Жизненный цикл хвоща полевого кратко

Обновлено: 08.07.2024

Хвощ (Equisetum) — единственный современный род сосудистых споровых растений, чаще выделяемый в самостоятельный отдел Хвощевидные. В его состав входит два подрода, отличающиеся расположением устьиц на поверхности эпидермы. Насчитывается всего 32 ныне живущих вида хвощей, 17 из которых встречаются в России.

Так же как плауны и папоротники они появились около 300 млн. лет назад, достигли расцвета в карбоне. Вымершие хвощи (каламиты) были древовидными, высотой до 20 м, в их стволах присутствовал камбий, образующий вторичную кору. Наряду с плаунами они участвовали в образовании залежей каменного угля.

Из-за зависимости полового размножения от наличия внешней воды, хвощи предпочитают влажные места обитания. Они растут в лесах, на полях, у рек и болот Евразии, Северной и Южной Америки, Африки, нет их в Новой Зеландии и Австралии.

Современные хвощи — травянистые растения, размером от 5 см до 12 м. Высокими они становятся во влажных тропических лесах, но при этом они не могут поддерживать себя самостоятельно, приобретая форму лиан или просто опираясь на соседние деревья. Южноамериканский Е. giganteum и некоторые другие тропические виды, будучи лазящими растениями, достигают 12 м в длину, тогда как высота (Е. telmateia) вида, обитающего в Германии, может быть равна максимум 2 м.

Южный хвощ гигантский.
Автор: JMK, CC BY-SA 3.0

Общая характеристика хвощей

Тело спорофита хвоща делится на побег и придаточные корни. Побег в свою очередь имеет следующие органы:

стебли;
листья;
корневища — как вертикальные так и горизонтальные (истинные);
стробилы.

Все хвощи — многолетние травы, но у одних из них зимует только корневище, а у других много лет живёт всё растение полностью. У хвоща полевого, как и у других видов с однолетними надземными частями, короткие боковые веточки подземных корневищ превращаются в округлые зимующие клубни, содержащие запасные вещества. Имеются и вечнозеленые виды (например, Е. hyemale).

По характеру надземных побегов хвощи делятся на две группы. У одних все надземные побеги однотипные — жёсткие, вечнозелёные, на них весной появляются стробилы. У других существуют генеративные и вегетативные побуги, отличающиеся по набору пигментов, а значит и по цвету, по времени появления и по длительности жизни. Но у некоторых хвощей они различаются только наличием или отсутствием стробил.

Общие черты всех хвощей:

преобладание в жизненном цикле диплоидного спорофита;
гомоспоровость — внешне все их споры одинаковы, но различны физиологически;
наличие спорофиллов особого строения — спорангиофоров ;
чёткое отличие спорофиллов от трофофиллов;
наличие подвижных многожгутиковых сперматозоидов;
зависимость оплодотворения от внешней жидкой воды;
ребристые стебли метамерного строения со вставочным ростом: длинные междоузлия чередуются с узлами, в узлах находится вставочная меристема. Стебли хвощей бывают как фотосинтезирующими, так и нефотосинтезирующими;
чешуйчатые мелкие сильно редуцированные, сросшиеся в трубку листья, расположенные в узлах стеблей мутовками. Листья — это не та часть, которую мы ими считаем, от узлов мутовками, как иголки у ели, отходят не листья, а боковые побеги. Из-за редукции листьев, фотосинтез происходит в стеблях;
наличие в оболочках клеток эпидермы и механической ткани кроме крахмала ещё и кремнезёма. Он играет защитную и механическую роль. Поддерживает растение и уменьшает степень поедания его животными.

Тканевое строение хвощей по сравнению с плаунами несколько усложняется, а внутри их стебля находятся воздухоносные полости. Их проводящие пучки очень бедны ксилемой. Самые старые части их ксилемы вскоре исчезают, и на их местах образуются крупные полости, которые на поперечном срезе стебля выглядят как кольцо так называемых каринальных полостей. В расширенной сердцевине возникает большое воздухоносное межклеточное пространство (сердцевинная полость), а в первичной коре — кольцо из так называемых валлекулярных (ложбиночных) полостей (под ложбинками на поверхности побега).

