Развитие хвощей. Папоротники, хвощи, плауны. Общая характеристика, размножение и значение для человека. Хвощ: свойства и противопоказания
Папоротники распространены фактически по всему земному шару, начиная с пустынь и кончая болотами, рисовыми полями и солоноватыми водоемами. Наиболее разнообразны - в тропических влажных лесах. Там они представлены как древовидными формами (до 25м в высоту), так и травянистыми и эпифитами (произрастающими на стволах и ветвях деревьев). Встречаются виды папоротников длиной всего лишь в несколько миллиметров.
Строение папоротников
Обычное растение папоротника, которое мы видим, - это бесполое поколение, или спорофит. Почти у всех папоротников он многолетний, хотя есть немногие виды, имеющие однолетний спорофит. Папоротники имеют придаточные корни (лишь у некоторых видов они редуцированы).
Папоротники — фото
Листва, как правило, по массе и размерам преобладает над стеблем. Стебли бывают прямостоячие (стволы), ползучие или вьющиеся (корневища); нередко ветвятся. Наши лесные папоротники (страусник, орляк, щитовник мужской) имеют хорошо развитое корневище с отходящими от него многочисленными придаточными корнями. Над землей располагаются только крупные перисторассеченные листья - вайи.
Молодой лист улиткообразно свернут, по мере роста он распрямляется. У некоторых видов развитие листа происходит в течение трех лет. Листья папоротников растут своей верхушкой, как стебли, что указывает на их происхождение от стебля. У других групп растений листья нарастают от основания.
По своим размерам они могут быть от нескольких миллиметров, до трех и более метров в длину и у большинства видов выполняют две функции - фотосинтезирующую и спорообразовательную.
Размножение папоротников
На нижней стороне листа обычно находятся коричневые бугорки - сорусы с расположенными в них спорангиями, прикрытые сверху тонкой пленкой. В спорангиях в результате мейоза образуются гаплоидные споры, при помощи которых и происходит размножение папоротника.
Из споры лесного папоротника, попавшей в благоприятные условия, развивается гаплоидный заросток, гаметофит, маленькая зеленая пластинка сердцевидной формы, до 1см в диаметре. Заросток растет в затененных, влажных местах и прикрепляется к почве при помощи ризоидов. На нижней стороне гаметофита развиваются антеридии и архегонии.
«Завоевание» папоротниками суши оказалось неполным, так как поколение гаметофита может существовать только при обилии влаги и тени, а для слияния гамет необходима водная среда.
Хвощи — строение
Хвощ полевой — фото
Хвощи представлены преимущественно ископаемыми формами. Они возникли в течение девона и переживали расцвет в каменноугольном периоде, достигнув большого разнообразия форм - вплоть до гигантов высотой в 13м.
Современные хвощи насчитывают около 32 видов и представлены мелкими формами - не более 40см высоты. Они встречаются от тропиков до полярных областей, за исключением Австралии, и могут жить как в болотистых, так и сухих местностях. Некоторые виды имеют в эпидермисе отложения кремния, что придает им шероховатость.
Размножение и развитие хвощей
Спорофит у хвощей состоит из горизонтально разветвленного подземного стебля - корневища, от которого отходят тонкие, ветвящиеся корни и членистые надземные стебли. Некоторые боковые ветви корневища способны образовывать небольшие клубни с запасом питательных веществ.
Стебель содержит многочисленные сосудистые пучки, расположенные кольцом вокруг центральной полости. На стеблях, как и на корневище, ясно выражены узлы, придающие им членистое строение.
От каждого узла отходит мутовка вторичных веточек. Листья мелкие, клиновидные, расположены тоже мутовками, охватывают стебель в виде трубочки. Фотосинтез происходит в стебле.
Кроме ассимилирующих стеблей у хвоща полевого есть еще неветвистые спороносные побеги бурого цвета, на концах которых развиваются спорангии, собранные в колоски. В них образуются споры. После высыпания спор побеги отмирают, а им на смену вырастают зеленые ветвистые (вегетативные, летние) побеги.
