§ 15. Плауновидные. Хвощевидные

Определения и обозначения

Плауновидные — группа высших споровых растений, к которой относятся плауны. У них есть корни, стебли и мелкие листья, но нет цветков и семян; размножаются они спорами. По этим признакам плаунов можно отличить от мхов и семенных растений, например от сосны.

Хвощевидные — группа высших споровых растений с членистыми побегами и мелкими листьями. Их стебель разделён на узлы и междоузлия, а листья часто собраны вокруг узлов. К хвощевидным относятся, например, хвощ полевой и хвощ лесной; характерное строение побега помогает узнать их.

Спороносный колосок — верхушечное образование из спороносных листьев, на которых развиваются спорангии. Он не является цветком: в нём нет лепестков и семязачатков. Колосок собирает спороносные органы в одном месте и помогает распознавать побег, участвующий в размножении.

Спорангий — орган, в котором образуются споры. Когда споры созревают, они выходят из спорангия и могут попасть в подходящие условия. Знание этого термина помогает не путать место образования спор с самой спорой.

Как это устроено

У плауна есть ползучий побег, который стелется по поверхности почвы, и отходящие от него прямостоячие побеги. Ползучая часть помогает растению разрастаться и закрепляться, а прямостоячая поднимает листья и спороносные колоски. От побегов отходят корни, поглощающие воду и минеральные вещества из почвы. Мелкие листья расположены на стебле, поэтому плаун не похож на цветковое растение с крупными листьями, цветками и семенами.

На спороносных листьях плауна развиваются спорангии, внутри которых формируются споры. Такие листья часто собраны в колосок на верхушке побега. Благодаря этому спороносные органы расположены компактно и находятся выше основной части растения, откуда споры могут распространяться. Колосок важен для размножения, но он не превращает плаун в цветковое растение: семян в нём не образуется.

Побег хвоща выглядит членистым, потому что его стебель состоит из чередующихся узлов и междоузлий. Узлы — участки, к которым прикрепляются листья и боковые ветви; междоузлия — отрезки стебля между соседними узлами. У многих хвощей боковые ветви отходят от узла группами, образуя мутовки. Листья очень мелкие и часто срастаются основаниями в зубчатое влагалище вокруг стебля, поэтому зелёную работу в основном выполняет стебель.

У хвоща полевого весной вырастают буроватые спороносные побеги, на верхушках которых находятся колоски. Они несут спорангии и служат для образования и распространения спор, но почти не ветвятся и не выполняют основную фотосинтезирующую работу. Позже появляются зелёные ветвистые побеги, которые улавливают свет и образуют органические вещества. Разделение этих функций позволяет растению сначала образовать споры, а затем активно питаться и расти.

Попав во влажное место, спора прорастает и даёт начало небольшому половому поколению. На нём образуются мужские и женские половые клетки; для оплодотворения мужской клетке нужно переместиться к женской по тонкой плёнке воды. После оплодотворения развивается молодое растение, которое постепенно становится самостоятельным. Поэтому вода необходима плаунам и хвощам не для образования самой споры, а для завершения полового этапа их жизненного цикла.

Сравнение плауновидных и хвощевидных

Сначала сравните общий вид побегов и форму листьев: эти признаки помогают определить группу. Затем найдите спороносные органы и выясните, на каком побеге они расположены. Примеры видов используйте как подтверждение, а не вместо сравнения признаков.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Растение имеет ползучий побег, мелкие листья и колосок на верхушке прямостоячего побега. Определите его группу и назовите признак, который помог сделать вывод. Нужно сопоставить не один отдельный признак, а всё описание.

1. Отметим ползучий побег: он характерен для плаунов, у которых от него могут подниматься прямостоячие побеги.
2. Проверим наличие мелких листьев и верхушечного колоска. Такое сочетание соответствует строению плауна и его расположению спороносных органов.
3. Сделаем вывод по совокупности признаков, а не только по наличию колоска, который встречается и у хвощей.

