Хвощи. Значение хвощей в жизни человека, их роль в природе Хвощи их строение размножение и значение

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.

Обязательным условием их произрастания является повышенная влажность почв. Поэтому на берегах водоемов, в болотах, на сырых лугах и в лесах плауны, как и хвощи, могут преобладать среди другой травянистой растительности. А каково же значение хвощей в жизни человека и как люди научились использовать эту группу растений?

Особенности хвощей

Современные виды этого растения имеют весьма скромные размеры. Произрастая в умеренных широтах северного полушария, хвощи достигают в высоту от шестидесяти сантиметров до одного метра. Разновидности, населяющие регионы с тропическим климатом, конечно, имеют большие размеры.

Хвощи трудно спутать с другими Их побеги состоят из междоузлий и узлов, благодаря чему вырастает своеобразный стебель, состоящий из члеников. Он предназначен выполнять главную функцию в жизни растения - фотосинтез.

Членистое строение имеет и подземная часть хвощей. Корневище легко разламывается в той части, где находятся узлы, давая возможность для рождения молодым побегам. Именно по этой причине хвощи быстро заселяют территории, в которых существуют благоприятные условия для их роста.

Кроме вегетативного способны распространяться спорами. Побег, на котором они созревают, появляется только один раз - весной.
Во всех клетках растительного организма накапливается кремнезем, благодаря чему хвощи избегают механических повреждений. Растение не употребляется в пищу ни насекомыми, ни моллюсками, ни позвоночными животными. На первый взгляд может показаться, что значение хвощей в жизни человека тоже невелико. Но, оказывается, это совсем не так.

Из прошлого растений

Леса в основном состояли из гигантских плаунов, папоротников и хвощевидных растений. Именно благодаря им начали формироваться первичные слои почвы. Это особое образование, без которого дальнейшая жизнь на планете не могла бы иметь современные формы.

Значение хвощей в жизни человека и в природе весьма велико. Эти зеленые гиганты в свое время выполняли работу по насыщению атмосферы Земли кислородом. От его достаточного содержания в и сегодня зависит жизнь всех существ планеты.

Значение хвощей и плаунов в жизни человека можно понять, если знать, что такое как каменный уголь, тоже является продуктом жизнедеятельности этих растений. Залежи ценного горючего вещества обнаружены именно в тех местах, где миллиарды лет назад буйствовали хвощи, плауны, папоротники, имевшие в те далекие времена не только травянистые, но и древовидные формы.

Хвощи в жизни человека

Виды этих растений, являясь представителями современной фауны, в основном определяются человеком как сорняки, имеющие ядовитые свойства. Известно, что на пастбищах, где встречаются хвощи, возможны случаи отравления домашних животных этим растением.

Его случайное употребление может привести к смертельному исходу. По указанной причине сенокосные луга, где начал расселение хвощ, постепенно перестают использоваться по своему прямому назначению.

Сегодня значение хвощей в жизни человека является достаточно важным лишь в сфере фармакологии. Растение используется при производстве мочегонных и кровоостанавливающих препаратов. Народные целители также находят хвощу широкое применение.

Виды хвощей

Эволюционный путь, который прошли хвощи, очень длинный. Доказанный факт, что это одно из древнейших растений на Земле. Сегодня насчитывается несколько его видов - луговой, полевой, лесной, зимующий, болотный, приречный. К этому перечню можно добавить лишь небольшое количество видов.

Иногда в современной классификации все хвощи делят на две группы. К первой относится лесной, приречный, луговой, болотный, полевой. Во вторую группу включают ветвистый, многощетинковый, камышковый, зимующий.

Современные исследования свойств хвоща

Изучение химического состава растений обеих групп и поиск возможностей их использования является главной задачей ученых. Исследования проводятся не только лабораторным путем, но и посредством экспериментов и наблюдений в природе.
В настоящее время доказано, что хвощи, принадлежащие ко второй группе, обладают высокими кормовыми качествами. Это же можно сказать и о некоторых видах растений первой группы. Их поедает кабаны, олени, лошади.

Оказывается, под воздействием определенных температур меняется процентное содержание и состав химических элементов частей растения. В связи с последними научными данными возникает необходимость пересмотреть значение хвощей в жизни человека, так как его использование в скором будущем может стать намного шире.

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.

Дата__________

Класс__________

Тема: Строение, размножение и развитие хвощей. Значение хвощей в природе и жизни человека.

Задачи: 1. Сформировать знания об особенностях строения и жизнедеятельности хвощеобразных.

2. Развивать понятие о разнообразии растительного мира на примере хвощеробразных.

3. Воспитывать элементы экологической культуры.

Тип урока: Комбинированный

Оборудование: интерактивная доска

Ход урока

1. орг момент

2. Проверка домашнего задания а)Фронтальная беседа с классом

Строение плауна булавовидного.

Перечислите вымершие плаунообразные (лепидодендры, сигиллярия, леуромея, остероксилон).

Охарактеризуйте современные плаунообразные.

Почему плаунообразные размножаются преимущественно вегетативно?

На какие группы делятся плаунообразные? Охарактеризуйте их, назовите представителей (равноспоровые – плаун булавовидный, разноспоровые – селягинелла).

Значение плаунообразных (декоративные, лекарственные, пиротехника, получение смол, пластмасс, образование каменного угля).

Б)Карточки: приложение

В) работа с понятиями

Дайте определение:

Сорус – совокупность спорангиев.

Спорофит – растение, размножающееся бесполым путем.

Гаметофит – растение, размножающееся половым путем.

Спорангии – органы бесполого размножения спорофита.

Гаметангии – органы полового размножения гаметофита.

Спора – клетка бесполого размножения.

Гамета – клетка полового размножения.

3. новая тема:

В науке хвощеобразные называют членистыми из-за строения стебля.

Приложение строение хвоща

Заполнение таблицы

Сравнить внешнее строение Хвоща полевого и Плауна булавовидного, данные внести в таблицу.

Таблица.

Вопросы

Хвощ полевой

Плаун булавовидный

Деление тела на органы

Типы побегов

Ветвление стебля

6.) Вывод: Чем отличаются внешнее строение Плауна булавовидного и Хвоща полевого.

Как и плаунообразные, древние хвощеобразные были представлены деревьями (каламиты) или кустарниками (клинолисты). Современные виды – исключительно травянистые растения, представлены одним родом – хвощ, и около 25 видов растений.

Среда обитания – наземная. Тело состоит из корневища, побег членистый, состоит из узлов и междоузлий. В узлах расположены боковые веточки и бурые чешуйчатые листочки. Побеги у хвощей бывают спороносные (образуются весной) и несут на верхушках спорангии, собранные в стробилы, бурой окраски; вегетативные побеги образуются летом, зеленые, фотосинтез происходит в стеблях.

Размножение – половое или бесполое. Гаметофиты хвощей – зеленые пластинки, живут самостоятельно. Господствующее поколение – спорофит.

Хвощи – равноспоровые растения, споры распространяются ветром. Они несут две пружинки – элатеры, которыми сцепляются друг с другом.

Работа с учебником

Представители: Хвощ полевой – наиболее распространенный вид, Хвощ большой – самый крупный, занесен в Красную книгу, встречается в Карпатах, Хвощ лесной , Хвощ луговой , Хвощ болотный .

Значение хвощеобразных:

Образование каменного угля

Кремнеземные стебли используют для шлифовки металла, дерева.

Хвощ полевой – индикатор кислых почв.

Хвощ полевой – лекарственное растение.

Сорняки.

Размножение хвоща

приложение

4. закрепление:

Работа в индивидуальной тетради

5 . Подведение итогов урока.
Сегодня на уроке мы познакомились с особенностями хвощеобразных на примере Хвоща полевого и сравнили его с плауном булавовидным из отдела плаунообразные.

Какие есть вопросы?

6. Домашнее задание.
Прочитать §____ стр. ____

Работа в словаре (вставочный рост, узел, междоузлие).

В цикле развития хвоща полевого преобладает спорофит – взрослое, многолетнее растение, состоящее из корневища , закрепленного в почве придаточными корнями . Весной из почек корневища на поверхность почвы вырастает спороносный , бесхлорофилльный вертикальный побег (стебель) с мутовчатым расположением редуцированных (маленьких) листьев, заканчивающийся спороносным колоском (стробилом ). Сам спороносный колосок в своем строении имеет ось , на которой размещены зонтиковидные спороносные листья (щитки на ножках) – спорофиллы . С нижней стороны спорофиллов, обращенной к оси стробила, находится от 5 до 10 спорангиев . В спорангиях в результате редукционного деления мейозом клеток спорогенной ткани (2n) образуются гаплоидные, морфологически одинаковые, но разнополые споры (мужские и обоеполые). Оболочки спор имеют специальные выросты – элатеры , которые скручены спирально вокруг спор во влажном состоянии, а при подсыхании разворачиваются. Это позволяет спорам цепляться друг за друга и распространяться группами. После созревания спор спороносные листья стробила размыкаются, спорангии лопаются и споры разносятся ветром. Вследствие содержания в спорах хлоропластов они быстро (в течение 3-х недель) теряют всхожесть. Попадая на увлажненный илистый грунт, группы спор прорастают в хлорофиллоносные гаметофиты в виде лопастных пластинок, закрепляющихся в субстрате ризоидами . Гаметофиты достигают половой зрелости через 3-5 недель после прорастания. На мужских гаметофитах, меньшего размера, образуются антеридии – мужские гаметангии, в которых образуются многожгутиковые сперматозоиды . На двуполых гаметофитах, более рассеченной формы, архегонии (женские гаметангии) развиваются раньше антеридиев, что увеличивает вероятность перекрестного оплодотворения. Для достижения сперматозоидами яйцеклеток, находящихся в архегониях, необходима вода . На одном гаметофите могут быть оплодотворены сразу несколько яйцеклеток, из которых в дальнейшем развиваются зародыши , есть молодые спорофиты. Зародыши крепятся стопой к животику архегония и получают из гаметофита необходимые питательные вещества для развития, формируя зачаточный корешок, стебель и почку. После формирования, зародышевый корешок начинает расти, закрепляется в почве и молодой спорофит отсоединяется от гаметофита, который через некоторое время отмирает. После спороношения весенние (спороносные) побеги отмирают и из почек корневища вырастают зеленые ассимиляционные побеги . Ассимиляционные побеги имеют вертикальный стебель с мутовчатым расположением на нем боковых ветвей и листьев под ними. Они выполняют функцию образования органических соединений в процессе фотосинтеза и накопления их в корневище. В конце вегетационного периода ассимиляционные побеги отмирают, остается корневище, которое зимует в почве.

Рис. 34. Схема жизненного цикла хвоща полевого

Рис. 35. Жизненный цикл хвоща полевого

Плауновидные – отдел высших споровых растений, представлен 1200 видами. Характеризуются наличием развитой проводящей системы, корнепобеговым типом строения спорофитов и талломным строением гаметофитов, бесполым размножением спорами и вегетативным размножением надземными побегами.