Как человек использует хвощи плауны и папоротники кратко

Обновлено: 05.07.2024

Корень мужского папоротника и траву хвоща полевого использует фармакопея - т. е как лекарство. А обычно с декоративной целью.

Хвощ и плаун используются в народной медицине как лекарственные растения. Молодые побеги папоротника-орляка очень ценятся в китайской национальной кухне и жителями Дальнего Востока как вкуснейший деликатес.

Плауны, хвощи, папоротники представляют группу первых наземных растений. Несмотря на то что возникли они более 400 млн лет тому назад, эти растения получили достаточное распространение и в современный период. Строение плаунов, хвощей и папоротников, особенности их жизнедеятельности и биологическое значение будут рассмотрены в нашей статье.

Выход растений на сушу

Существует теория, что все живые организмы, в том числе и растения, возникли в водной среде. Первыми из них были водоросли. С течением времени условия окружающей среды значительно изменились, и водорослям пришлось приспосабливаться к перенесению длительных периодов засухи. В итоге они дали начало первым наземным растениям. Даже в школьном курсе ботаники папоротники, хвощи, плауны (6 класс) рассматриваются как выходцы на сушу.

Вымершей группой первых наземных растений являются представители отдела риниофитов. Их невысокие побеги были лишены листьев и вильчато ветвились. А вместо корней риниофиты имели ризоиды, с помощью которых прикреплялись к субстрату.

Плауны, хвощи, папоротники - высшие споровые растения

Современные споровые растения имеют более сложное и совершенное строение. Плауны, хвощи, папоротники, как и все представители данной систематической группы, образованы настоящими тканями. Благодаря их появлению и стал возможен выход растений на сушу. Ткани образуют органы: корень и побег. В этом их основное отличие от низших растений, которые состоят из неспециализированных клеток.

Размножение данных организмов происходит с помощью клеток бесполого размножения - спор. Попадая в почву, они прорастают.

Понятие о жизненном цикле

У всех высших споровых растений происходит сложный жизненный цикл. Это период между двумя одинаковыми фазами развития. Именно он обеспечивает непрерывность жизни определенного биологического вида. В жизненном цикле споровых растений наблюдается чередование поколений - полового и бесполого. Иногда они отличаются друг от друга внешне.

Растение, на котором формируются споры, представляет собой бесполое поколение. Оно является преобладающим у моховидных. Из споры вырастает особь полового поколения - гаметофит. Основные различия плаунов, хвощей и папоротников заключаются в его преобладании.

Рассмотрим каждый из отделов высших споровых растений более подробно.

Отдел плауновидных

Это вечнозеленые травянистые растения, произрастающие во влажных местах. В большинстве случаев они являются многолетними. Плауны имеют ползучие стебли, которые вильчато ветвятся. На них по спирали крепятся мелкие листья.

Корневую систему образуют дополнительными корнями, отходящими прямо от стеблей. В области верхушек побегов находятся чешуйки, которые представляют собой видоизмененные листья. На них располагаются органы бесполого размножения - спорангии.

Особенности строения хвощей

Современные виды хвощей также являются многолетними травянистыми растениями. Их характерным признаком является четкое разделение побега на узлы, к которым прикрепляются зубовидные листья. У основания они срастаются, образуя своеобразное влагалище. В узлах располагаются клетки образовательной ткани, за счет которой происходит вставочный рост хвощей в высоту. Подземным органом хвощей является корневище, также разделенное на междоузлия. Функцию фотосинтеза у этих растений выполняет ребристый стебель. Внутри него находится много полостей, заполненных водой и кислородом.

Спорофит хвощей представляет собой зеленые побеги, внешне похожие на небольшие молодые сосны. А гаметофит существует отдельно и имеет вид зеленой пластинки. Один из самых распространенных видов этого отдела - хвощ полевой - имеет два типа побегов. Первый еще называют весенним, он не способен осуществлять фотосинтез и несет спороносные колоски. Летний, зеленого цвета, - вегетативный.

Общая характеристика папоротниковидных

Чем отличаются папоротники от хвощей и плаунов? Ответ очевиден. Этот отдел является самым многочисленным и разнообразным, а его современные представители имеют более сложное строение по сравнению с хвощами и плаунами. Среди 10 тысяч видов, произрастающих в данное время, встречаются и травы, и кустарники, и деревья.

