Отдел Хвощевидные

Определения и обозначения

Отдел Хвощевидные — споровые сосудистые растения, для которых характерны членистые побеги и мелкие листья, расположенные мутовками. Сосудистые ткани проводят воду и растворённые вещества по растению, а споры позволяют ему размножаться без семян. Эти признаки помогают отличать хвощи от других групп растений.

Корневище — подземный побег хвоща, от которого отходят корни и надземные побеги. В отличие от корня, корневище имеет узлы и почки, способные дать начало новым побегам. Оно нужно растению для возобновления роста и накопления запасов.

Спороносный колосок — образование на верхушке весеннего побега, в котором находятся спорангии со спорами. Спорангии — это вместилища, где споры формируются и созревают. Колосок нужен для размножения и помогает собрать спороносные образования на верхушке побега.

Элатеры — лентовидные выросты оболочки спор, помогающие им распространяться. Их положение меняется при изменении влажности, поэтому споры легче отделяются друг от друга и рассеиваются. Так элатеры повышают вероятность того, что спора попадёт в подходящее место.

Как это устроено

Стебель хвоща разделён на узлы и междоузлия: узел — место прикрепления частей побега, а междоузлие — участок между соседними узлами. От узлов отходят боковые ветви, собранные в мутовки, то есть расположенные вокруг стебля на одном уровне. Листья тоже находятся мутовками, но они сильно уменьшены и часто срастаются у основания. Такое строение позволяет узнать хвощ по побегу, даже если мелкие листья почти незаметны.

Корневище растёт в почве и образует корни, которые поглощают воду и минеральные вещества, а также надземные побеги. В его почках могут развиваться новые побеги, поэтому растение способно возобновлять рост после неблагоприятного периода. В корневище откладываются запасающие вещества, которые поддерживают растение, когда условия для роста ухудшаются. Благодаря этому надземные части могут отмирать или изменяться по сезонам, а подземная часть сохраняется.

Весной у многих хвощей появляются специальные спороносные побеги. На их верхушке находится колосок со спорангиями, поэтому такой побег прежде всего связан с образованием спор. Летний побег обычно зелёный и несёт мутовки боковых ветвей. Хлорофилл — зелёное вещество, улавливающее свет, — позволяет ему фотосинтезировать и создавать органические вещества для растения.

Внутри спорангиев созревают споры, после чего они высыпаются из колоска и разносятся. Распространение нужно растению, чтобы споры могли оказаться вдали от материнского хвоща и найти подходящие условия. На оболочке спор есть элатеры, которые помогают им отделяться и рассеиваться. Если спора попадёт во влажное место, она может прорасти и дать начало небольшому половому поколению.

На половом поколении образуются мужские и женские половые клетки. Для оплодотворения мужская клетка должна переместиться к женской, и у хвоща это происходит при наличии воды. После оплодотворения развивается новое растение, которое постепенно становится самостоятельным. Поэтому вода необходима не для образования спор в колоске, а для одного из последующих этапов размножения.

Сравнение весеннего спороносного и летнего зелёного побегов хвоща

Сравнивайте побеги сразу по нескольким признакам: времени появления, окраске и наличию колоска. Колосок указывает на спороношение, а зелёные боковые ветви — на фотосинтез. Оба побега относятся к одному растению и выполняют разные сезонные функции.

Разбор задач

Задача 1. На побеге хвоща обнаружены узлы, междоузлия и расположенные мутовками боковые ветви. Назовите признаки, по которым растение можно отнести к хвощевидным. Нужно сопоставить наблюдаемое строение с характерными признаками группы, а не делать вывод по одному слову из условия.

1. Узлы и междоузлия показывают, что побег членистый. Это один из основных признаков хвощей.
2. Мутовчатое расположение боковых ветвей также характерно для хвощевидных. У представителей этой группы листья мелкие и тоже располагаются мутовками.
3. Сопоставляем признаки: членистый побег и мутовки ветвей подходят к описанию хвоща. Если на растении заметны мелкие мутовчатые листья, это дополнительно подтверждает вывод.

Ответ: растение можно отнести к хвощевидным по членистому побегу с узлами и междоузлиями и по мутовчатому расположению боковых ветвей; характерны также мелкие листья в мутовках.

Задача 2. Весной нашли побег хвоща с колоском на верхушке, а летом — зелёный разветвлённый побег. Объясните, чем различаются их функции. В условии названы два сезона и два разных строения побегов, поэтому сначала определяем, какой из них образует споры, а какой фотосинтезирует.

1. Колосок на верхушке весеннего побега содержит спорангии. Значит, этот побег участвует в образовании спор и размножении.
2. Зелёная окраска летнего побега связана с наличием хлорофилла. Его боковые ветви помогают фотосинтезировать и образовывать органические вещества.
3. Различие функций не означает, что перед нами разные растения. Весенний и летний побеги — сезонные части одного хвоща.

Ответ: весенний побег образует и распространяет споры, а летний зелёный побег преимущественно фотосинтезирует.

Задача 3. Споры хвоща попали на влажную почву, но затем участок высох. Объясните, на каком этапе жизненного цикла вода необходима и почему высыхание может помешать размножению. Важно различить прорастание споры и оплодотворение: это последовательные этапы, и вода нужна не для одного и того же процесса.

1. Во влажных условиях спора может прорасти и дать начало половому поколению. На нём формируются мужские и женские половые клетки.
2. Для оплодотворения мужская клетка должна добраться до женской. Вода нужна ей для перемещения.
3. Если участок высох, половым клеткам может не хватить водной среды для встречи. Поэтому оплодотворение не произойдёт и новое растение не разовьётся.

Ответ: вода необходима для оплодотворения после развития полового поколения. Высыхание мешает мужской клетке достичь женской, поэтому размножение может прерваться.

Типичные ошибки

Считать, что споры образуются на летних зелёных ветвях, — ошибка: их формируют спорангии спороносного колоска. Так думают, потому что летом на растении особенно заметны крупные ветвистые побеги. Проверьте себя: ищите колосок на верхушке весеннего побега, а не принимайте зелёные ветви за место спороношения.

Корневище иногда принимают за корень, поскольку обе части находятся под землёй. Но корневище — подземный побег с узлами и почками, а корни отходят от него и не имеют таких побеговых частей. Чтобы проверить ответ, спросите себя, может ли эта подземная часть образовать новые надземные побеги: это свойство корневища.

Весенний и летний побеги могут показаться разными растениями из-за разной окраски и внешнего вида. На самом деле это сезонные побеги одного хвоща: один связан со спороношением, другой — с фотосинтезом. Проверка простая: оба побега развиваются от общего корневища.

Споры нельзя называть семенами, хотя и те и другие могут дать начало новому растению. Спора не содержит зародыша и запаса питательных веществ, характерных для семени, и хвощи семян не образуют. Если сомневаетесь, вспомните: споры созревают в спорангиях, а семена формируются у семенных растений.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в строении хвоща, нужно различать корень и побег, а также знать понятия узла и междоузлия. Понимание фотосинтеза объясняет, почему зелёный летний побег важен для растения. Сравнение хвощей с мхами и папоротниками помогает увидеть общие особенности спорового размножения и смены поколений, а также различия между группами растений. Эти знания пригодятся при изучении эволюции растений и их приспособлений к жизни на суше.

Что запомнить

• Хвощевидные — сосудистые споровые растения.
• Надземные побеги хвоща членистые.
• Листья мелкие и расположены мутовками.
• Корневище — подземный побег.
• Споры образуются в спорангиях спороносного колоска.
• Для оплодотворения необходима вода.