Отдел Хвощевидные

 

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Алтайский государственный университет»

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный  университет»

Кафедра

«Ботаника»

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине

«Высшие споровые растения»

на тему

«Отдел Хвощевидные»

 

	Выполнил:      Поляков А.Н.
	студент		1		курса	дневного	отделения
	спец.	Экология и природопользование
	группа	713		зачетная книжка №				017086
	Проверил:
	Доктор  биологических наук Шмаков А.И.

 

Барнаул

 

2013 г.

                                    Оглавление

Введение…………………………………………………….………………3

Глава1.Хвощи……………………………………….……………………...4

1. Внешнее строение………………………………….………………..5

2. Анатомия……………………………………………………………..6

3. Генеративные органы……………………………………………….7

ВВЕДЕНИЕ

 

Отдел Хвощеобразные (Sphenophyta, или Equisetophyta), в прошлом разнообразный не только на видовом, но и на родовом и семейственном уровнях, ныне включает единственный род Equisetum. В нем выделяют всего около 30 видов, история которых прослеживается с начала мелового периода. Некоторые из них, такие как Equisetum giganteum из тропиков, достигают 8 м в высоту и 4 см в диаметре. Но большинство видов имеют небольшие размеры – до 30 см в высоту и 0,5–2 см в диаметре. Хвощи являются сосудистыми растениями, способными к половому размножению посредством спор, образующихся в спорангиях на концах стеблей. В клеточных стенках хвощей содержатся гранулы кремнезема, который они аккумулируют из почвенного раствора, что придает их стеблям жесткость и вертикальную устойчивость.

Хвощи издавна использовались в  народной медицине как кровоостанавливающее и мочегонное средство. Некоторые  виды, например хвощ зимующий (Equisetum hiemale), эпидермис которых особенно богат кремнеземом, использовались для полировки стен.

Распространены хвощи практически  по всему земному шару – от тропиков до полярных широт. Экология их также  разнообразна – от залитых водой  болот до сухих песков и скальных породах.

 

 

ГЛАВА 1. ХВОЩИ

1.1 Внешнее строение

Все современные хвощи являются травянистыми многолетними растениями. Они имеют прямостоячий надземный  стебель, развитую сеть подземных корневищ. Стебли и корневища расчленены на узлы и междоузлия, в связи с  этим хвощеобразных часто называют членистостебельными. Внешне они отдаленно  напоминают бамбук. Узлы стеблей окружены редуцированными чешуевидными листьями, которые называются микрофиллами, и  мутовками ветвей. Листья не несут  фотосинтетической функции и  имеют бурый цвет. Зато клетки стебля и веточек богаты хлорофиллом. Стебли имеют моноподиальное ветвление, они  полые внутри. На верхушке стебля хвоща  образуются спороносные органы –  стробилы. Надземные побеги хвощей отмирают на зиму. Однако среди хвощей есть и вечнозеленые виды, например, хвощ зимующий – Equisetum hiemale).

          Как и другие растения, хвощи способны к вегетативному размножению. Оно осуществляется посредством молодых побегов, образующихся в узлах корневищ или в нижних узлах стебля (рис. 4).

В междоузлиях стеблей могут  образовываться и корневища, если по какой-либо причине они вступили в контакт с грунтом.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Анатомия

 

На верхушке стебля находится апикальная меристема, осуществляющая верхушечный  рост. Как и у других сосудистых растений, листья и веточки у хвощей образуются из апикальной меристемы. Кроме  того, интеркалярная меристема обеспечивает вставочный рост в узлах растения. Из нее образуются клетки, которые  наращивают стебель не только в высоту, но, радиально. Поэтому он никогда  не имеет строго цилиндрической формы  – диаметр узлов всегда немножко меньше диаметра междоузлий.

На поперечном срезе междоузлия видно, что оно имеет большую  центральную полость, окруженную корой, в которую вписаны многочисленные пучки сосудов. В узле, напротив, центральная полость отсутствует, а его анатомическое строение сходно со строением стеблей других сосудистых растений. Клетки склеренхимы богаты лигнином. В клетках хлоренхимы содержится хлорофилл. Клетки эпидермиса имеют толстую кутинизированную оболочку. Поверхность его шероховатая из-за гранул кремнезема. Они располагаются правильными рядами, так что образуются гребни и бороздки между ними. В бороздках располагаются устьица. Их строение сходно со строением устьиц других сосудистых растений.