Плауны — строение
Плауны были широко распространены в конце девонского и в каменноугольном периодах. Многие из них были высокими древовидными растениями. В настоящее время сохранилось незначительное, по сравнению с прошлым, число видов (около 400) - все это небольшие растения - до 30см в высоту. В наших широтах они встречаются в хвойных лесах, реже - на заболоченных лугах. Основная же масса плаунов - жители тропиков.
Обычным у нас видом является плаун булавовидный. Он имеет стелющийся по земле стебель, от которого вертикально вверх отходят игольчато-ветвящиеся боковые побеги. Листья у него - тонкие, плоские, располагаются по спирали, густо покрывая стебель и боковые веточки. Рост плаунов происходит только в точке роста, так как камбий в стебле отсутствует.
Плаун годичный — фото
Размножение плаунов
На верхушке стебля находятся особые листья - спорофиллы, собранные в стробил. Внешне он напоминает сосновую шишку.
Прорастающая спора дает заросток (гаметофит), который живет и развивается в земле в течение 12-20 лет. Он не имеет хлорофилла и питается с помощью грибов (микориза). Смена полового и бесполового поколений у хвощей и плаунов происходит точно так же, как и у папоротников.
Ископаемые папоротникообразные образовали мощные пласты каменного угля. Каменный уголь используется в качестве топлива и сырья в различных областях промышленности. Из него получают бензин, керосин, горючий газ, различные красители, лаки, пластмассы, ароматические, лекарственные вещества и т.п.
Значение папоротников, хвощей и плаунов
Современные папоротникообразные играют заметную роль в образовании растительных ландшафтов на Земле. Кроме того, человек использует хвощи как мочегонное средство, как индикатор кислотности почв. Благодаря жесткости стеблей, связанной с отложениями кремния в стенках клеток, хвощи употребляли для полировки мебели, чистки посуды.
Споры плаунов используются в медицине в качестве присыпки, щитовник мужской - как глистогонное. Их употребляют для лечения табачной зависимости, алкоголизма и глазных болезней. Некоторые виды папоротникообразных разводятся как декоративные (адиантум, асплениум, нефролепис).
Так как гаметофит плаунов развивается очень медленно (12-20 лет), эти растения следует охранять.
Какие особенности строения и размножения у хвощей (хвощевидных)?
Хвощи являются многолетними травянистыми растениями с членистым строением. Побеги разделены на узлы и междоузлия. Листья редуцированы до цельных мелких пластинок. Функцию фотосинтеза выполняет стебель. В клетках хвощей накапливается кремнезем, что делает стебель жестким. Размножаются хвощи спорами, которые образуются в спороносных колосках. Спороносные колоски образуются или на специальных спороносных побегах (у хвоща полевого), или на верхушках вегетативных побегов (хвощ луговой, хвощ зимующий). Спороносный колосок состоит из оси, на которой располагаются спорангиофоры. Спорангиофор состоит из ножки, на которой находится пластинка шестиугольной формы. На нижней стороне пластинки располагаются спорангии. В спорангиях образуются споры. В сухую погоду споры высыпаются. Из споры образуется гаметофит (заросток). На нем имеются антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. После оплодотворения образуется зигота, а из нее развивается зародыш и новое растение.
Вегетативное размножениехвоща полевого идет за счёт корневища, что делает его злостным сорняком, от которого очень трудно избавиться.Старые участки корневищ отмирают и первоначально единое материнское растение распадается на несколько новых.
Бесполое размножение
Спороносные или весенние побеги (рис.14 – 1) хвоща полевого, розовато-бурые, появляются ранней весной, неветвистые. Они часто употребляются в пищу иаселением Азии и Северной Америки
На их верхушке образуется спороносный колосок (рис.14 – 1 кол), на оси которого расположены спорофиллы, несущие спорангии со спорам. После спороношения весенние побеги отмирают. Спороносные колоски у хвощей возникают по одному на верхушке главного побега.У большинства видов хвощей побег, несущий колосок, зелёный, ассимилирующий. Но у полевого хвоща спороносный побег участия в фотосинтезе не принимает.
