§ 22. Плауны. Хвощи

Определения и обозначения

Плаун — споровое сосудистое растение с ползучими и прямостоячими побегами. Его небольшие листья обычно густо покрывают стебель. Споры образуются в особых образованиях на верхушках побегов — спороносных колосках. Эти признаки помогают узнать плаун среди других споровых растений.

Хвощ — споровое сосудистое растение с членистыми побегами и мелкими листьями, собранными в мутовки. Мутовка — это листья, расположенные на стебле вокруг одного уровня. У хвоща листья часто срастаются у основания и выглядят как зубчатая кайма. По строению побега и листьев эту группу легко отличить от плаунов.

Спороносный колосок — верхушечное образование, в котором расположены органы образования спор. Он находится на конце побега или специальной ветви. Колосок нужен растению для размножения спорами. Его не следует принимать за цветок: семян в нём не образуется.

Заросток — небольшое самостоятельное половое поколение, развивающееся из споры и образующее половые клетки. Он обычно невелик и отличается от взрослого растения. На заростке появляются клетки, необходимые для полового размножения. Это понятие помогает понять, что спора и половая клетка — не одно и то же.

Как это устроено

Плауны и хвощи относят к высшим растениям, потому что их тело состоит из органов, а внутри есть проводящие ткани, переносящие воду и растворённые вещества. Такие ткани позволяют растению поддерживать жизнь разных частей тела. Однако цветков, семян и плодов у этих групп нет. Поэтому для размножения они используют споры, а не семена.

У плауна ползучий побег стелется по поверхности и может укореняться, а от него вверх растут вертикальные побеги. Такая форма помогает растению разрастаться по участку и удерживаться на месте. Мелкие листья покрывают стебель и участвуют в работе растения. На верхушках отдельных побегов появляются спороносные колоски, где образуются споры.

Побег хвоща называют членистым, потому что на нём чередуются узлы и междоузлия. Узлы — места прикрепления листьев и ветвей, а междоузлия — участки стебля между ними. Листья у хвоща очень мелкие, поэтому они не похожи на обычные широкие листовые пластинки. Срастаясь у основания, они образуют зубчатые влагалища вокруг стебля.

У многих хвощей весной появляются побеги, предназначенные для образования спор, а летом — зелёные побеги, которые активно участвуют в питании растения. Они различаются внешним видом, потому что выполняют неодинаковые задачи. Спороносные побеги несут колоски на верхушках. Летние зелёные побеги обычно ветвятся и помогают растению получать вещества, необходимые для роста.

Когда споры попадают в подходящие условия, из них развивается заросток. На нём образуются мужские и женские половые клетки, и после их слияния начинается развитие нового растения. Мужские клетки могут перемещаться к женским только при наличии воды. Поэтому увлажнение необходимо для оплодотворения плаунов и хвощей, хотя сами взрослые растения способны жить на суше.

Сравнение плаунов и хвощей

Сначала сравните побеги и листья: эти признаки быстрее всего позволяют различить две группы. Затем проверьте, где находятся спороносные колоски и отличаются ли спороносные побеги от зелёных. Последняя строка показывает общее для плаунов и хвощей: оба растения размножаются спорами, а оплодотворение зависит от воды.

Разбор задач

Задача 1. По описанию растения определите группу: побег ползучий, от него отходят вертикальные ветви, а споры собраны в верхушечные колоски. Здесь нужно не угадывать по одному признаку, а проверить всё описание. Сопоставим строение побега и место образования спор с особенностями известных групп.

1. Ползучий побег, от которого поднимаются вертикальные ветви, характерен для плауна.
2. Верхушечные спороносные колоски также соответствуют строению плауна.
3. У хвоща главным распознавательным признаком был бы членистый стебель с узлами и междоузлиями.

Ответ: это плаун. Оба названных признака — тип побега и расположение спор — подтверждают такой вывод. При определении растения полезно искать совпадение сразу нескольких особенностей.

Задача 2. У растения хорошо заметны узлы и междоузлия, а мелкие листья образуют зубчатые влагалища. Определите группу и объясните, какие признаки помогли. Слова в условии описывают и стебель, и листья, поэтому решение можно проверить по двум признакам. Не нужно считать каждое из этих описаний отдельной группой.

1. Чередование узлов и междоузлий означает, что побег членистый.
2. Зубчатые влагалища образуются из мелких листьев, сросшихся у основания.
3. Сочетание членистого побега и таких листьев характерно для хвощей.

Ответ: это хвощ. Узлы и междоузлия показывают особенности стебля, а зубчатые влагалища — особенности листьев. Вместе эти признаки позволяют уверенно определить группу.

Задача 3. Расположите этапы размножения: образование спор, развитие заростка, образование половых клеток, оплодотворение, развитие нового растения. Чтобы восстановить порядок, проследим, что возникает из каждого этапа. Также объясним, почему один из этапов связан с водой.

1. Сначала растение образует споры, и из споры развивается заросток.
2. На заростке появляются половые клетки, которые должны встретиться.
3. После оплодотворения начинает развиваться новое растение.

Ответ: образование спор → развитие заростка → образование половых клеток → оплодотворение → развитие нового растения. Вода нужна, чтобы мужские половые клетки могли переместиться к женским. Без их слияния новый этап развития не начнётся.

Типичные ошибки

Ошибка: называть плауны и хвощи семенными растениями. Это неверно: они размножаются спорами и семян не образуют. Путают их с семенными растениями, потому что и те и другие могут быть крупными и жить на суше. Проверьте себя вопросом: есть ли у растения цветки и семена? У плаунов и хвощей их нет.

Ошибка: считать спороносный колосок цветком. В колоске образуются споры, а не семена, поэтому он не является цветком. Ошибка возникает из-за того, что колосок расположен на верхушке и заметно выделяется. Чтобы проверить себя, вспомните, что цветок связан с образованием семян, а колосок плауна или хвоща — со спорами.

Ошибка: путать спору с половым поколением. Спора сама по себе не является заростком и не образует половые клетки. Из неё развивается заросток, на котором эти клетки появляются. Проверить последовательность можно так: сначала спора, затем заросток, затем половые клетки.

Ошибка: считать спороносные и зелёные побеги всех хвощей одинаковыми. У многих видов весенние спороносные побеги отличаются от летних зелёных, хотя оба принадлежат одному растению. Путаница появляется, если представить хвощ только по одному его побегу. Для проверки учитывайте, что строение зависит от выполняемой побегом задачи, а различие особенно заметно у многих, но не обязательно у всех хвощей.

Связь с другими темами

Перед изучением плаунов и хвощей полезно вспомнить, что такое корень, стебель, лист и проводящие ткани: по этим понятиям описывают их строение. Сравнение со мхами и папоротниками показывает разнообразие споровых растений и помогает замечать сходства и различия между группами. Тема размножения связана с понятием чередования поколений — смены этапов жизненного цикла. Эти знания пригодятся, когда вы будете изучать размножение других растений.

Что запомнить

• Плауны и хвощи — высшие споровые растения.
• У плаунов мелкие листья расположены на побегах, а споры собраны в колоски.
• Побеги хвощей имеют узлы и междоузлия.
• У многих хвощей весенние спороносные побеги отличаются от летних зелёных.
• Из споры развивается заросток.
• Для оплодотворения необходима вода.