Папрати, хвощ, мъхове. Обща характеристика, размножаване и значение за човека. Мъхове и хвощ Безполово размножаване на хвощ
Зелева супа от хвощ(Equisetum) са многогодишни тревисти растения, които растат по влажни ниви и ливади, блата и влажни гори. Въпреки че се различават на външен вид от папратите и мъховете, те са подобни на тях в много отношения. Хвощът, както и папратите, са спорови растения. Понастоящем хвощът не играе основна роля при формирането на растителната покривка. Въпреки че хвощовете често образуват гъсталаци на места, където други растения не могат да съществуват.
Видовото разнообразие на хвощовете е малко - около 30 вида. В горите на влажна почва често се среща хвощ със силно разклонени увиснали странични клони. Презимуващият хвощ расте на песъчливи почви и в дерета, блатният и речният хвощ растат във влажни зони, по бреговете на реки и езера (фиг. 88).
Конска опашка
Типичен представител е хвощът (фиг. 87). Това е многогодишен плевел, който расте в ниви и обработваеми земи. В почвата има разклонено коренище с придатъчни корени и пъпки, от които всяка година се развиват надземни издънки. При обработката на почвата парчетата от коренището на хвощ не умират и от всяко израства самостоятелно растение. Следователно този плевел е много труден за борба.
Структура
Хвощът има уникални начленени стъбла. Листата са разположени на ставите. Стъблото е импрегнирано със силициев диоксид, което му придава по-голяма здравина.
При благоприятни условия спорите на хвощ, подобно на папратите, покълват в малки растения, за разлика от листните растения. Върху тях се образуват органи на половото размножаване, в които узряват зародишни клетки. При наличие на капеща вода настъпва оплождане. От яйцето се образува младо растение хвощ с коренище.
След образуването на спори пролетните издънки умират, а от коренището израстват зелени летни издънки, подобни на малки борови дървета (виж фиг. 87).
Стръковете на зимуващия хвощ съдържат значително количество силициев диоксид - твърдо, добре полиращо вещество. Поради това стъблата му са особено здрави и издръжливи. Те отдавна се използват за почистване на метални съдове и вместо шкурка.
Издънките на някои хвощове (например хвощ) се използват в народната медицина като диуретик и стягащо средство.
Теория за подготовка за блок № 4 на Единния държавен изпит по биология: с система и многообразие на органичния свят.
Мос мъх
Мъх-мъх- един от най-древните отдели на висшите спорови растения. Понастоящем те са представени от сравнително малък брой родове и видове, чието участие в растителната покривка обикновено е незначително. Многогодишни тревисти растения, обикновено вечнозелени, наподобяващи на вид зелени мъхове. Срещат се предимно в горите, особено в иглолистните.
Има около 400 вида, но само 14 са често срещани в Русия (мъх с форма на клуб, овен мъх, мъх с две остриета и др.).
Структурата на мъховете
Ликоподите се характеризират с наличието на издънки със спирални, по-рядко срещуположни и мутовчати листа. Подземните части на издънките на някои ликофити имат вид на типично коренище с видоизменени листа и допълнителни корени, а при други образуват своеобразен орган, носещ спирално разположени корени и наречен коренище (ризофора). Корените на ликофитите са допълнителни.
Хранене и размножаване на мъхове
Спорофили могат да бъдат подобни на обикновените вегетативни листа, понякога различни от тях. Сред ликофитите има равноспорови и разноспорови растения. Хомоспоровите гаметофити са подземни или полуподземни, месести, дълги 2-20 mm. Те са двуполови, сапрофитни или полусапрофитни и узряват в рамките на 1-15 години. Гаметофитите на разноспоровите еднополови, незелени, обикновено се развиват в рамките на няколко седмици поради хранителните вещества, съдържащи се в спората, и при зрялост не изпъкват или изпъкват леко извън обвивката на спората. Репродуктивните органи са представени от антеридии и архегонии: в първите се развиват дву- или многожгутикови сперматозоиди, а в архегониите се развиват яйца. Оплождането става в присъствието на капкова течна вода и спорофитът израства от зиготата.
Спорофит клубният мъх е многогодишно вечнозелено растение. Стъблото е пълзящо, разклонено, образува вертикални разклонени издънки с височина около 25 см, гъсто покрити с листа, които приличат на удължени заострени люспи. Вертикалните издънки завършват със спороносни класчета или апикални пъпки. На стеблото на спороносното класче има спорофили със спорангии от горната страна. Спорите са еднакви, съдържат до 50% незасъхващо масло и покълват много бавно. Гаметофитът се развива в почвата в симбиоза с гъба (микориза), която, получавайки въглехидрати, аминокиселини и фитохормони от съдовото растение, прави вода и минерали, особено фосфорни съединения, достъпни за усвояване и усвояване от растението. Освен това гъбата осигурява на растението по-голяма абсорбционна повърхност, което е особено важно, когато расте в бедна почва. Гаметофитът се развива в продължение на 12-20 години, има ризоиди и няма хлоропласти. При някои видове обаче се развива на повърхността на почвата, след което в клетките му се появяват хлоропласти.
Гаметофит двуполов, наподобява по форма лук, с развитието си придобива форма на чинийка и носи множество антеридии и архегонии. Зрелите антеридии са почти напълно потопени в тъканта на гаметофита или леко изпъкват над повърхността му. Архегониумът се състои от тясно коремче, потопено в тъканта на гаметофита, и дълга или къса шия, изпъкнала над повърхността му. Антеридиите обикновено узряват преди архегониите. Зиготата покълва без период на латентност и поражда ембрион. Размножава се вегетативно с части от стъблото и коренището. Някои клубни мъхове също имат специализирани органи за вегетативно възпроизвеждане: възли за размножаване на корените, луковици за разплод или пъпки по върховете на издънките.
Цикъл на развитие на клубен мъх: А - спорофит; B - гаметофит; 1 - пълзяща издънка с адвентивни корени; 2 - възходящи издънки; 3 - стъбло от спороносни класчета; 4 - листа: възходящ издънка (а) и дръжки на спороносни класчета (б); 5 - спороносни класчета; 6 - споролисти: изглед от вентралната (c) и дорзалната (d) страни; 7 - спорангии; 8 - спорове; 9 - покълваща спора; 10 - архегоний; 11 - антеридий; 12 - оплождане; 13 - оплодено яйце; 14 - развитие на нов спорофит върху гаметофита.
Equisetaceae (хвощ)
Живите видове са изключително тревисти растения с височина от няколко сантиметра до няколко метра.
При всички видове хвощ стъблата имат редовно редуване на възли и междувъзлия.
Листата са редуцирани до люспи и разположени на вихрушки във възлите. Тук се образуват и странични разклонения.
Подземната част на хвощовете е представена от силно развито коренище, в чиито възли се образуват допълнителни корени. При някои видове (хвощ) страничните клони на коренището се превръщат в грудки, които служат като място за отлагане на резервни продукти, както и органи за вегетативно размножаване.
Структурата на хвощовете
Хвощът е тревисто растение с едногодишни надземни издънки. Малък брой видове са вечнозелени. Размерът на стъблата на хвощ варира значително: има растения джуджета със стъбло с височина 5-15 cm и диаметър 0,5-1 mm и растения с дължина на стеблото няколко метра (при полихетния хвощ стъблото достига дължина 9 m) . Тропическите горски хвощове достигат височина до 12 м. Подземната част е коренище, пълзящо, разклонено, в което могат да се отлагат хранителни вещества (образуват се грудки) и което служи като орган за вегетативно размножаване. На върха растат надземни издънки. Летните издънки са вегетативни, разклонени, асимилиращи, състоящи се от сегменти, с добре развити междувъзлия. От възлите се разклоняват заплетени и също разчленени клони. Листата са незабележими и се срастват в назъбени обвивки, които покриват долната част на междувъзлията. Силицият често се отлага в епидермалните клетки на стъблото, така че хвощът е лоша храна.
Пролетните леторасти са спороносни, неусвоими, неразклонени, като на върха им се образуват спороносни класчета. След като спорите узреят, издънките умират. Спорите са сферични, с четири пружиниращи ленти, зеленикави, поникват в издънки, еднополови - мъжки или женски. Има случаи, когато антеридии и архегонии се появяват на един и същ проталус. От оплодената яйцеклетка израства предвъзрастен, а след това възрастен хвощ.
