. Так становится понятнее, почему наличие споры ещё не означает, что перед нами семенное растение.

Плауны, хвощи и папоротники связывают изучение мхов с темой семенных растений и разнообразия растительного мира. При сравнении можно искать, какие органы есть у разных растений и чем различаются способы размножения. Такие признаки помогают не просто запоминать названия, а распределять растения по группам.

Что запомнить

• Плауны, хвощи и папоротники размножаются спорами.
• У этих растений нет цветков и семян.
• Споры образуются в спорангиях.
• У плаунов спорангии часто собраны в спороносные колоски.
• Хвощи узнают по членистым побегам.
• У папоротников спорангии обычно расположены группами на нижней стороне вай.
• Для оплодотворения у этих растений необходима вода.