Тканевое строение междоузлия стебля хвоща следующее:

снаружи расположена эпидерма, состоящая из клеток с сильно утолщёнными стенками и устьиц из четырёх клеток;
ниже лежит первичная кора, построенная из механической и фотосинтезирующей тканей, в состав которых входят живые клетки;
одно или два кольца однослойной эндодермы;
проводящая система, представленная артростелой. Ксилема закладывается в трёх центрах, она состоит из трахеид, а флоэма построена из ситовидных элементов и паренхимы. В узлах же в ксилеме есть и своеобразные сосуды.

Заростки хвощей очень маленькие, размером с булавочную головку, представляют собой сильно рассеченные дорсовентальные курчавые пластинки, которые могут быть однодомными или двудомными. Их развитие до половой зрелости длится всего от 3 до 5 недель — очевидно, столь быстро для того, чтобы как можно скорее завершить гаметофитную фазу, чувствительную к наличию воды и низко конкурентоспособную по отношению к мхам.

Антеридии погружены в ткань заростка, архегонии выступают над его поверхностью. Спиралевидные сперматозоиды возникают в количестве примерно 250 — 1 ООО на антеридий и имеют многочисленные жгутики. Заростки могут быть обоеполыми, мужскими или женскими. Развитие того или другого типа заростка из внешне одинаковых спор зависит только от внешних условий, чаще всего от освещённости. Споры снабжены элатерами — пружинящими выростами, способствующими распространению спор при помощи ветра.

Хвощ полевой

На примере хвоща полевого (Equisetum arvense) разберем строение и размножение хвощевидных.

Бесполое и половое размножение

Жизненный цикл хвоща полевого

Для хвощей характерна равноспоровость. Вначале щитки сидят плотно, затем к моменту созревания спор стержень колоска удлиняется, стенки спорангиев вскрываются и споры рассеиваются.

Каждая спора имеет две элатеры (пружинки) — части третьей оболочки. Во влажную погоду они прилегают к споре, а в сухую — раскручиваются как пружинки и сцепляются с элатерами соседних спор. В таком виде споры разносятся ветром.

Во влажной среде спора прорастает в гаметофит, у плаунов, хвощей и папоротников называемый заростком. Гаметофит хвощей наземный, врастает в субстрат при помощи ризоидов. У хвоща полевого он однодомный — на его поверхности имеются антеридии и архегонии. В присутствии капельно-жидкого оксида водорода происходит оплодотворение и из зиготы формируется спорофит. Спорофит хвоща зависит от гаметофита до тех пор, пока не сформирует ассимиляционные ткани.

Хвощи размножаются и вегетативно, с помощью корневища, образуя при этом обширные заросли. Старые участки корневищ отмирают и материнское растение распадается на клоны. Именно это свойство хвощей и делает их злостными сорняками и врагами огородников.

Вам будет интересно

Ботаника — это комплексный раздел биологии, изучающий растения. Как наука она появилась на базе практических…

Плаун, или Ликоподиум (Lycopоdium, от Lycos — волк, Podos — нога) — это род класса…

Плод — это генеративный орган отдела Покрытосеменных, аналогов которому нет в других группах растений. Он…

Бурые водоросли (Phaeophyceae) — это класс отдела Охрофитовые водоросли (Ochrophyta), самостоятельного царства Хромиста (Chromista), выделенный…

Хвощ полевой представляет собой многолетнее травянистое споровое растение, по внешнему виду напоминающее елочку. В медицине он получил широкое распространение благодаря своим противовоспалительным и диуретическим свойствам.

Обыкновенный, конский хвост, другие названия и семейство на латыни

Хвощ полевой или обыкновенный от латинского – Equisetum arvense L. Растение относится к семейству Хвощовые. Самые распространенные названия:

пупыш;
хвошник;
конский хвост;
лускавец;
сморчок;
пестовник;
пестик;
сосенник;
толкачик;
ужовник;
хвойка;
земляной орех;
сохатина трава;
падиволос;
воща.

Среда обитания: на каких почвах и где растет трава?

Хвощ обыкновенный предпочитает расти и развиваться на кислых грунтах с повышенной влажностью, там он чувствует себя просто великолепно.

На территории России встретить земляной орех можно практически повсеместно, кроме зон Крайнего Севера, полупустынь и пустынь.

Конский хвост активно растет в смешанных, еловых и светлохвойных лесах, а также на лугах. Естественной средой обитания неприхотливого хвоща выступают огороды, поля, песчаные карьеры и обочины дорог.