Хвощът често съставлява значителен процент от тревните площи в ливадите и влажните зони; често срещани в кисела почва. Най-често срещаме полски хвощ, ливаден хвощ, блатен хвощ, блатен хвощ и горски хвощ.
Хвощът се размножава по полов път. Половото поколение е гаметофитът (проталус). Върху гаметофитите се образуват антеридии и архегонии. Многофлагелатните сперматозоиди се развиват в антеридии, а яйцата се развиват в архегонии. Оплождането става в присъствието на капкова течна вода и спорофитът израства от зиготата без период на почивка.
Цикълът на развитие на хвоща е доминиран от спорофит- възрастно, многогодишно растение, състоящо се от коренища, фиксирани в почвата адвентивни корени. През пролетта израства от пъпките на коренището върху повърхността на почвата. спороносен, вертикална без хлорофил бягството(стъбло) с витовидно подреждане на редуцирани (малки) листа, завършващи със спороносен клас ( стробила). Самият спороносен колос в своята структура има ос, върху които са разположени чадъровидни спороносни листа (скутели на дръжки) - спорофили. От долната страна на спорофилите, обърната към оста на стробилуса, има от 5 до 10 спорангии. В спорангиите в резултат на редукционно делене мейозаклетки спорогенна тъкан(2n) хаплоидни, морфологично идентични, но се образуват различни полове спорове(мъжки и двуполови). Черупките на спорите имат специални израстъци - елатери, които са усукани спираловидно около спорите, когато са мокри, и се разгъват, когато са сухи. Това позволява на спорите да се придържат една към друга и да се разпространяват на групи. След като спорите узреят, спороносните листа на стробилата се отварят, спорангиите се пукат и спорите се разнасят от вятъра. Поради съдържанието на хлоропласти в спорите, те бързо (в рамките на 3 седмици) губят способността си за покълване. Веднъж попаднали на влажна кална почва, групи от спори покълват в носещи хлорофил гаметофитипод формата на лобови плочи, фиксирани в субстрата ризоиди. Гаметофитите достигат полова зрялост 3-5 седмици след покълването. На мъжките гаметофити се образуват по-малки по размер антеридии- мъжки гаметангии, в които се образуват полифлагелати сперматозоиди. На двуполови гаметофити, по-разчленени по форма, архегония(женски гаметангии) се развиват преди антеридии, което увеличава вероятността от кръстосано оплождане. За да достигнат сперматозоидите до яйцеклетките, разположени в архегониите, е необходимо вода. На един гаметофит могат да се оплодят няколко яйца наведнъж, от които те се развиват по-нататък ембриони, има млади спорофити. Зародишите са прикрепени с краката си към коремчето на архегониума и получават от гаметофита необходимите хранителни вещества за развитие, образувайки рудиментарен корен, стъбло и пъпка. След образуването ембрионалният корен започва да расте, фиксира се в почвата и младият спорофит се отделя от гаметофита, който умира след известно време. След спорулация пролет(спороносен) издънкиумират и от пъпките израстват зелени коренища асимилационни издънки. Асимилационните издънки имат вертикала стъблос витовидна подредба върху него странични клониИ листапод тях. Те изпълняват функцията да образуват органични съединения по време на фотосинтезата и да ги натрупват в коренището. В края на вегетационния период асимилационните леторасти загиват, оставяйки коренище, което презимува в почвата.
Ориз. 34. Схема на жизнения цикъл на хвощ
Ориз. 35. Жизнен цикъл на хвощ
Мъх -отдел висши спорови растения, представен от 1200 вида. Те се характеризират с наличието на развита проводяща система, кореново-издънков тип структура на спорофитите и талусна структура на гаметофитите, асексуално размножаване чрез спори и вегетативно размножаване чрез надземни издънки.
Вегетативното размножаване на полския хвощ се дължи на коренището, което го прави злонамерен плевел, от който е много трудно да се отървете.Старите участъци от коренища умират и първоначално едното майчино растение се разпада на няколко нови.
Безполово размножаване
Спороносни или пролетни издънки (фиг. 14 - 1) на хвощ, розово-кафяви, се появяват рано напролет, неразклонени. Те често се ядат от хора в Азия и Северна Америка.