Пучки сосудов располагаются под  кремнеземистыми гребнями. Они состоят  из флоэмы и ксилемы. Стела с таким  строением называется эустелой.

1.3 Генеративные органы

 

На верхушке вегетативных побегов  у хвощей находятся спорангии, собранные  в стробилы.

Отдельные спорангии относительно крупные и удлиненные. Они собраны  на щитковидных спорангиофорах, или  спорофиллах. На каждом спорофилле с  внутренней стороны содержится по 5–10 спорангиев – мешочков со спорами. Так как споры хвощей одного размера  и из них вырастают бисексуальные  заростки, их относят к равноспоровым  растениям. Споры имеют сферическую  форму и по экватору окружены элатерами  – специальными гигроскопическими  нитями. В жаркий летний день, при  низкой влажности воздуха, в открывшихся  спорангиях элатеры спор находятся  в скрученном состоянии. Однако, стоит  влажности воздуха чуть повыситься (например, после дождя), элатеры  распрямляются и катапультируют споры наружу. Попав на влажную  почву, споры прорастают

Вырастающий из споры заросток гаплоиден. Он имеет ризоиды и способен к  фотосинтезу. На заростке со временем появляются женские (архегонии) и мужские (антеридии) органы размножения. После  оплодотворения яйцеклетки, находящейся  в архегонии, из зиготы вырастает  молодой спорофит, дающий начало новому членистостебельному растению.

 

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ: «ХВОЩЕВИДНЫЕ»

 

2.1 Урок №  1

 

Хвощ лесной (E.sylvaticum) – многолетнее растение с подземными горизонтальными ветвистыми корневищами черно-бурого цвета. Вегетативные и спороносные побеги весной различны. Спороносные побеги вначале не имеют боковых веточек, лишь на узлах находятся крупные рыжевато-бурые колокольчатые листовые мутовки. После спороношения, в конце весны или в начале лета, на этих побегах развиваются боковые ветви, характерные для вегетативных побегов. Колоски овально-продолговатые или цилиндрические. Спороношение в июне-июле. Вегетативные побеги зеленые, одиночные, с крупной центральной полостью (рис. 6: 3–б), с 10–14 ребрами, боковые веточки без полостей, дважды-триждыразветвленные, 5–12 см длиной, трех-пятигранные, многочисленные, иногда поникающие. Высота побегов 25–50 см. Хвощ лесной отличается от хвоща полевого (см. ниже) нежестким стеблем, влагалищами с 4–5 листовыми зубцами и дважды разветвленными ветвями. Растет в хвойных, мелколиственных лесах на сырых почвах, на равнинах и в горах, на субальпийских лугах, по берегам лесных речек. Встречается в южной и центральной полосах лесной зоны России, в Западной Европе, Юго-Восточной Азии, в Северной Америке.

Хвощ полевой (E.arvense) – многолетнее растение с черноватыми корневищами, глубоко погруженными в почву, на которых развиваются клубеньки. Надземные побеги (10–15 см высотой) двух типов. Спороносные (весенние) – без ветвей, буроватые, сочные, рано увядающие. Колосок конечный, овально-цилиндрический, 1–3 см длиной и 3–6 мм шириной. Вегетативные (летние) – зеленые, ветвистые, с 6–18 ребрами, внутри с узкой центральной полостью и несколькими узкими каналами, ее окружающими (рис. 5, 1б). Стебли охватывают широкие колокольчатые влагалища с 8–12 зубцами (рис. 4). Зубцы листовых влагалищ ланцетовидные, острые, черно-бурые, с неширокой более светлой каймой. Ветви располагаются мутовками по всему стеблю, часто косо направлены вверх; без полостей, простые.

Распространен в умеренном поясе  по всему земному шару. Встречается  во всех районах России. Растет в  полях, посевах (полевой сорняк), на лугах, песчаных побережьях и пр.

Хвощ зимующий (E.hyemale) – многолетнее растение с подземным вертикальным ветвистым корневищем. Стебли высотой 50–100 см, зимующие, прямостоячие, округлые, 5–7 мм в диаметре, с 10–30 шероховатыми, слабо выступающими ребрышками, с крупной центральной полостью, неветвистые или с единичными короткими веточками (рис. 8). Листовые зубцы плотно прижаты к стеблю, у основания темно-бурые, с рано опадающими, как бы срезанными верхушками (рис. 5, 5а), линейно-шиловидные остроконечия их сохраняются только на самом верхнем узле и на молодых стеблях, выше листовые зубцы серо-зеленые с шиловидными, почти черными верхушками. Колоски чаще верхушечные, реже – боковые, овальные, высотой 1–2 см, на верхушке заостренные. Спороносит весной. Растет в сосновых, мелколиственных, реже широколиственных лесах на дренированных почвах, на лесных суходольных лугах, по кромкам оврагов, на слабозаросших песках. Распространен в большинстве районов России, в Западной Европе, Японии, Китае, Северной и Южной Америке.

Хвощ болотный (E.palustre) – многолетнее растение с тонкими корневищами с клубеньками. Стебли 20–60 см высотой, ветвистые или простые, с очень узкой центральной полостью и несколькими меньшими по окружности (рис. 5, 4б); ветви часто приподняты и изогнуты дуговидно внутрь, с узкой полостью; зубцы листьев – 5–7 шт. (рис. 5, 4а) – треугольно-яйцевидные, у верхушки буроватые, по краям белопленчатые, на главном стебле широколанцетные, острые; при отрывании ветвей на стебле удерживаются не только влагалища, но и первые их членики. Колосок тупой, удлиненно-цилиндрический, сизовато-черный, одиночный или же колоски образуются на концах боковых ветвей. Созревание спор – в июне-сентябре. Растет по берегам рек, на сырых лугах, по болотам. Распространен по всей территории России, в Средней Азии, Европе, Японии, Китае, Северной Америке.

Хвощ приречный, или топяной (E.fluviatile), – многолетнее растение с темно-бурым толщиной 2–5 мм корневищем. Стебли от 20 до 150 см высотой, с гладкими ребрышками, внутри с одной крупной центральной полостью, простые или ветвистые; листовые влагалища из 15–20 шиловидных зубцов. Ветви с мелкобугорчатыми ребрышками; листовые зубцы ветвей несколько заострены, на стебле ланцетно-шиловидные, бурые, плотно прижатые к стеблю. Колосок тупой. Спороношение в июне-июле. Растет по болотам, берегам озер и прудов, по топким местам, нередко большими зарослями в воде. Распространен по всем областям России, в Средней Азии, Скандинавии, Европе, Монголии, Японии, Китае, Северной Америке.

Хвощ луговой (E.pratense, рис. 24) – многолетнее растение с удлиненным подземным черным корневищем без клубней. Спороносные побеги бледно-зеленые, простые, с воронковидными крупными влагалищами и свободными светло-коричневыми зубцами, с перепончатой каймой. Колосок длиной 0,8–2 см, цилиндрический. Спороношение в июне-июле. После спороношения, в начале лета, из спороносных побегов развиваются простые зеленые ветви, и они становятся похожими на вегетативные. Вегетативные побеги хвоща лугового имеют высоту 10–30 см и диаметр около 2 мм, они прямостоячие, также бледно-зеленые, внутри с большой центральной полостью и многими мелкими периферическими (рис. 5), с 8–14 шероховатыми ребрами, с простыми неветвящимися боковыми трехгранными веточками длиной 5–15 см, расположенными горизонтально или дугообразно книзу. Зубцы листовых мутовок широколанцетные, на ветвях яйцевидные, острые, в количестве 10–15 шт.

В тканях хвощей содержатся различные  химические вещества, в том числе  токсические алкалоиды (палюстрин), а также тиаминоподобные соединения, ферментативно расщепляющие витамин  В1 (тиамин).

Иногда современные виды хвощей подразделяют на две группы (подрода) – собственно эквизетум (Equisetum: лесной, луговой, полевой, болотный, приречный, боготский хвощи) и гиппохете (Hippochaete – хвощи ветвистый, зимующий, камышковый, многощетинковый).

Многие виды второй группы обладают большой кормовой ценностью для  лошадей, коров, северного и пятнистого оленей, кабанов. Это подтверждено экспериментально и достоверными наблюдениями в природе. Отмечено, что дикие и домашние животные при вольном выпасе используют хвощи подрода гиппохете в  пищу, но главным образом после  наступления сильных морозов  осенью, зимой и ранней весной. А  в теплое время они их не поедают. Видимо, это объясняется изменчивостью  химического состава хвощей в  течение года. Например, накопленный  за лето хвощом зимующим крахмал при  наступлении низких температур превращается в сахара.