Колосок хвоща полевогосостоит из многочисленных спорофиллов –спорангиофоров (рис.14 – 2), собранных мутовками его оси. Спорофиллы состоят из ножки (рис.14 – 2н) и расположенного на ее верхушке щитового диска (рис.14 – 2щ), обычно имеющего шестигранную форму. На стороне диска, вокруг ножки, располагается 5–13 мешковидных спорангиев (рис.14 – 2с), в зрелом состоянии одетых однослойной стенкой. Спорофиллы в колоске плотно придвинуты друг к другу. Ко времени созревания спорангиев ось колоска несколько разрастается (уоснования всех междоузлий имеется меристематическая ткань) и мутовки спорофиллов раздвигаются. В спорангиях образуется большое колическтво одинаковых спор, так как хвощ – растение равноспоровое. Спора(рис.14 – 3), кроме двух оболочек эндо- и экзоспория, одета ещё третьей – наружной оболочкой– эписпорием. Наружная оболочка не сплошная, а состоит из двух спирально закрученных лент (пружинок, элатер), расширяющихся лопатковидно на 4 концах и прикрепляющихся к споре в одном месте. Пружинки (элатеры) в сухую погоду постепенно раскручиваются (рис.14 – 4), полностью раскрученные элатеры (рис.14 – 5) разных спор цепляются друг за друга, что содействует распространению спор группами, кучками (рис.14 – 6). В сырую погодуэлатеры закручены вокруг споры.
Спорангии вскрываются продольной трещиной, после раздвижения мутовок спорофиллов споры высыпаются наружу. Попав на землю, споры прорастают в заросток, являющийся гаметофитом хвоща.
Половое размножение
Заросток хвоща имеет вид зелёной, многократно рассеченной пластинки размером 0,1–0,9 см. Антеридии и архегонии возникают или на одном и том же заростке, или на разных заростках, несмотря на то, что споры морфологическиодинаковы.У многих видов хвощей имеется физиологическая разноспровость.
Споры хвощей, соединенные в группы благодаря сцеплению пружинками, при попадании на почву оказываются в неодинаково благоприятных условиях освещения, снабжения водой и т.д. (например, верхние и нижние споры в кучке). Прорастая, некоторые из них образуют более мелкие мужские заростки (рис.14 – 7) с антеридиями (рис.14 – 7ан), другие, более крупные - женские заростки (рис.14 – 10) с архегониями (рис.14 – 10а). Это явление можно рассматривать как известный отголосок морфологической разноспоровости предков хвощей, тем более, что у некоторых видов физиологическая разноспоровость является постоянной и не связана с условиями развития заростков.
А для хвоща полевого экспериментально установлено следующее: поливая питательным раствором заростки, на которых начали развиваться антеридии,можно добиться увеличения их размеров и развития на них архегониев.
Антеридии хвоща (рис.14 – 8), погружены в ткань заростка. В каждом из них развивается свыше 200многожгутиковых сперматозоидов (рис.14 – 9). Архегонии(рис.14 – 11), лишь шейкой возвышаются над заростком. Оплодотворение осуществляется в сырую погоду. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зародышу (рис.14 – 12).Подвескау хвощей не образуется. Зародыш первоначально скрыт в ткани заростка. Он состоит из ножки (рис.14 – 12н), зачаточного корешка (рис.14 – 12к), 2–3 первых листочков (рис.14 – 12пл) и стебелька в виде точки роста (рис.14 – 12тч). Пробивая ткань заростка, корешок укрепляется в земле, и растение переходит к самостоятельной жизни. На одном заростке часто возникает несколько зародышей.