На върха им се образува спороносно класче (фиг. 14 - 1 класче), по оста на което има спорофили, носещи спорангии със спори. След образуването на спори пролетните леторасти умират. Спороносните класчета на хвощите се появяват един по един на върха на главния летораст.При повечето видове хвощ леторастът, носещ класчето, е зелен и асимилативен. Но при хвоща издънките, носещи спори, не участват във фотосинтезата.
Хвощният клас се състои от многобройни спорофили - спорангиофори (фиг. 14 - 2), събрани от вихри на оста му. Спорофилите се състоят от дръжка (фиг. 14 - 2n) и щитов диск, разположен на върха (фиг. 14 - 2w), обикновено с шестоъгълна форма. Отстрани на диска около дръжката има 5–13 торбовидни спорангии (фиг. 14 - 2в), в зряло състояние покрити с еднослойна стена. Спорофилите в класчето са плътно прибрани един към друг. По времето, когато спорангията узрее, оста на класчето се разширява донякъде (има меристематична тъкан в основата на всички междувъзлия) и спиралите на спорофилите се раздалечават. В спорангиите се образуват голям брой еднакви спори, тъй като хвощът е едноспорово растение. Спората (фиг. 14 - 3), освен с две обвивки, ендо- и екзоспориум, е покрита и с трета – външна обвивка – еписпориум. Външната обвивка не е плътна, а се състои от две спирално усукани ленти (пружини, елатер), разширяващи се шпатула в 4 края и прикрепени към спората на едно място. Пружините (елатери) постепенно се развиват при сухо време (фиг. 14 - 4), напълно неусукани елатери (фиг. 14 - 5) от различни спори се прилепват един към друг, което улеснява разпространението на спори в групи, купчини (фиг. 14 - 6). При влажно време спорите се въртят наоколо.
Спорангиите се отварят от надлъжна пукнатина; след като спиралите на спорофилите се раздалечат, спорите се разпръскват. Веднъж попаднали на земята, спорите покълват в издънка, която е гаметофитът на хвощ.
Полово размножаване
Проталусът на хвощ изглежда като зелена, многократно разрязана плоча с размери 0,1–0,9 см. Антеридиите и архегониите възникват или върху един и същ проталус, или върху различни проталуси, въпреки факта, че спорите са морфологично идентични. имат физиологично разнообразие.
Спорите на хвощ, обединени в групи поради сцепление с извори, когато попаднат върху почвата, се оказват в неравномерно благоприятни условия на осветление, водоснабдяване и др. (например горните и долните спори в купчина). При поникването някои от тях образуват по-малки мъжки израстъци (фиг. 14 – 7) с антеридии (фиг. 14 – 7ан), други, по-големи, образуват женски израстъци (фиг. 14 – 10) с архегонии (фиг. 14 – 10а). ) . Това явление може да се разглежда като добре известно ехо на морфологичната хетероспорност на предците на хвощовете, особено след като при някои видове физиологичната хетероспорност е постоянна и не е свързана с условията на развитие на издънките.
А за хвоща експериментално е установено следното: чрез поливане с хранителен разтвор на израстъците, върху които са започнали да се развиват антеридиите, може да се постигне увеличаване на размера им и развитие на архегонии върху тях.
Антеридиите на хвоща (фиг. 14 – 8) са потопени в тъканта на проталуса. Във всяка от тях се развиват над 200 многофлагелатни сперматозоиди (фиг. 14 – 9). Архегоний (фиг. 14 – 11), само шийката се издига над проталуса. Торенето се извършва при влажно време. Оплодената яйцеклетка дава началото на ембриона (Фиг. 14 – 12) Конските опашки не образуват махало. Първоначално ембрионът е скрит в тъканта на зародиша. Състои се от дръжка (Фиг. 14 - 12n), рудиментарен корен (Фиг. 14 - 12k), 2-3 първи листа (Фиг. 14 - 12pl) и стъбло под формата на точка на растеж (Фиг. 14 - 12 канала). Пробивайки тъканта на издънката, коренът става по-силен в земята и растението започва да живее самостоятелно. На един издънка често се появяват няколко ембриона.
