§ 15. Плауны. Хвощи. Папоротники

Определения и обозначения

Плаун — споровое растение с ползучими и прямостоячими побегами, мелкими листьями и спороносными колосками. Ползучий побег растёт по поверхности, а вертикальные побеги поднимаются над землёй. По сочетанию этих признаков плаун можно узнать среди других споровых растений. Колоски служат местом, где находятся спороносные части.

Хвощ — споровое растение с членистыми побегами, мелкими листьями в узлах и подземным корневищем. Членистый стебель разделён на заметные участки, похожие на соединённые звенья. Листья у него маленькие и располагаются там, где соединяются части стебля. Эти особенности помогают отличить хвощ от растения с крупными листьями.

Папоротник — споровое растение с корнями, подземным стеблем-корневищем и крупными листьями, которые называют вайями. Корневище может быть скрыто в почве, поэтому над землёй чаще всего видны листья. Вайи нередко рассечены на небольшие части, а спорангии у многих папоротников заметны снизу. Форма листьев и расположение спорангиев помогают определить группу.

Спорангий — орган, в котором образуются споры. У плаунов спороносные органы связаны с колосками, у хвощей они находятся в спороносных образованиях на побегах, а у папоротников часто собраны группами на нижней стороне вай. Поэтому спорангий нельзя путать с целым колоском или листом. Это понятие помогает понять, где растение образует клетки для размножения.

Как это устроено

Плауны, хвощи и папоротники относят к высшим растениям, потому что их тело разделено на органы и состоит из тканей. Но семян у них нет: новые растения начинаются со спор. Спора образуется в специальном органе, а не внутри плода или семени. Поэтому эти группы называют высшими споровыми растениями.

У плауна ползучий побег помогает растению занимать пространство, а от него вверх поднимаются прямостоячие побеги. На побегах расположены многочисленные мелкие листья, которые выглядят иначе, чем крупные листья папоротника. На верхушках некоторых побегов появляются спороносные колоски. В них размещены спороносные части со спорангиями, поэтому колосок — не отдельный спорангий, а образование, объединяющее такие части.

Хвощ начинает рост от подземного корневища, которое является стеблем, а не корнем. Из его почек развиваются надземные побеги, и так растение может появляться снова после неблагоприятного времени года. Стебель разделён на узлы и участки между ними, поэтому выглядит членистым. Мелкие листья собраны в узлах, и это сочетание признаков удобно для распознавания хвоща.

У папоротника под землёй находится корневище, от которого отходят настоящие корни и крупные листья-вайи. Корневище помогает растению сохраняться и выпускать новые листья, а корни поглощают воду и закрепляют растение в почве. На нижней стороне вай у многих папоротников образуются группы спорангиев. Такое расположение позволяет найти места образования спор, не принимая их за отдельные семена.

Размножение всех трёх групп связано со спорами. Сначала споры созревают в спорангиях, затем высвобождаются и рассеиваются; так растение может распространяться на новые места. Если условия подходят, спора прорастает и начинает развитие нового растения. Для этого не требуется образование семени, но необходимы благоприятные условия среды.

Сравнение плаунов, хвощей и папоротников

Чтобы определить растение, сравни сначала форму побега и листьев, а затем проверь, где находятся спороносные органы. Один признак может встретиться у разных растений, поэтому надёжнее учитывать несколько особенностей сразу. Помни также, что корневище есть у хвощей и папоротников, но само по себе оно не позволяет различить эти группы.

Разбор задач

Задача 1

Растение имеет мелкие листья, ползучий побег и спороносный колосок на верхушке. Нужно определить его группу. Начнём с того, что мелкие листья встречаются не только у плаунов, поэтому одного этого признака недостаточно. Сопоставим все признаки из условия с особенностями групп.

1. Отмечаем ползучий побег: он характерен для плаунов.
2. Проверяем мелкие листья: они тоже подходят плауну.
3. Учитываем спороносный колосок на верхушке побега — это дополнительный характерный признак плауна.

Ответ: это плаун. Вывод основан не на одном признаке, а на их сочетании: ползучем побеге, мелких листьях и спороносном колоске.

Задача 2

Сравним хвощ и папоротник по строению побега и расположению спороносных органов. Обе группы размножаются спорами, поэтому этот общий признак не помогает выбрать между ними. Для точного сравнения нужно посмотреть на стебель, листья и место, где образуются споры. Так мы используем несколько признаков, а не только способ размножения.

1. У хвоща над землёй видны членистые побеги, а маленькие листья находятся в узлах.
2. У папоротника от подземного корневища отходят крупные листья-вайи.
3. У папоротника группы спорангиев обычно располагаются на нижней стороне вай; у хвоща спороносные органы связаны со спороносными образованиями на побегах.
4. Сопоставляем наблюдения: членистый стебель указывает на хвощ, а крупные вайи со спорангиями снизу — на папоротник.

Ответ: хвощ узнают по членистому стеблю и мелким листьям в узлах, папоротник — по крупным вайям и группам спорангиев на их нижней стороне. Способ размножения у них общий, поэтому для различения нужны признаки строения.

Задача 3

У растения обнаружены крупные рассечённые листья, а на их нижней стороне — группы спорангиев. Определим группу растения и объясним образование спор. Рассечённые листья сами по себе могут быть разной формы, поэтому важно учесть также положение спорангиев. Эти признаки вместе позволяют сделать вывод.

1. Крупные листья папоротника называются вайями.
2. На нижней стороне вай у папоротников часто собраны группы спорангиев.
3. Внутри спорангиев образуются споры, которые затем высвобождаются и рассеиваются.
4. При благоприятных условиях спора прорастает и даёт начало новому растению.

Ответ: это папоротник. Споры формируются в спорангиях, собранных группами на нижней стороне вай, а затем могут распространиться и прорасти.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что плауны, хвощи и папоротники размножаются семенами. Так можно подумать, потому что семена часто называют способом размножения растений в целом. Но у этих групп образуются споры, а семян нет. Проверь себя: если речь идёт о спорангиях и спороносных органах, размножение связано со спорами.

Ошибка: называть спороносный колосок спорангием. Колосок заметен целиком, поэтому его легко принять за один орган образования спор. На самом деле колосок включает спороносные части, а спорангий — отдельный орган внутри этой системы. Чтобы проверить ответ, спроси себя, обозначает ли слово целое образование или место, где непосредственно образуются споры.

Ошибка: считать корневище корнем. Оно находится под землёй, и из-за этого его путают с корнем. Однако корневище — подземный побег, от которого отходят корни и могут развиваться новые побеги. Если на подземной части есть признаки стебля, например почки, это помогает узнать корневище.

Ошибка: считать листья всех трёх групп одинаковыми. У плаунов и хвощей листья мелкие, а у папоротников крупные вайи. Путаница возникает, если запомнить только то, что все растения споровые. Сравнивай размер и строение листьев вместе с побегом: так легче отличить группы.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в строении плаунов, хвощей и папоротников, нужно различать основные органы растения: корень, стебель и лист. Это особенно полезно для понимания того, что корневище — подземный побег, а не корень. Также вспомни, что спора служит для размножения и расселения, но не является семенем. Сравнение споровых растений с семенными помогает увидеть разнообразие растений и понять, как по-разному они размножаются.

Что запомнить

• Плауны, хвощи и папоротники — высшие споровые растения.
• У плаунов мелкие листья и спороносные колоски.
• У хвощей членистые побеги и подземное корневище.
• У папоротников крупные листья называют вайями.
• Споры образуются в спорангиях.
• Корневище — подземный побег, а не корень.