§ 21. Плауны. Хвощи. Папоротники

Определения и обозначения

Плауны — древние споровые растения с ползучими и прямостоячими побегами, покрытыми мелкими листьями; у многих видов спорангии собраны в колоски на верхушках побегов. Спорангий — место, где образуются споры. По виду побега и колосков можно распознать плаун и понять, как он размножается.

Хвощи — споровые растения с членистыми стеблями и мутовками боковых ветвей; спорангии находятся в спороносных колосках. Членистость означает, что на стебле заметны узлы и участки между ними. Эти признаки помогают отличить хвощ от других растений.

Папоротники — споровые растения с крупными листьями, которые называют вайями; у многих видов спорангии расположены группами на нижней стороне вай. Вайя — лист папоротника с хорошо заметной пластинкой. Осмотр нижней стороны листа помогает обнаружить места образования спор.

Споры — клетки, с помощью которых плауны, хвощи и папоротники размножаются и расселяются. Они не являются семенами и не образуются в цветках. С их помощью растение может распространяться на новые места.

Как это устроено

Плауны, хвощи и папоротники относятся к высшим споровым растениям. Слово «высшие» указывает, что их тело разделено на органы и ткани, а «споровые» — что они размножаются спорами. Цветков и семян у них нет, поэтому появление нового растения связано не с семенем, а со спорами и дальнейшими этапами развития.

Споры образуются в спорангиях, но расположены они у разных групп растений по-разному. У многих плаунов и хвощей спорангии собраны в спороносные колоски, тогда как у многих папоротников они объединены в группы на нижней стороне вай. Такое расположение позволяет находить спороносные части, наблюдая за побегом или листом.

Папоротник растёт из корневища — подземного побега, от которого развиваются корни и листья-вайи. Молодой лист свёрнут, потому что ещё растёт и разворачивается; затем его части постепенно расправляются. Поэтому по виду молодой вайи можно заметить, что она находится на ранней стадии развития, а не является отдельным органом.

У хвоща стебель состоит из заметных узлов и междоузлий, а боковые ветви отходят от узлов мутовками, то есть располагаются вокруг стебля на одном уровне. Такое строение помогает узнать хвощ по внешнему виду. У некоторых видов весенний побег образует споры, а летний остаётся зелёным; побеги отличаются, потому что выполняют разные задачи.

Плауны, хвощи и папоротники часто встречаются там, где достаточно влаги. Вода нужна им для оплодотворения — процесса, при котором участвуют половые клетки и начинается развитие нового организма. Поэтому влажность влияет не только на то, где растут эти растения, но и на возможность их размножения.

Сравнение плаунов, хвощей и папоротников

Чтобы определить растение, сначала сравните побег и листья, а затем найдите спороносную часть. Не делайте вывод только по одному признаку: полезно проверить и форму побега, и место, где расположены спорангии. В таблице слово «часто» или «у многих видов» напоминает, что признак может быть не у каждого представителя группы.

Разбор задач

Задача 1. Определите по описанию растение: его стебель членистый, а боковые ветви отходят от узлов мутовками. Нужно воспользоваться признаками строения побега, а не предполагать вид растения только по месту его произрастания. Сравним оба указанных признака с особенностями споровых растений.

1. Найдём, что сказано о стебле: он членистый, то есть на нём различимы узлы и междоузлия.
2. Проверим расположение боковых ветвей: они отходят от узлов мутовками.
3. Сопоставим признаки: именно так описано характерное строение хвоща.

Ответ: это хвощ. Вывод основан сразу на двух признаках его побега.

Задача 2. На нижней стороне крупного листа обнаружены группы бурых образований. Нужно определить растение и объяснить значение этих образований. Цвет и место находки помогают заметить их, но решающим признаком будет расположение групп на нижней стороне крупного листа.

1. Назовём крупный лист папоротника: его называют вайей.
2. Сравним описание с местом расположения спорангиев: у многих папоротников они собраны группами на нижней стороне вайи.
3. Определим роль образований: в спорангиях формируются споры.

Ответ: это папоротник, а бурые группы — скопления спорангиев, в которых образуются споры. Это не семена.

Задача 3. Сравните плаун, хвощ и папоротник по строению побегов и месту образования спор. Заполните таблицу по наблюдениям и описаниям. Важно разнести сведения по двум отдельным признакам: как выглядит растение и где у него находятся спороносные части.

1. Для плауна запишите ползучие и прямостоячие побеги с мелкими листьями; у многих видов спорангии собраны в колоски.
2. Для хвоща укажите членистый стебель и боковые ветви, отходящие мутовками; спорангии находятся в спороносных колосках.
3. Для папоротника отметьте крупные листья-вайи; у многих видов группы спорангиев расположены на нижней стороне листа.

Ответ: заполненная таблица должна показывать различия в побегах и сходство в размножении спорами. Сведения о месте образования спор записывайте отдельно от описания внешнего вида.

Типичные ошибки

Ошибочно называть споры семенами. Такое сравнение может появиться потому, что и споры, и семена связаны с появлением новых растений, но это разные образования: споры возникают без цветков и плодов. Чтобы проверить себя, спросите, образовались ли семена в цветке; у плаунов, хвощей и папоротников их нет.

Бурые группы на нижней стороне вайи иногда принимают за семена, потому что они заметны на листе и связаны с размножением. На самом деле это группы спорангиев, где формируются споры. Проверьте место находки и название растения: у папоротника эти образования расположены на листе, а не являются семенами.

Спороносный колосок можно принять за цветок из-за его формы и расположения на верхушке побега. Но он не образует семян, а служит местом размещения спорангиев со спорами. Если сомневаетесь, выясните, что именно образуется в этой части растения: споры или семена.

Неверно считать, что все побеги хвоща одинаковы. Так думают, если наблюдают растение только в один сезон и не сравнивают его побеги. У некоторых видов весенние спороносные побеги отличаются от летних зелёных; проверяйте, к какому сезону относится описание.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, полезно знать, чем растения отличаются от других организмов и какие функции выполняют их основные органы. Строение клеток и способы размножения помогают понять, что такое спора и как она участвует в расселении растений. Эти знания пригодятся при изучении разнообразия растений и их приспособлений к условиям среды: например, можно связать потребность в воде с местами, где встречаются споровые растения.

Что запомнить

• Плауны, хвощи и папоротники размножаются спорами.
• Споры образуются в спорангиях.
• У многих плаунов и хвощей спорангии собраны в спороносные колоски.
• У многих папоротников группы спорангиев расположены на нижней стороне вай.
• Крупные листья папоротника называют вайями.
• Для оплодотворения этим растениям необходима вода.