Хвощът като лечебно растение е познат от древността. Запарка от билката се използва като диуретично средство при отоци, причинени от недостатъчност на кръвообращението, както и при възпалителни заболявания на пикочния мехур и пикочните пътища, плеврит, туберкулоза, дизентерия и като кръвоспиращо средство при дизентерия. отровно растение, изисква повишено внимание, т.е. дозировката трябва да се спазва стриктно.
Сред висшите спорови растения, които включват мъхове, мъхове, папрати и хвощ, последните имат няколко особености във външната и вътрешната си структура. Растението хвощ прилича на малка коледна елха с твърди странични стъбла. Интересното е, че животните не ядат нито него, нито други видове хвощ. Това се обяснява с факта, че растителните тъкани са импрегнирани със силициеви съединения. Систематичната позиция на рода хвощ показва факта, че тяхното размножаване става с помощта на спори. Нашата статия ще се съсредоточи върху структурата на хвоща, както и разглеждането на употребата му в медицинската практика като лекарство.
Какво е смяна на поколенията?
В жизнения цикъл на растението циклично се сменят две форми на живот: асексуални и сексуални поколения. Първият е представен от многогодишно тревисто растение, вторият има вид на зелени плочи с разчленена повърхност с множество нишки. Върху тях се развиват репродуктивните органи: женски – архегонии и мъжки – антеридии. Узряването на яйцеклетките и сперматозоидите, както и самият процес на оплождане, се случват само в присъствието на вода. Така че, за да си представите какво представлява хвощът, трябва да запомните, че растенията съществуват в две различни форми - гаметофит и спорофит.
Външна структура
Както казахме по-рано, безполовото поколение на хвощ е растение, което има надземна и подземна част. По този начин коренището осигурява опора и насърчава вегетативното размножаване. Голям брой допълнителни корени, излизащи от него, абсорбират вода и минерали от почвата. Коренището има голям брой удебеления - възли. Тя расте дълбоко в земята. Трябва да се отбележи, че хвощът е индикатор за вкисляване на почвата. Какво представляват почвените индикатори? Това са растения, които изискват определена концентрация на почвен разтвор за нормално функциониране. В нашия пример това е излишък от водородни йони, тоест висока киселинност на почвата. Както се оказа, растенията от рода на хвощ не живеят на неутрални или алкални почви, така че любимите им места за отглеждане са биоценози на блатисти райони и речни заливни низини. Най-често срещаният вид хвощ е хвощът. Неговите клони се събират като лечебни растителни суровини. Срещат се също горски хвощ, ливаден хвощ (има триъгълно стъбло) и блатен хвощ с петоъгълна форма на стъблото и черни ръбове по възлите на стъблото. В допълнение, този вид също е силно отровен.
Вегетативни органи
Нека продължим да разглеждаме външния вид и свойствата на хвоща. В допълнение към коренището вегетативните части на тялото на растението включват стъбла, листа и спорангии. Те образуват спорофит - безполово поколение, чиято задача е да осъществява процеса на фотосинтеза и образуването на репродуктивни органи - спорови класчета. Основният приземен издънка израства от коренището, разклонява се и се разделя на възли, от които страничните клони се отклоняват под формата на вихрушка. Няма листа с ясно очертана листна петура, те са редуцирани до безцветни люспи, които растат от възлите. Следователно функцията на фотосинтезата в хвощовете се изпълнява от стъбла, съдържащи хлорофил. Нека продължим да изучаваме висшите спорови растения - хвощ. Какви са пролетните и летните форми на издънки? Оказва се, че аксиалният орган на растението е оребрен, импрегниран със силициеви съединения и има ясна диференциация. Така пролетните издънки са светлорозови на цвят, неспособни да се разклоняват и са лишени от зелен пигмент и листа. На върховете им се образуват спорангии под формата на твърди щитчета, наподобяващи класчета, съдържащи хаплоидни спори. Летните издънки са основните и спомагателните стъбла, които са яркозелени. Те са способни да се разклоняват и благодарение на хлорофила извършват синтеза на органични вещества: протеини, въглехидрати и мазнини, а също така осигуряват освобождаването на кислород.
Спорангии и спори
Подобно на други представители на висшите спорови растения - мъхове, мъхове и папрати, хвощът развива органи на растението спорофит, в които се извършва узряването на асексуални репродуктивни клетки - хаплоидни спори. Класчетата - спорангии на хвощ, имат формата на специални структури, събрани заедно, наречени спорангиофори. Те са производни на странични стъбла и приличат на пръстени, плътно притиснати един към друг. Спорите се образуват чрез процеса на мейоза и са хаплоидни клетки от същия тип. Следователно на въпроса какво представляват хвощовете от гледна точка на структурата на безполовото им поколение - спорофитът - може да се отговори по следния начин: това са хомоспорови растения. Освен това спорите са снабдени със специални пружини – елатери, които служат като приспособление за по-доброто им разпространение. Впоследствие, попаднали на влажна почва, спорите покълват и се появяват еднополови издънки, върху които се развиват отделно мъжки или женски полови органи.
Гаметофит и процес на оплождане
Хаплоидните спорови клетки при благоприятни условия на околната среда (достатъчна влажност и липса на пряка слънчева светлина) започват да образуват зелени ламеларни структури с нишковидни процеси по ръбовете. Така се образува израстък. Кои полови органи, мъжки или женски, ще се образуват върху него, зависи от светлината и околната температура. От долната страна на летораста има ризоиди, които го прикрепят към повърхността на почвата. Антеридиите са мъжки репродуктивни органи, които осигуряват развитието на спермата, а архегониите съдържат яйца. Оплождането става в присъствието на вода. От получената зигота се развива ембрион, който впоследствие дава началото на развитието на спорофит - безполово поколение хвощ, чиито лечебни свойства са известни на човека от доста дълго време. След това ще ги разгледаме по-подробно.
Приложение в медицината
Един от най-разпространените видове, хвощът, е ефективен диуретичен и кръвоспиращ билков препарат, получен от стъблата. Ако функционирането на бъбреците и сърцето е нарушено, придружено от задържане на течности в тъканите и появата на силен оток, използвайте отвара, приготвена в съотношение: 20 g суровина на 200 g вода. Диуретичният ефект се обяснява с наличието на сапонин в издънките на хвощ и високото съдържание на калиеви йони. Освен тях растителните суровини съдържат витамин С, каротин, еквисетрин, калциеви и железни йони. Отварата от хвощ се използва при маточно кървене, при лечение на плеврит, при възпалителни процеси в уретерите и пикочния мехур. Фармакологичните суровини могат да бъдат закупени в аптеките под формата на екстракт, торбички за варене или брикети.
Хвощ: свойства и противопоказания
Наличието във вегетативните части на хвощ на голям брой микроелементи, например мед, бор, молибден, има положителен ефект върху метаболизма в човешкото тяло. Високата концентрация на алкалоиди, гликозиди и сапонин обаче определя не само стягащите, противовъзпалителните и диуретичните свойства на растението, но може да причини и редица негативни симптоми. Например: диария, гадене, тежест и болка в епигастричния регион. Екстрактът от хвощ трябва да се използва с повишено внимание при лечение на пациенти с язва на стомаха и дванадесетопръстника. Предпоставка за приемане на лекарства е не само строгата дозировка - не повече от половин чаша, но и честотата на употреба (не повече от 3 пъти на ден), както и спазването на основното правило - използване на отвара или екстракт от час след хранене.
Ролята на хвощовете в екосистемите
Какво е значението на хвощовете в природата? Гигантски изчезнали видове дървесни висши спорови растения: хвощове, мъхове и папрати, които са живели в карбоновия период на палеозойската ера, са причинили образуването на запаси от въглища в недрата на земята. Съвременните видове растения от рода хвощ са много по-малки и са разпространени в различни климатични зони, особено в заливни ливади и блата, както и в иглолистни гори. Както казахме по-рано, хвощът вирее на кисели почви; много видове, например хвощ, задръстват култури и пасища за домашни животни, тъй като са негодни за консумация. В ежедневието твърдите клони на хвоща, съдържащи силициева киселина и нейните соли, преди това са били използвани като абразив за почистване на силно замърсени кухненски съдове.
В нашата статия разгледахме свойствата, структурата и значението на хвощ в природата и човешкия живот.