Группа равноспоровых папоротниковых представлена водными обитателями - это сальвиния плавающая и марсилия четырехлистная. Они свободно держатся на поверхности водоемов с небольшим течением. В тропиках распространен водный папоротник азолла, который образует симбиоз с цианобактериями, способными усваивать атмосферный азот.

Разноспоровые папоротники произрастают во влажных и тенистых лесах. Их типичными представителями являются орляк обыкновенный, щитовник мужской, кочедыжник женский и другие виды.

Именно о таких растениях ходит удивительная легенда, что нашедший в ночь на Ивана Купала цветок папоротника будет наделен удивительным даром - научится понимать язык всех живых существ. Однако с точки зрения биологии это невозможно. Высшие споровые растения, в том числе и папоротники, не образуют цветков и плодов.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники

Высшие споровые растения уже давно заняли свою нишу в природе и жизни человека. Папоротники являются частью большого количества растительных сообществ, используются для создания декора ландшафтов и как лекарственные растения. Но самая важная роль этих растений в природе заключается в образовании ценного полезного ископаемого - каменного угля.

В древности все споровые были гигантскими деревьями. Отмирая, их стволы в условиях недостатка кислорода и большом давлении слоев земли превратились в уголь.

Как человек использует хвощи, плауны и папоротники, с легкостью можно представить на примере медицины. Все они являются ценными лекарственными растениями. Например, хвощ полевой обладает кровоостанавливающим и мочегонным действием. Один из представителей отдела плауновидных - баранец обыкновенный - используется в качестве средства для борьбы с алкоголизмом.

Споры этих растений издавна применяют для изготовления пиротехнических изделий. В фармацевтической промышленности плауны также используют для обсыпания таблеток и для изготовления детской присыпки.

Основное же значение высших споровых растений заключается все-таки в образовании каменного угля. Это ценное полезное ископаемое издавна является важным источником энергии, поскольку при его сгорании выделяется большое количество тепла. Электроэнергетика многих стран базируется именно на этом сырье.

Таким образом, плауны, хвощи, папоротники представляют собой группу высших споровых растений, которая широко представлена ископаемыми и древними видами. Они являются первыми выходцами на сушу, что стало возможным благодаря появлению более прогрессивных черт строения: тканей и органов.

Древние и самостоятельные растения хвощи и плауны внешне очень схожи, в этом можно убедиться, взглянув на изображение в энциклопедии, на фото или рисунок в учебнике по ботанике. Но схожесть этих двух растений на самом деле обманчива. В чем же их отличия? В этом стоит разобраться!

Отдел хвощевидных и его представители

Хвощевидные относятся к отделу папоротниковидных высших споровых растений, одних из первых, некогда обитавших на Земле.

Из хвощевидных самым распространенным сейчас остается класс хвощовых, представителем которого является хвощ.

Представители высших споровых хвощевидных растений – папоротники, мох и плауны, занесены в Красную книгу РСФСР, как редкий вид живых ископаемых.

Заболоченная или кислая почва, леса с густой кроной - это основные места для произрастания хвощовых, представляющих собой большую часть травостоя, нежели другая растительность.

Строение хвощевидных растений

По своему строению, тело хвоща имеет стебель с ярко выраженным его разделением, то есть четким чередованием междоузлий и узлов. Из осевого органа стебля в его узлах образуются чешуйчатые листья и ветви.

Благодаря пропитанной кремнеземом кожице стенок стебля, увеличивается его ребристость и жесткость. Фотосинтез, преобразуя энергию света в химическую связь всех необходимых веществ в стеблях и ветвях хвоща, делает растение более плотным.

Корневая система с клубнями или с придаточными корнями очень развита, что затрудняет борьбу с данным растением, но позволяет ему переносить лесные пожары.

Размножение и развитие хвощей

У растения существует два способа размножения:

Вегетативный, где органом служат корни и клубни.

Спороносный, где органами размножения выступают спороносные колоски.

Как представитель высших споровых, хвощ обладает сложным жизненным циклом. Растению свойственны непрерывность жизни, как у вегетативного побега, и чередование поколений (бесполого и полового).

Летом преобладает вегетативное размножение, когда побеги растут над земной верхушкой. Летний побег - ассимилирующий, ветвистый, состоит из члеников и узлов, из которых ответвляясь растут такие же расчлененные ветви, размножается под землей. Его корни врастают вглубь земли на расстояние до 1 метра.