Ботаническое описание и строение на фото

Многолетнее травянистое растение с ползучим, черно-бурым корневищем может достигать до 50 см в высоту.

Листовые зубцы срастаются в мутовки (до 12–16 штук в каждой), при этом они свободные не соединившиеся до самого верха.
Листья редуцированные, носят название влагалища, имеют цилиндрическую форму.
Стробил – видоизмененный укороченный тип побега, служащий для размножения. Это практически цилиндрические колоски по 3 см в длину.
Генеративные побеги не ветвистые, обычно розового или бурого цвета, с листовыми треугольными зубцами без прозрачного окаймления. Они развиваются весной, а после созревания спор отмирают. В отдельных случаях эти стебли изменяют окрас на зеленый и трансформируются в боковые веточки.
Вегетативные ребристые побеги зеленого цвета развиваются на хвоще в начале лета. Обычно они прямостоячие, полые, заканчиваются пикообразной вершинкой. В длину стебли достигают 10–50 см.
Корневая система ползучая с короткими клубневидными разветвлениями, участвующими в вегетативном размножении.

Цветков у хвоща нет, как и у всех папоротникообразных.

Жизненный цикл, размножение и где образуются споры?

Хвощ обыкновенный характеризуется жизненным циклом с чередованием поколений: бесполого и полового. На концах весенних генеративных побегов образуются спорофиты, оснащенные стержнем и мутовками спорангиофоров (6-угольные щитки). Под каждым из них располагаются до 10 спорангиев со спорами. Со временем плотно сидящие щитки открываются и споры рассеиваются, прорастая во влажной среде.

Также хвощи размножаются вегетативно, при участии корня, образуя при этом обширные заросли. Со временем старые участки отмирают, а материнское растение распадается на клоны.

2 способа размножения конского хвоста:

Лекарственные свойства

Трава хвоща полевого в большом количестве содержит кремниевую кислоту, сапонины и флавоноиды. Поэтому настой на ее основе оказывает диуретическое и противовоспалительное воздействие на организм, проявляющееся уже с первого дня курса лечения. Также трава полезна при борьбе с дерматологическими проблемами, при различных заболеваниях соединительной ткани и кровеносной системы.

Больше информации о полезных свойствах растения найдете в этой статье.

Как выглядит, чтобы заготовить на зиму самостоятельно?

В лечебных целях обычно используют надземную часть растения, заготовка которой осуществляется в летний период. Для этого подходят вегетативные стебли. Срезанное сырье сушат, разложив его тонким слоем (не более 7 см) на тканном материале или бумаге, в помещениях с хорошей циркуляцией воздуха.

О том, как выглядит хвощ полевой и как отличить его от ядовитых видов, а также как принимать в качестве чая и отвара читайте здесь.

Полезное видео

На видео подробно рассказано о размножении растения:

Многолетнее травянистое растение можно встретить практически повсеместно. О лечебных свойствах хвоща обыкновенного известно с давних времен. Применяется и в народной, и в официальной медицине.

Хвощи — это многолетние травянистые споровые растения; обитают на влажной кислой почве в сырых лесах, на болотах, влажных полях и лугах. Встречаются на всем земном шаре, кроме Австралии и Новой Зеландии, и насчитывают около 30 видов.

Имеют хорошо развитое корневище с клубнями. Побеги состоят из члеников (междоузлий). В клеточных стенках накапливается кремнезем, который выполняет механическую и защитную роль. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.

Спорофиты имеют горизонтальные подземные стебли (корневища), от узлов надземных побегов отходят мутовки мелких заостренных листьев, похожих на чешуйки.

Различают побеги двух видов: вегетативные и спороносные, несущие споровые шишки (стробилы). Хвощи в природе встречаются в виде клонов — групп растений, возникающих путем вегетативного размножения от одной особи и занимающих участок площадью несколько десятков или сотен квадратных метров.

При прорастании споры хвоща образуется однослойная пластинка — гаметофит. Гаметофиты могут быть мужские, женские и обоеполые. На них развиваются антеридии и архегонии. Антеридии имеют вид полостей, в которых формируются: сперматозоиды, имеющие множество жгутиков. В архегониях находится яйцеклетка. Оплодотворение проходит в водной среде, при этом архегонии выделяют слизь, привлекающую сперматозоидов. При слиянии половых клеток образуется диплоидная зигота, прорастающая в спорофит.

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.

Читайте также: