Отдел Хвощевидные

Определения и обозначения

Отдел Хвощевидные — отдел высших споровых растений с членистыми побегами, мутовчатым расположением ветвей и мелкими листьями. Высшими их называют потому, что у них есть ткани и органы, а споровыми — потому, что они размножаются спорами, а не семенами. Эти признаки помогают отличить хвощи от цветковых растений.

Корневище — подземный видоизменённый побег хвоща, от которого отходят корни и надземные побеги. В отличие от корня, корневище имеет узлы, почки и зачаточные листья. Оно переживает неблагоприятный сезон и позволяет растению ежегодно образовывать новые побеги.

Спороносный колосок — верхушечное образование, в котором расположены спороносные органы хвоща. Он появляется на весеннем побеге и внешне напоминает небольшую шишечку. По нему можно понять, что этот побег связан не с питанием, а с размножением.

Спорангий — орган, где образуются и созревают споры. Спорангии находятся на спороносных частях колоска и после созревания раскрываются. Так споры получают возможность выйти наружу и распространиться.

Как это устроено

Тело хвоща разделено на корневище, придаточные корни и надземные побеги, потому что каждая часть выполняет свою работу. Корневище запасает питательные вещества и несёт почки, корни поглощают воду и соли, а побеги выносят органы размножения или зелёные части к свету. Связь между ними обеспечивается проводящими тканями, по которым вода и растворённые вещества перемещаются между подземными и надземными частями.

Стебель хвоща состоит из чередующихся узлов и междоузлий, а внутри него находятся полости. Такая конструкция уменьшает массу стебля и одновременно помогает ему сохранять форму, подобно лёгкой трубке. Кремнезём, отложенный в клетках покровной ткани, дополнительно укрепляет стебель, поэтому побеги кажутся жёсткими и шершавыми.

Весенний побег появляется после таяния снега и первым делом выполняет спороносную функцию. Обычно он буроватый, маловетвистый и содержит мало хлорофилла, поэтому почти не участвует в фотосинтезе. Позже его сменяет летний зелёный побег: он ветвится, активно образует органические вещества и поддерживает рост корневища, а смена побегов разделяет размножение и питание во времени.

Листья и боковые ветви располагаются мутовками, то есть группами на одном узле вокруг стебля. Листья срастаются основаниями и образуют влагалище, защищающее узел, а боковые ветви увеличивают зелёную поверхность побега. Листья сильно уменьшены, потому что зелёный стебель уже содержит хлорофилл и принимает на себя основную работу фотосинтеза.

В спороносном колоске на специальных спороносных структурах развиваются спорангии. Внутри спорангиев образуются многочисленные споры, а при высыхании наружные приспособления помогают им рассеиваться. Попав во влажную почву, спора прорастает в небольшой заросток; на нём формируются половые органы, и вода переносит мужские клетки к женской, после чего начинает развиваться новое растение.

Строение и жизненные функции хвощевидных

Сначала найдите в таблице часть растения, а затем сравните её строение с выполняемой функцией. Особенно полезно сопоставить весенний и летний побеги: один связан со спорами, другой — с фотосинтезом. Последняя строка показывает общую последовательность развития хвоща.

Разбор задач

Задача 1

Распределите признаки между весенним спороносным и летним зелёным побегами: наличие хлорофилла, образование спор, участие в фотосинтезе, появление после таяния снега. Нужно определить не только внешний вид побегов, но и их главную функцию. Один признак может прямо указывать на сезон появления.

1. Образование спор связываем с весенним спороносным побегом, потому что на нём находится колосок.
2. Появление после таяния снега также относится к весеннему побегу.
3. Хлорофилл и участие в фотосинтезе относим к летнему зелёному побегу.

Ответ: весенний побег образует споры и появляется после таяния снега; летний побег содержит хлорофилл и фотосинтезирует. Такое распределение отражает смену функций в течение года.

Задача 2

Определите на схеме корневище, придаточные корни, узел, междоузлие, мутовку листьев и спороносный колосок. Схему нужно читать от подземной части к верхушке, используя характерные признаки органов. Главные ориентиры — положение, членистость стебля и наличие колоска.

1. Под землёй найдите корневище, а отходящие от него тонкие органы назовите придаточными корнями.
2. На стебле отметьте узел как место прикрепления листьев и ветвей; участок между соседними узлами будет междоузлием.
3. Группу листьев вокруг узла обозначьте как мутовку, а образование на верхушке спороносного побега — как спороносный колосок.

Ответ: органы определяются по их положению и строению, а не только по внешней форме. Узлы чередуются с междоузлиями, мутовки находятся на узлах, колосок — на верхушке.

Задача 3

Объясните последовательность размножения хвоща: образование спор, их прорастание, развитие заростка, оплодотворение и формирование нового растения. Здесь важно не перепутать спору с заростком: это разные стадии. Также нужно учесть, на каком этапе требуется вода.

1. В спорангиях спороносного колоска созревают споры и рассеиваются.
2. Во влажной среде спора прорастает в заросток, на котором развиваются половые органы.
3. Вода помогает мужским клеткам достигнуть женской; после оплодотворения из заростка развивается новое растение.

Ответ: последовательность такова: спора, заросток, оплодотворение, молодое растение. Вода необходима именно для перемещения мужских клеток при оплодотворении.

Типичные ошибки

Считать спороносный колосок цветком. Так ошибаются из-за его компактной формы и положения на верхушке побега. Проверьте себя: у хвоща нет цветков, семян и плодов, а споры образуются в спорангиях.

Путать весенний и летний побеги. Оба относятся к одному растению, поэтому их функции легко смешать. Запомните проверку: весенний побег образует споры, а летний зелёный побег фотосинтезирует.

Называть корневищем подземные корни. Такая ошибка возникает, если учитывать только подземное положение органа. У корневища есть узлы и почки, тогда как корень не является побегом и таких признаков не имеет.

Считать мелкие листья главным органом фотосинтеза. Листья обычно воспринимаются как основной зелёный орган у растений. У хвоща нужно найти хлорофилл в зелёном стебле: именно он преимущественно образует органические вещества.

Связь с другими темами

До изучения хвощевидных нужно знать признаки высших споровых растений, строение побега и корня, видоизменённые побеги и понятие о спорах. Эти знания помогают увидеть в корневище побег, а не обычный корень. Они также объясняют различия между органами хвоща.

Хвощи связаны с темами о папоротниковидных и моховидных. У всех этих групп размножение связано со спорами и сменой поколений, а для оплодотворения требуется вода. Сравнение показывает, как менялось строение высших растений.

Дальше знания пригодятся при распознавании растений и изучении эволюции высших растений. По корневищу, членистому стеблю и мутовкам можно узнать хвощ в природе. Также можно обсудить его значение в природных сообществах и жизни человека.

Что запомнить

• Хвощевидные — высшие споровые растения.
• Современные хвощи представлены главным образом родом Хвощ.
• Подземный орган хвоща — корневище с придаточными корнями.
• Побеги хвоща членистые, а листья расположены мутовками.
• Весенние побеги образуют споры, летние зелёные побеги фотосинтезируют.
• Споры формируются в спорангиях спороносного колоска.
• Для оплодотворения хвощам необходима вода.