Отдел Хвощевидные

Определения и обозначения

Хвощевидные — отдел высших споровых растений, к которому относятся хвощи. Их объединяют членистые побеги, мелкие листья и размножение спорами, а не семенами. Эти признаки позволяют отличать хвощи от других растений и понимать, как они устроены и размножаются.

Членистый побег — побег, разделённый на узлы и междоузлия. Узлы — участки, где крепятся листья и могут отходить боковые ветви, а междоузлия — части стебля между соседними узлами. Такое устройство помогает распознать хвощ и увидеть, как на его стебле расположены ветви.

Корневище — подземный побег, который растёт в почве и отличается от корня наличием узлов и почек. От него отходят настоящие корни и надземные побеги. Корневище помогает хвощу пережить неблагоприятные условия и восстановить надземную часть.

Спороносный колосок — образование на верхушке спороносного побега, в котором формируются споры. Споры служат для размножения хвоща и распространения растения. Колосок не является цветком: у хвощей цветков и семян нет.

Как это устроено

Хвощ узнают по стеблю, который разделён на узлы и междоузлия. В узлах заметны мутовки — группы листьев или боковых ветвей, отходящих от стебля на одном уровне. Листья у хвоща мелкие, чешуевидные, поэтому основную зелёную массу создают ветви. Такое сочетание признаков помогает отличить хвощ от растений с широкими листьями и неразделённым стеблем.

Под землёй хвощ образует корневище, которое может сохраняться, когда надземные побеги отмирают или условия становятся неблагоприятными. На корневище есть почки, из которых вырастают новые надземные побеги, а также участки, от которых отходят корни. Запасы питательных веществ и защищённое положение под землёй помогают растению пережить неподходящее время. Поэтому новый побег может появиться не только из споры, но и из уже существующего корневища.

Весенние спороносные побеги у многих хвощей бледные и не имеют боковых ветвей. На их верхушке развивается спороносный колосок, поэтому такие побеги служат для образования и распространения спор. Позже появляются зелёные побеги с мутовками боковых ветвей. Зелёная окраска связана с наличием хлорофилла: с его помощью побег использует свет для образования питательных веществ и поддерживает жизнь растения.

Попав в подходящее место, спора прорастает и даёт начало заростку — небольшому поколению растения. На заростке образуются мужские и женские половые клетки. Мужская клетка может достичь яйцеклетки только при наличии воды, например тонкой водной плёнки на поверхности заростка. Без воды оплодотворение не происходит, поэтому хвощам для размножения подходят влажные места.

После оплодотворения из яйцеклетки развивается зародыш, а затем новое растение хвоща. Оно постепенно становится самостоятельным и образует споры, которые могут дать начало новым заросткам. В жизненном цикле сменяются два поколения: спороносное растение и заросток, на котором образуются половые клетки. Такое чередование объясняет, почему из споры сначала развивается не взрослый хвощ, а особая стадия жизненного цикла.

Основные признаки хвоща

Таблица помогает сначала узнать хвощ по строению побега, а затем связать его признаки с размножением. При сравнении растений обращайте внимание не только на стебель, но и на корневище, колосок и условия оплодотворения. Так легче отличить признаки самого растения от этапов его жизненного цикла.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке показано растение с полым членистым стеблем и мелкими листьями, собранными в мутовки. Определите, к какому отделу оно относится, и назовите два признака.

1. Сначала выделим признаки, указанные в условии: стебель членистый, листья мелкие и расположены мутовками.
2. Сопоставим их с характерным строением хвоща: у него есть узлы и междоузлия, чешуевидные листья и мутовки боковых ветвей.
3. Эти признаки указывают на хвощевидные. Полый стебель может поддержать вывод, но достаточно назвать два основных признака из условия.

Ответ: растение относится к отделу Хвощевидные; его признаки — членистый стебель и мелкие листья, собранные в мутовки.

Задача 2. Сравните два побега одного хвоща: бледный весенний без боковых ветвей и зелёный летний с мутовками ветвей. Определите, какой из них спороносный, и объясните различие их функций.

1. Сравним внешний вид побегов: бледный весенний побег не несёт боковых ветвей, а зелёный летний имеет их мутовки.
2. Вспомним, что у многих хвощей спороносные побеги появляются весной и несут колосок со спорами.
3. Зелёная окраска летнего побега показывает, что он участвует в фотосинтезе — образовании питательных веществ с помощью света.

Ответ: спороносный побег — бледный весенний, его функция связана с образованием спор. Летний зелёный побег обеспечивает питание растения.

Задача 3. Споры хвоща попали на сухую почву и проросли, но новое растение не образовалось. Объясните, на каком этапе жизненного цикла возникло препятствие и почему.

1. После прорастания спора образует заросток, поэтому появление заростка ещё не означает, что возникло новое растение.
2. На заростке формируются половые клетки, и для продолжения цикла нужна встреча мужской клетки с яйцеклеткой.
3. Мужская клетка перемещается к яйцеклетке при наличии воды. На сухой почве такого перемещения не произошло, поэтому оплодотворение не состоялось.

Ответ: препятствие возникло на этапе оплодотворения. Спора проросла, но без воды на заростке не произошло слияния половых клеток и новое растение не развилось.

Типичные ошибки

Ошибка: считать спороносный колосок цветком. Колосок действительно связан с размножением, поэтому его можно принять за цветок. Но у хвощей нет цветков и семян: в колоске образуются споры. Проверка простая: выясните, формируются ли семена; если нет, называть колосок цветком нельзя.

Ошибка: называть корневище корнем. Оба находятся под землёй, поэтому их легко перепутать. Корневище — это побег с почками и узлами, от которого отходят корни и надземные побеги. Чтобы проверить себя, спросите, что образуется непосредственно из этой части: новые побеги указывают на корневище.

Ошибка: путать весенний спороносный побег с летним зелёным. Оба принадлежат одному растению, но выглядят и работают по-разному. Весенний побег связан со спорами, а зелёный летний образует питательные вещества. Сверяйте сезон, окраску и наличие боковых ветвей, а не только принадлежность к хвощу.

Ошибка: полагать, что из споры сразу вырастает взрослый хвощ. Спора сначала даёт начало заростку, на котором появляются половые клетки. Эту ошибку допускают, пропуская одну из стадий жизненного цикла. Проверьте последовательность: спора, заросток, оплодотворение при наличии воды, новое растение.

Связь с другими темами

Для изучения хвощей пригодятся знания о строении побега и корня, а также о различии между споровым и семенным размножением. Хвощевидных можно сравнивать с папоротниковидными и плауновидными: все они относятся к высшим споровым растениям, но имеют свои особенности строения. Жизненный цикл хвоща помогает понять чередование поколений у растений. Эти знания также связаны с представлениями об эволюции растительного мира.

Что запомнить

• Хвощевидные — высшие споровые растения.
• Их побеги имеют узлы и междоузлия.
• Листья хвоща мелкие и обычно собраны в мутовки.
• Корневище — подземный побег, связанный с образованием новых побегов.
• Споры образуются в спороносных колосках.
• Для оплодотворения на заростке необходима вода.