Текст книги "Споровые растения"
Автор книги: Владислав Сивоглазов
Соавторы: Татьяна Козлова
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 6 страниц)
Род Стилитес
(Stylites)
Еще один из оригинально-неповторимых видов плауновидных можно найти в роде Стилитес.
Несмотря на то что флора нашей планеты уже основательно изучена, случаются иногда важные ботанические открытия. Такое неожиданное событие произошло в 1956 г.
Высоко в горах Центральноперуанских Анд американский ботаник Эрика Амштуц обнаружила заросли неизвестного растения. Новому роду Амштуц дала название стилитес, а единственный тогда его вид назвала стилитес андийский – по месту его произрастания. Совершенно неизвестное науке растение встретилось ей близ берега высокогорного ледникового озера.
Изучив анатомо-морфологические особенности довольно странного растения, было выявлено его сходство с одним из видов рода полушника – полушником трехгранным, который произрастает также в высокогорных Андах.
Стилитес андийский хорошо приспособлен к суровым условиям высокогорья. Растения этого вида произрастают на влажной известняковой почве, образуя густые, прижатые к земле заросли. Здесь же рядом со стилитесом можно встретить дерновинки болотных мхов и злака вейника, другие высокогорные растения.
Стилитес андийский – низкорослое многолетнее травянистое растение с толстым и относительно длинным (до 7 см), несколько приподнимающимся стеблекорнем, покрытым толстой темной корой и рубцами от опавших листьев. Верхушка такого стеблекорня дважды вильчато разветвленная. Эти ветви увенчаны густыми верхушечными розетками из продолговато-ланцетных листьев длиной 5–5,5 см и шириной 5–8 мм.
Сколько еще интересных растений обитает на нашей планете.
Род Полушник, или Шильник
(Isoetes)
Чуть выше вы прочли название полушник трехгранный. Этот вид относится к семейству полушниковых, большинство современных представителей которого принадлежат к роду Полушник.
Большинство полушниковых – водные или земноводные (т. е. частично погруженные в водную среду) растения. Некоторые виды произрастают на влажной почве, без ее покрытия водой.
Полушник озерный
Центральная ось полушниковых сильно укорочена, стебель незаметен, поэтому кажется, что листья вырастают прямо из почвы. У большинства видов шиловидная форма листьев. Такая форма листьев послужила основой для возникновения русского названия растений этого рода – Шильник.
Высоту растений рода Полушник, или Шильник, определяют в зависимости от высоты листьев, которая сильно варьирует и зависит не только от видовой принадлежности, но и от условий обитания этого рода плауновидных.
Самые маленькие листья у полушника приморского – от 2 до 5 см; листья полушника индийского, растущего в плохих экологических условиях, вырастают только до 8 см, листья того же вида, но обитающего в оптимальных условиях, вырастают до 55 см; длина листьев полушника коромандельского варьирует от 20 до 90 см.
Короткие шиловидные листовые пластинки у большинства видов полушника зеленые или желтовато-зеленые. Их интересной особенностью является соединение листовой пластинки с незеленым, часто погруженным в почву, ложковидно расширенным основанием. Листья бывают прямыми или отогнутыми.
Число листьев, расположение которых спиральное, зависит от возраста и вида полушника. У молодых растений листьев значительно меньше, чем у старых. Так, у взрослых экземпляров полушника трехгранного число листьев может достигать 400. У молодого полушника индийского не больше 10 листьев, тогда как у старого экземпляра – до 40.
Возраст отдельных экземпляров полушника можно определять не только по количеству листьев, но и по их внешнему виду. У молодых растений вырастают сначала только бесплодные листья, на которых не развиваются сорусы. Стечением времени появляются спороносные листья, на которых формируются и созревают споры.
Вы уже прочли о том, что полушник производит странное впечатление оттого, что его листья кажутся выросшими прямо из почвы. Такой вид имеют растения почти всех видов полушника, потому что простой и неветвящийся стебель располагается в почве у самой поверхности.
Особенности строения полушниковых и привычные места их произрастания свидетельствуют о том, что предки их были болотными растениями. В процессе длительной эволюции они были вытеснены более совершенными растениями, и некоторые виды неплохо приспособились к жизни на дне пересыхающих водоемов, а также в тех водоемах, где мало минеральных веществ и есть недостаток углекислого газа.
Люди мало используют растения рода Полушник, лишь некоторые виды выращивают в аквариумах.