Весенний побег - спороносный, не ассимилирующий и не ветвистый, размножается за счет верхушек спороносных колосков. В этих колосках проходит процесс, называемый спорофитом, при котором происходит оплодотворение клетки, и появляется спора.

Спороносный колосок хвоща

Зеленая шаровидная по форме спора, с четырьмя усиками, прорастает в женские или мужские проростки, из которых появляется взрослый вид хвоща. Ветер – хороший помощник для размножения спороносных побегов.

Примеры хвощевидных растений

Данный род вмещает в себя около 32-х видов, известных в Южной Африке, Северной и Южной Америке, Евразии и Арктике: болотный, приречный, древовидный, лесной, камышовый, луговой, большой, пестрый, многощетинковый, ветвистый, зимующий, гигантский, тростниковый, раскидистый, боготский, Мура.

Хвощ Плантариум

Хвощ может достигать невероятных размеров - от нескольких сантиметров до 12 метров в высоту.

Так, самым высоким из ныне существующих растений является гигантский хвощ, достигающий 12 метров. Растут такие представители в самых благоприятных для себя влажных тропических и субтропических регионах.

Общая характеристика плауновидных

Растения из отдела плауновидных - вечнозеленые и многолетние. Более всего плаун был распространен в конце каменноугольного и девонского периодов, и представлял собой высокое древовидное растение.

Плаун Альпийский

На данный период количество видов этого растения снизилось до 400 экземпляров, и вырастают они в высоту не более чем на 30 сантиметров.

Строение плауна

Плауны представляют собой ползучие и ветвящиеся стебли, на которых по спирали вырастают листья разнообразной формы (ланцетовидные, линейные, очередные).

Корневая система состоит из дополнительных корней, произрастающих от стеблей. Верхушки побегов обрамлены чешуйками, видоизмененными листьями (спорангиями), которые являются органами бесполого размножения.

Как размножаются плауны

Развитие плауна напрямую зависит от попадания в него грибного гифа, который обеспечивает ему питание органическими веществами.

Размножаются плауны:

вегетативно (укоренение ветвей);

Произрастание спор плаунов происходит около 8 лет после попадания в почву. Но в основном плауны размножаются побегами.

Представители плаунов

Среди ползучего растения большое разнообразие видов, но особо распространенными считаются: плауны – годичный, булавовидный, темный, сплюснутый, баранец и колючий плаун.

Плаун булавовидный

Где обитают хвощи и плауны

Хвощи и плауны растут только там, где достаточно влаги, так как она необходима для размножения. Поэтому встретить эти растения можно в глухих и влажных частях леса, в болотистой местности, на заливных лугах или лугах, чья почва имеет повышенную кислотность, так же в тропиках и субтропиках.

Плаун годичный

Плауны на территории России встречаются в хвойных и влажных лесах, реже на заливных лугах. Основная область их обитания – тропики.

Как человек использует плауны и хвощи

Вымерший древовидный хвощ через века преобразовался в каменный уголь. Залежи этого угля в жизни человека служат не только как топливо, но и как ценное химическое сырье.

Некоторые современные медицинские препараты, способствующие водно-солевому обмену, помогающие при сердечной недостаточности, кровоостанавливающие, ранозаживляющие, мочегонные, в своём составе содержат полевой хвощ.

Живописцы и столяры нередко используют стебли высушенного хвоща для шлифования поверхности, так как он содержит кремний.

В отличие от хвоща, плаун намного популярнее, он чаще используется в научной и народной медицине, в ветеринарии, в косметологии и пиротехнике. Также он обладает красильным веществом, из его стеблей добывают синюю краску, используемую в текстиле.

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).

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.

Процесс размножения папоротников

Оплодотворение происходит только при наличии достаточного количества влаги. По водяной пленке сперматозооны двигаются к архегонию, выделяющему определенные химические стимуляторы типа яблочной кислоты. Из возникшей диплоидной зиготы развивается диплоидный спорофит. Первоначально он растет как паразит на гаметофите, но вскоре у него формируются собственные корни, стебель и листья — он становится самостоятельным растением. На этом завершается цикл развития папоротника.

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.

Размножение хвощей

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.

Читайте также: