Плаунам нужна вода для размножения

Папоротники, хвощи, плауны. Общая характеристика, размножение и значение для человека

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.

«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

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.

Источник

Плаун: виды, описание, размножение, значение в природе

Среди сотен растений, произрастающих на нашей планете, есть высокие исполины, есть необычайные красавцы, которыми все любуются, а есть совсем неприметные, скромно расстилающиеся по земле. Мало кто замечает их у себя под ногами. Но среди таких растений есть уникальные и очень полезные виды. Плаун – один из них. Эти растения появились задолго до динозавров, но тогда они были высотой с многоэтажный дом. Сегодня плауны могут вытягиваться вверх всего на 30-50 см, зато в длину их стебли достигают 50 м и более. Что они собой представляют? Как живут? Какую пользу приносят?

Этимология названия

В русском языке нарекли растение плауном за особенность разрастания. Его стебли, стелющиеся по земле, постоянно дают прирост, продвигаясь все дальше от исходной точки. При этом старая часть постепенно отмирает и засыхает, а молодые стебли растут дальше. Создается впечатление, что растение перетекает из одного места в другое. В ученом мире его имя — ликоподиум, что с греческого можно перевести как «волчья лапа». В разных регионах народ называет его гончаром и буланом (потому что плауны используются в металлургии), зеленцом (так как он зимой и летом зеленый), топтунцом (так как он стелется под ногами), колдунником (потому что ему приписываются магические свойства).

Ареал распространения

Это растение является космополитом. Различные виды плаунов можно увидеть на всех континентах. Только в Антарктиде пока их нет. Эти скромные растения отлично себя чувствуют и в морозной Арктике, и в знойных тропиках. Есть они в умеренном поясе, в тундре, в Западной и Восточной Сибири, в Средиземноморье, на Дальнем Востоке, во многих штатах Америки (Иллинойс, Кентукки, Айова), в Новой Зеландии, в предгорьях Кордильер, в лесах Европы, в Скандинавии.

В природе плауны предпочитают хвойные леса, в основном сосновые, так как в них больше света. Однако встретить их можно и в лиственных массивах, на равнинах и в предгорьях, в субальпийском поясе и в горно-лесном. Нередко их наблюдают на высоте более 2000 метров.

Общее описание

Все представители плаунов являются членами семейства Плауновые. Это вечнозеленые многолетние растения, образующие споры. Более известными среди подобных растительных форм являются папоротники, цветок которых так мечтали отыскать в прежние времена отчаянные романтики. Теперь мы знаем, что споровые растения не цветут. Это в полной мере относится и к плаунам.

Внешний вид различных его видов может несколько варьироваться, но в целом можно сказать, что все они образуют стебли, стелющиеся по земле и простирающиеся довольно далеко от материнского корня. На всей длине стебля плауны образуют боковые побеги, которые некоторые люди называют веточками. Они растут вертикально вверх. В высоту «веточки» бывают разные (от 15 до 50 см). Также на стеблях с определенными промежутками образуются корни.

Есть такие плауны, которые взбираются по стволам деревьев, свешивая вниз кружево боковых стебельков. При этом они не являются паразитическими растениями, потому что используют деревья только в качестве опоры.

Листья у разных видов плаунов отличаются. У одних они напоминают зеленые чешуйки, у других — неколючие шипы, у третьих — мелкие иголочки (как у елей, только мягкие и нежные). Есть виды с линейными листочками, с ланцетными, с плоскими, с цилиндрическими.

Многие плауны ядовиты, поэтому обращаться с ними нужно осторожно.

«Ведьмины круги»

Корневая система у плаунов развита хорошо, но мощной ее назвать нельзя. У большинства видов имеется 2-4 основных корня, редко превышающих 50 см в длину. От них, а также от основания стебля отходят 11-12 тонких корешков.

Большинство представителей плаунов растут таким образом, что от материнского корня перемещаются в какую-либо одну сторону сплошным зеленым ковром. Но есть и такие виды, которые разрастаются в разные стороны, оставляя материнский корень в центре. Срок жизни отросших частей растения составляет около пяти лет, после чего они умирают и засыхают.

Если плаун растет во все стороны, отмирание начинается в центре такой зеленой полянки. Постепенно сухое пятно увеличивается в диаметре, образуя своеобразный круг. В его центре можно видеть землю и мертвые стебли, а по окружности — полные жизни зеленые побеги. Раньше люди верили, что в месте таких кругов из земли выходят на поверхность злые силы, и старались обходить их десятой дорогой. Народ окрестил их «ведьмиными кругами» (кольцами), а плаун – колдунником. Заметим, что такие же мистические круги образуют многие грибы – говорушки, мухоморы, шампиньоны, сморчки. В диаметре они могут достигать от 40 до 200 метров.

Плаун булавовидный

На сегодняшний день описано 70 видов плаунов (по другим источникам — около 600). Из них в России произрастает около 20 видов. Самый широко распространенный – плаун булавовидный, гаметофит которого развивается до 20 лет. Напомним, что гаметофитом называется многоклеточная фаза некоторых растений, образующая половые клетки.

Булавовидным плаун назвали, потому что на концах его побегов имеется утолщения, по форме напоминающее булаву. Они особенно хорошо заметны в период покоя (зимой). Булавовидный плаун имеет сильно ветвящиеся стебли, на которых растут вертикальные побеги высотой до полуметра. Листья у представителей этого вида мелкие игольчатые, что придает его побегам сходство с веточками ели. Спороносные колоски располагаются на концах побегов на очень тонких ножках. На солнце споры созревают в июле, а в тени – ближе к сентябрю.

Плаун баранец

Этот очень зимостойкий вид распространен практически на всей территории РФ (за исключением Крыма). Стебель у него лежачий. От него вверх может подниматься сразу несколько побегов, густо покрытых жесткими многорядными листьями. Они узкие, заостренные, направлены вверх. Годовой прирост у баранца очень небольшой – всего до 4 см. Спороносных колосков он не образует. Его споры располагаются прямо в пазухах листьев. У некоторых растений их заменяют живородящие почки.

Плаун сплющенный

Это растение также можно увидеть на всей территории России. Боковые побеги данного вида плауна немного напоминают веточки туи. От стебля они разрастаются веером, причем все побеги располагаются в одной плоскости. Листья у него заостренные на конце, имеют чешуевидную форму. На концах некоторых побегов образуется по 3-4 спороносных колоска. Особенностью этого вида является то, что его стебли залегают в земле на глубине до 15 см, что делает их похожими на настоящие корни.

Плаун годичный

Это растение встречается в Предкавказье, в Восточной и Западной Сибири, в Закавказье, в Арктике, в европейской части России, на Дальнем Востоке. Данный вид плауна предпочитает мшистые сырые леса, заболоченные березняки, а в горной местности поднимается до верхнего пояса.

От его стелющегося и хорошо укореняющегося стебля отходят вверх побеги высотой 10-30 см. Они покрыты игольчатыми листочками, плоскими, заостренными, немного изогнутыми вниз.

Плаун темный (тусклый)

Внешне это растение очень похоже на малюсенькие елочки, так как его стебли прячутся в земле, а на поверхности видны лишь одиночные боковые побеги. Каждый такой «стебелек» поднимается вверх на 30-40 см. Его венчает один спороносный колосок, отдаленно напоминающий соцветия некоторых хвойных. От него отходят в стороны, словно веточки, более тонкие побеги, покрытые игольчатыми листьями. В России этот вид встречается на Дальнем Востоке.

Размножение плаунов

Поскольку эти растения цветов не образуют, они выработали другие методы размножения, позволившие им дожить до наших дней и превосходно себя чувствовать, несмотря на обилие более высокоорганизованных покрытосеменных по соседству. Плауны и хвощи являются очень древними сосудистыми растениями, размножающимися спорами. Кроме того, они способны размножаться вегетативно – кусками стеблей и живородящими почками, которые, попав на влажную землю, образуют корешки и дают жизнь новой особи.