Животные почти не употребляют полушник в пищу, только иногда травоядные позвоночные скусывают верхушки этих растений, приподнимающиеся над гладью поверхности воды.
Когда-то в ледниковых и альпийских озерах Европы обильно росли водные представители полушников. Они стали быстро исчезать в результате бытовых и промышленных загрязнений этих водоемов. Поэтому в настоящее время должны быть предприняты самые срочные меры, направленные на сохранение этих древних и интересных растений.
Род Селагинелла, или Плаунок
(Selaginella)
В XVIII в. один из видов плаунов был назван шведским биологом Карлом Линнеем Lycopodium selago. Впоследствии к видовому названию селаго добавили уменьшительный суффикс и уже другим, более длинным словом обозначили род плауновидных – Селагинелла.
Это многолетние травянистые ветвистые растения с цельными чешуевидными листьями с языками и придаточными корнями, которые отходят от тонкого стебля. У некоторых ископаемых селагинелл имеется хорошо развитый ризофор – особый комплекс придаточных корней. От главного стебля отходят много простых или многократно ветвящихся боковых ветвей. По внешнему виду такие разветвленные побеги напоминают сильно расчлененные листья папоротника.
Особенности строения побеговой системы селагинелл имеют большое сходство с плаунами, но еще в большей степени эти интересные растения напоминают листостебельные мхи. У некоторых видов селагинелл спорангии располагаются на стеблях, близ пазух листьев или в самих пазухах. Спорофиллы собраны в стробилы.
Растений рода Селагинелла на нашей планете более семисот видов.
Селагинелла тамарисколистная
Большинство представителей большого рода являются обитателями влажных тропических лесов, преимущественно тенистых мест. Это нежные растения с тонкими зелеными листьями, которые могут иметь черный или синий металлический отлив.
Удивительно то, что такие растения хорошо выживают даже при очень слабой освещенности, равной 0,2 % от полного потока солнечного света. В таких условиях с ними могут конкурировать только моховидные. Побеги селагинелл не гибнут почти в полной темноте и не подвергаются гниению от долгого пребывания в воде.
У тех видов селагинелл, которые произрастают в сухих и освещенных местах, более грубые побеги с коричневатыми или красными стеблями и серовато-зелеными листьями. Виды селагинелл, хорошо развивающиеся в очень сухих и сильно освещенных местах, проявляют необычные свойства в условиях крайней засухи. Их боковые листья заворачиваются на верхнюю сторону стебля, а сами побеги закручиваются к центру растения, растение как бы «упаковывается».
В таком состоянии скрученное, сжатое растение без особого вреда для себя переносит неблагоприятные условия – очень сухие, сильно освещенные места. С первыми каплями дождя побеги раскручиваются, разворачиваются листья, и все растение оживает.
Переходы от почти безжизненного состояния к активной жизнедеятельности можно наблюдать у селагинеллы чешуелистной, растущей в каменистых пустынях Америки.
На Дальнем Востоке в России и в Восточной Азии произрастает похожая на селагинеллу чешуйчатую селагинелла тамарисколистная, обычно поселяющаяся в расщелинах скал. Это растение тоже может почти умирать и затем оживать.
На щебнистых склонах, россыпях и в каменистых тундрах Восточной Сибири вплоть до 72° с. ш. растет чрезвычайно выносливый вид селагинелла сибирская.
Форма побегов разных видов селагинелл различна: побег бывает ползучим, стелющимся, полегающим, или восходящим, лазящим, почти прямостоячим.
Различна и длина побегов, зависящая от условий произрастания. У таких мелких растений, как селагинелла селаговидная, диаметр стебля около 1 мм, а высота побегов достигает только 10 см. У другого вида – селагинеллы возвышенной диаметр стеблей 0,5–0,8 см, а высота почти прямостоячего стебля до 1 м.
Побеги селагинелл могут распадаться на отдельные части-фрагменты, которые легко укореняются. Таким образом происходит довольно быстрое вегетативное размножение многих видов селагинелл.
Вегетативному размножению способствуют также особые специализированные образования на побегах селагинелл – луковички, клубеньки и утолщенные столоновидные побеги.
Размножаются селагинеллы также и с помощью спор. Вы уже знаете, что споры образуются и созревают в стробилах, которые вырастают на концах боковых ветвей, и по форме бывают четырехгранными или уплощенными.
Селагинеллы не нашли широкого применения в хозяйственной деятельности людей. В народной медицине некоторых тропических стран используются споры и стебли местных видов селагинелл. Излюбленными оранжерейными растениями являются те виды селагинелл, у которых листья имеют красивую и живописную металлическую окраску.
Будучи очень древними растениями, селагинеллы как бы посылают нам приветы из того далекого «динозаврового» прошлого нашей Земли, когда они были основными растениями мезозойских лесов, и мы должны восхищаться стойкостью и выносливостью этих растений, которые пережили большое количество грандиозных геологических и климатических изменений на нашей планете.
Отдел Хвощевидные, или Членистостебельные
(Equisetophyta)
Общая характеристика хвощевидных
Одно из названий этих очень древних растений – членистостебельные — очень точно характеризует особенности их строения. Побеги хвощевидных состоят из четко оформленных стеблей с междоузлиями и узлами с мутовчато расположенными на них мелкими чешуевидными листьями.
Вот этими стеблями ныне живущие хвощи и ископаемые виды отличаются от всех остальных бессемейных высших растений и немного похожи на водоросли (харовые), голосеменные (хвойник) и даже цветковые (казуарину).
Хвощевидные, как будто собранные из деталей конструктора, «суставчатые» растения, заметно выделяются на фоне травостоя в лесу, на лугу или в поле.
Латинское название хвощевидных Equisetophyta обязано древнеримскому естествоиспытателю Плинию Старшему. Он нашел некоторое сходство ветвистых побегов хвоща с хвостом лошади (equius — лошадь, saeta, seta – щетина).
Хвощ полевой. Хвощ приречный. Хвощ лесной
Во многих европейских языках название хвощей переводится тоже как «конский хвост». Например, польское название звучит как konsciogon, английское – horsetail и французское – queue – de cheval.
В русском названии хвощевидные тоже проявляются отзвуки однокоренных слов – «хвост», «хвощ». За отдельными видами хвощей с зелеными, мутовчато расположенными листьями в некоторых регионах нашей страны закрепились названия елка, сосенка. А пестиками, толкачиками люди называют весеннее поколение хвощей – буровато-желтые спороносные побеги.
Древние предки хвощевидных – каламиты – были огромными деревьями, высотой до 20 м, с мощными ветвистыми и ребристыми стволами и были похожи на гигантские хвощи (см. рис. учебника, с. 59). В каменноугольный период каламиты вместе с древовидными плаунами и папоротниками образовывали целые ярусы заболоченных тропических лесов.
Между стволами порхали гигантские стрекозы, другие насекомые, которые в то время были единственными властителями воздушной стихии; по земле неуклюже передвигались древние земноводные – первые завоеватели земной суши.
Современные представители хвощевидных – многолетние корневищные травы. Среди них есть и небольшие, карликовые виды и много довольно высоких растений. У хвоща камышкового высота стеблей 5–15 см, а их диаметр 0,5–1 мм. Стебли другого вида – хвоща многощетинкового достигают 9 м, а диаметр равняется 0,5–2 см. Такие высокие и тонкие стебли с недостаточно развитой механической тканью не могут самостоятельно пребывать в прямостоячем положении, поэтому растут, опираясь на другие растения.
У хвощевидных вырастают стебли двух видов: зеленые вегетативные и спороносные бесхлорофилльные, которые быстро отмирают. И зеленые, и бесхлорофилльные побеги имеют продольные борозды и расчленены, как и корневища, на узлы и полые междоузлия.
От узлов отходят мутовки ветвей и много мелких, часто чешуевидных листьев, которые срастаются в трубочки, охватывающие стебли. Чешуевидные листочки у спороносных побегов бесхлорофилльные. Спорангии формируются на верхушках стробилов.
Из спор вырастает очень маленький зеленый гаметофит, размером всего несколько миллиметров. На поверхности такой крошечной зеленой пластинки только при наличии влаги осуществляется оплодотворение, после чего из объединенной клетки – зиготы без периода покоя развивается новое поколение – спорофит хвоща.
Распространены хвощи очень широко, почти по всему земному шару, кроме Австралии, произрастая в самых разных растительных сообществах и зонах, но обязательно рядом с водой. Это могут быть участки с достаточным содержанием влаги в почве либо с относительно неглубоким залеганием грунтовых вод.
Еще одной характерной особенностью роста и развития хвощевидных является их обильное разрастание на больших площадях в результате вегетативного размножения даже одного-единственного экземпляра хвоща. От корневищ такого «отца» или «матери» всех будущих вегетативных потомков отрастают все новые и новые побеги, которые в свою очередь развивают новые корневища с новыми побегами. Так что большие заросли хвощей часто являются клонами одного растения и имеют одни и те же наследственные свойства.