Хвощ полевой как лекарственное растение был известен ешё в глубокой древности. Настой травы применяют как мочегонное средство при отёках на почве недостаточности кровообращения, а также при воспалительных заболеваниях мочевого пузыря и мочевыводящих путей, при плевритах, туберкулёзе, при дизентерии, и как кровоостанавливающее средство, при дизентерии.Внутреннее применение хвоща полевого, как ядовитого растения, требует осторожности, то есть надо строго соблюдать дозировку.
Хво-щи (Equisetum) - это многолетние травянистые растения, которые растут на влажных полях и лугах, на болотах и в сы-рых лесах. Хотя по внешнему виду они отличаются от папоротни-ков и плаунов , но по многим признакам схожи с ними. Хво-щи, как и папоротники , являются споровыми растениями . В настоящее время хвощи большой роли в образовании растительного покрова не играют. Хотя нередко хвощи обра-зуют заросли в тех местах, где другие растения существовать не могут.
Видовое разнообразие хвощей невелико — около 30 видов. В лесах на увлажненной поч-ве часто встречается хвощ лесной с сильно разветвленными поника-ющими боковыми веточками. На песчаных почвах и в оврагах рас-тет хвощ зимующий, на заболочен-ных местах, по берегам рек и озер произрастают хвощ болотный и хвощ приречный (рис. 88).
Хвощ полевой
Типичным представителем является хвощ полевой (рис. 87). Это многолетний сорняк, растущий на полях и пашнях. В почве находится ветвистое корневище с придаточными корнями и почками , из которых каждый год развивают-ся надземные побеги. При обработке почвы кусочки корне-вища хвоща не погибают, а из каждого вырастает самостоя-тельное растение. Поэтому с этим сорняком очень трудно бороться.
Строение
Хвощи имеют уникальные чле-нистые стебли. На стыках располо-жены листья. Стебель пропитан кремнезе-мом, который придает ему боль-шую прочность.
В благоприятных условиях споры хвоща, как и папоротника, про-растают в небольшие растеньица, непохожие на листостебельные. На них формируются органы полового размножения , в которых со-зревают половые клетки. При наличии капельной воды происходит оплодотворение. Из яйцеклетки образуется молодое растение хвоща с корневищем.
После образования спор весен-ние побеги отмирают, а от корне-вища отрастают зеленые летние побеги, похожие на маленькие со-сенки (см. рис. 87).
Стебли хвоща зимующего содержат значительное количе-ство кремнезема — твердого, хорошо полирующего вещества. Поэтому его стебли особенно жесткие, прочные. Они издав-на применялись для чистки металлической посуды и вместо наждачной бумаги.
Побеги некоторых хвощей (например, хвоща полевого) ис-пользуются в народной медицине как мочегонное и вяжущее средство.
Урок № 36 (ботаника) 6класс
Строение, размножение и развитие хвощей. Значение хвощей в природе и жизни человека.
Задачи : Сформировать знания об особенностях строения, размножения и значения хвощей. Сформировать понятия об усложнении и развитии растений.
ХОД УРОКА:
1.Опрос по предыдущей теме (письменно):
Выполнение теста с последующей взаимопроверкой. После проверки ученики выставляют оценку, используя предложенные критерии выставления оценки.
1. К папоротникообразным не относится: А) хвощ Б) плаун В) сфагнум
2. К папоротникообразным относится: А) кукушкин лён Б) плаун В) риччия
3. Для папоротникообразных характерны следующие признаки:
А) наличие стебля, листьев и корня Б) наличие стебля и листьев В) наличие ризоидов и слоевища
4. Вайями называются: А) побеги папоротников Б) корневища папоротников В) рассеченные листья папоротников
5. Что развивается у папоротников в спорангиях: А) семена Б) пыльца В) споры
6. Вода необходима папоротникообразным для: А) передвижения Б) размножения В) дыхания
7. В каких условиях растут папоротники: А) во влажных и тенистых местах Б) в сухих и солнечных местах В) в холодных и влажных местах
8. Мхи, плауны, хвощи и папоротники имеют сходство:
A) В условиях размножения. Для полового размножения необходимо наличие воды Б) В строении тела. Тело состоит из корней, стеблей и листьев B) В наличии корнеподобных образований. Имеются ризоиды Г) В способах размножения. Размножаются семенами
9. Гаметофит папоротника называется: A) Заросток Б) Проросток B) Зигота Г) Зародыш
10. В жизненном цикле папоротника преобладает: А) Спорофит Б) Гаметофит
Ответы на тест:
1 - В 4 - В 7 - А 10 - А
2 - Б 5 - В 8 - А
3 - А 6 - Б 9 - А «5» -10 правильных ответов; «4» - 9-8 правильных ответов; «3» -7-6 правильных ответа.
2. Изучение нового материала:
(слайд 1,2,3 презентации)
В современном растительном мире насчитывается чуть больше 30 видов хвощей. Все они - многолетние споровые травянистые растения, имеющие тонкое корневище с клубеньками, в которых откладываются питательные вещества. Надземная часть стебля достигает 0,5-1 м и более.Характерной особенностью хвощей является расчленение тела на узлы и междоузлия. Листья у хвощей отсутствуют, они имеют вид зубчиков, которые, срастаясь у основания, образуют влагалище, прикрывающее узел. На листья похожи сильно измененные боковые веточки. Фотосинтез у хвощей осуществляется в стебле. Стебель ребристый и пропитан кремнеземом. В стебле много полостей, одни из них заполнены воздухом, другие - водой. Такое строение обусловлено местами обитания хвощей: луга, болота, берега водоемов. . Подземный стебель (корневище) располагается на разной глубине. Бывают горизонтальные и вертикальные корневища. Горизонтальные корневища толще, с более длинными междоузлиями, чем у вертикальных. На корневищах образуются клубни – утолщенное и видоизмененное междоузлие ветви. Клетки клубней очень крупные и заполнены крахмальными зернами.
Размножение и развитие хвощей
(слайд 4,5 презентации)
Весной на корневищах вырастают побеги, на верхушках которых располагаются спороносные колоски. Колоски содержат спорангии, в которых формируются споры. После раскрытия спорангия споры высыпаются и разносятся ветром. Из спор развиваются гаметофиты (заростки) в виде пластинок диаметром от нескольких мм до 3 см. На нижней стороне гаметофита возникают бесцветные ризоиды длиной до 1 см, с помощью которых он прикрепляется к почве и всасывает воду с растворенными в ней минеральными солями. Размножается хвощ вегетативно (при помощи корневища и клубеньков), бесполым и половым способами, с чередованием бесполого (спорофита) и полового (гаметофита) поколений. В жизненном цикле развития преобладает спорофит. Хвощи - равноспоровые растения, но гаметофиты у них раздельнополые, то есть из одних внешне одинаковых спор образуются мужские заростки с антеридиями, а из других - женские заростки, несущие на себе архегонии. Сперматозоиды многожгутиковые. Оплодотворение происходит в воде. Наиболее распространены полевой, луговой, лесной и болотный хвощи.
Значение хвощей в природе и жизни человека
Как в природе, так и в практической деятельности человека роль хвощей незначительна. Вымершие хвощи древовидных форм сыграли немаловажную роль в образовании каменного угля во всем мире. Почти все они злостные трудноискоренимые сорняки. Осенью и зимой служат кормом для оленей и кабанов. Молодые вегетативные побеги хвоща полевого применяют в медицине как мочегонное средство.
Считают, что хвощеобразные произошли от риниофитов. Их развитие шло в направлении уменьшения размеров. Все хвощеобразные, кроме хвощей, вымерли. Они не дали начала другим группам растений и представляют слепую ветвь развития.
Д.з. конспект