Ответ. Это плауновидное растение, вероятнее всего плаун. Решающий признак — сочетание ползучего побега с мелкими листьями и колоском на верхушке прямостоячего побега.

Задача 2

Условие. На рисунке описан побег с узлами, междоузлиями и мутовками боковых ветвей. Определите группу растения и объясните, где искать его спороносные органы. Здесь нужно связать строение стебля с характерным способом размещения спор.

1. Узлы и междоузлия показывают, что побег членистый; мутовки ветвей, отходящие от узлов, усиливают этот признак.
2. Такое строение характерно для хвощевидных, поэтому растение следует отнести к хвощам.
3. Осмотрим верхушку побега: спороносные органы находятся в колоске, где на спороносных листьях развиваются спорангии.

Ответ. Это хвощевидное растение. Его спороносные органы нужно искать в колоске на верхушке спороносного побега.

Задача 3

Условие. У хвоща полевого обнаружены два типа побегов: весенние буроватые с колосками и летние зелёные ветвистые. Нужно объяснить, чем они различаются и какую функцию выполняет каждый тип. Для решения сопоставим внешний вид побега с тем, какие органы на нём заметны.

1. Буроватый весенний побег несёт колосок, значит, на нём образуются споры. Он прежде всего связан с размножением.
2. Зелёный летний побег ветвится и содержит фотосинтезирующие ткани. Он улавливает свет и производит органические вещества.
3. Различие связано с разделением функций: один тип побегов обеспечивает спорообразование, другой — питание растения.

Ответ. Весенние побеги хвоща полевого — спороносные, а летние зелёные побеги выполняют основную работу по фотосинтезу.

Типичные ошибки

Спороносный колосок иногда принимают за цветок, потому что он расположен на верхушке и выделяется на побеге. Однако у плаунов и хвощей нет цветков: в колоске находятся спороносные листья со спорангиями, а семена не образуются. Проверьте себя вопросом: есть ли в описании цветок и семена? Если речь идёт о спорах и спорангиях, это не цветок.

Мелкие листья хвоща могут показаться обычными зелёными листьями, но они сильно уменьшены и часто срастаются в листовое влагалище вокруг стебля. Ошибка возникает, если судить только по фотографии или не рассматривать узлы побега. Проверьте, видны ли отдельные крупные листовые пластинки: у хвоща основную роль в фотосинтезе выполняет зелёный стебель.

Весенний спороносный побег хвоща полевого иногда считают единственным типом побега. Его буроватая окраска и колосок заметны в начале сезона, но позднее вырастают зелёные ветвистые побеги. Ошибку помогает исправить наблюдение за растением в разные времена года: весенние побеги образуют споры, летние фотосинтезируют.

Спору можно ошибочно назвать семенем, потому что обе структуры участвуют в размножении и могут дать начало новому растению. Но в споре нет зародыша и запаса питательных веществ, характерных для семени; она развивается иначе. Проверьте, указаны ли семенная оболочка и зародыш: если их нет, речь идёт о споре, а не о семени.

Связь с другими темами

Чтобы понять строение плаунов и хвощей, нужно знать, что высшие растения имеют органы и ткани, а споры служат для размножения. Сравнение с мхами и папоротниками показывает, как различаются споровые растения по строению и жизненному циклу. Эти знания помогают проследить эволюцию растений и представить древние растительные сообщества, в которых жили предки современных плаунов и хвощей.

Что запомнить

• Плауны и хвощи — высшие споровые растения.
• У плаунов мелкие листья и спороносные колоски на побегах.
• Побеги хвоща членистые; его листья мелкие и расположены мутовками.
• Споры образуются в спорангиях, а не в семенах.
• У хвоща полевого весенние побеги спороносные, а летние — зелёные и ветвистые.
• Для оплодотворения у плаунов и хвощей необходима вода.