Размножение спорами называется половым. Заметим, что для описания этого процесса у спороносных растений, включая плауны, используются несколько сложные для далекого от биологии человека термины. Рассмотрим, что они означают:

• Стробилы (для простоты их называют споровыми колосками) — трансформированные побеги, на которых расположены спорангии.
• Спорангии – органы, продуцирующие споры.
• Гаметы – клетки, принимающие участие в половом размножении.
• Спорофит – растение, которое продуцирует споры.
• Гаметофит – гаплоидная фаза, вырабатываются гаметы. В этой фазе образуется много клеток, но все они имеют одинаковый (гаплоидный) набор хромосом. Проще говоря, гаметофит – это растение, которое образует половые клетки.
• Антеридии – мужские клетки (содержат сперматозоиды).
• Архегонии – женские клетки (содержат яйцеклетки).

Теперь можно легко понять, как же происходит половое размножение плаунов. На первом этапе все они являются спорофитами. При этом на многих вертикальных побегах плаунов образуются стробилы, содержащие в себе множество спорангий. В них созревают сотни тысяч микроскопических спор. У большинства видов они имеют круглую форму и покрыты двумя оболочками.

Когда спорангии лопаются, необычайно легкие споры разлетаются вокруг и в какой-то момент падают на землю. При благоприятных условиях они прорастают. Невероятно медленно из каждой развивается малюсенькое растение – гаметофит. Многим видам плаунов для этого требуется 20 лет!

Гаметофиты похожи на небольшие грибочки с диаметром шляпки до 30 мм. У них есть ризоиды (нитевидные отростки, выполняющие функции корней), но нет листьев и стеблей.

Для споровых растений очень важно, что в гаметофитах одновременно имеются и архегонии, и антеридии, которые постепенно созревают. Когда они становятся готовыми к слиянию, архегонии выделяют лимонную кислоту. Ученые предполагают, что это вещество активирует движение к ним сперматозоидов. Большинству плаунов, чтобы антеридии достигли цели, требуется минимальное количество воды. При слиянии образуется зародыш – маленький спорофит. Сперва он существует за счет питательных веществ гаметофита, но вскоре пускает корешки и начинает самостоятельную долгую жизнь.

Значение плаунов

Эти скромные растения, поскольку они являются ядовитыми, животные не едят. Лакомиться ими могут лишь слизни да улитки. Однако для человека плауны необычайно важны. Практически все виды, произрастающие в России, используются в медицине. Особенно широкое применение нашел плаун булавовидный. В этом растении обнаружено около двух десятков полезных веществ, среди которых жирное масло (до 50 %), алкалоиды, каротин, лютеин, стероиды, липиды, жирные кислоты, никотин, фенилкарбоновые кислоты, сахароза, углеводы и другие.

В официальной медицине используются споры плаунов. Из них делают детскую присыпку, ими пересыпают таблетки, они входят в состав препарата «Акофит» (применяется при радикулите).

Народные лекари используют споры, стебли и боковые побеги плаунов. С помощью этих растений лечат более пятидесяти заболеваний внутренних органов, кожи, нервной системы, включая энурез, гастрит, нефрит, цистит, диарею, подагру, экзему, диатез, варикоз, гипертонию, подагру, геморрой, пневмонию, рахит и многие другие.

В металлургии также используются споры плаунов. Ими пересыпают формы при фасонном литье.

Пиротехники применяют споры для изготовления бенгальских огней, всевозможных фейерверков.

Нашли применение споры и в ветеринарии как ранозаживляющее, противовоспалительное, антисептическое средство.

Заготавливают споры во второй половине лета. Для этого очень аккуратно срезают стробилы и складывают их в матерчатый мешок. Дома споры вытряхивают и просушивают в месте, где нет ни малейшего ветерка или сквозняка.

Источник