В формировании флоры, растительного покрова нашей планеты, в настоящее время хвощи, как и плауновидные, не имеют большого значения. Роль хвощей может быть даже отрицательной. Быстро размножаясь в местах с нарушенным растительным покровом, хвощевидные становятся трудно искореняемыми сорняками пастбищ и полей. Хвощи быстро отрастают даже после тщательной прополки на полях и огородах, потому что на их хорошо развитых корневищах имеются специальные образования в виде подземных клубней, которые называют земляными орешками или земляными шишками. Благодаря таким особенностям хвощи переносят и лесные пожары.
В большинстве своем хвощевидные несъедобны для животных. Более того, кормление лошадей сеном с большим количеством хвощей может быть причиной заболевания, которое в народе называется «шатун» или «пьяная болезнь». Это заболевание проявляется в параличе ног и в нарушении движения лошадей.
Но кабаны и олени осенью и зимой иногда подкрепляются хвощами (летом они их не поедают), видимо, активность ядовитых веществ в увядших и подмерзших хвощах значительно снижается.
Род Хвощ
(Equisetum)
Около тридцати видов хвощей растет почти по всей территории нашей планеты, кроме Австралии и Новой Зеландии; в России 15 видов произрастает на болотах, по берегам водоемов, в лугах и лесах в условиях избыточного увлажнения.
Ныне живущие хвощи и их далекие предки отличаются от всех остальных бессемейных высших растений особой чертой строения – наличием побегов, состоящих из четко выраженных члеников (междоузлий) и узлов с мутовчато расположенными листьями. Этой чертой хвощевидные и напоминают некоторые харовые водоросли, голосеменные или даже цветковые растения.
Самый распространенный вид хвощевидных – хвощ полевой. Это многолетнее травянистое растение с жесткими, пропитанными кремнеземом стеблями. Довольно глубоко в почве залегает зимующая часть хвоща – это мощно развитые подземные корневища с узлами и клубеньками. От узлов корневища в нижней части подземного стебля вниз отходят придаточные корни.
Клубеньки представляют собой сильно вздутые отростки на подземных корневищах хвоща. Если разрезать один такой клубень и капнуть на мякоть йод, будет наблюдаться посинение мякоти. Такое изменение окраски разреза является показателем наличия крахмала в клубеньках.
Крахмалистые клубни и молодые, чуть сладковатые спороносные побеги хвоща полевого ранее широко использовало в пищу бедное население в Евразии и Северной Америке. Но и в настоящее время любители в некоторых регионах России едят хвощ. Крахмал – это питательное вещество, за счет которого ранней весной из почвы появляются бледно-розовые спороносные побеги высотой около 20 см.
На верхушках таких побегов образуются спороносные колоски. По мере созревания спор плотный колосок разрыхляется, становится видно, что его образует множество щитков.
На нижней поверхности каждого из шестиугольных щитков формируется по 6–10 спорангиев (мешочков со спорами). В спорангиях созревают многочисленные округлые зеленоватые споры.
Споры хвощей внешне одинаковые, но одни из них прорастают в мужские заростки, другие – в женские.
Каждая шаровидная спора имеет четыре узких длинных придатка, которые словно две накрест лежащие ленты, называемые элатерам и, обматывают ее. Во влажном воздухе ленты обвиваются вокруг споры, в сухом – они подсыхают и растягиваются. Такие ленты – приспособление к рассеиванию спор ветром, своеобразный «летательный аппарат». Когда ленты подсыхают, они разворачиваются и выталкивают голубовато-зеленый порошок спор наружу через трещины спорангий.
Далеко споры могут улетать только в сухую погоду. Споры успевают рассеяться до того момента, как вырастут луговые или лесные травы. Это явление имеет ценное приспособительное значение: споры хвощей не застревают в массе травостоя, а, просыпаясь на почву, успешно прорастают.
После того как все споры высыпаются, спороносные побеги начинают вянуть и постепенно отсыхают. Через некоторое время все стебельки-стрелки отмирают, а из почвы от корневищ отрастают новые зеленые побеги, отличающиеся от своих «близнецов-братьев».
Они растут все лето и накапливают в корневищах новые запасы для будущего роста спороносных побегов. Летние побеги хвощей жестковатые – в них содержится кремнезем.
Благодаря наличию кремнезема в побегах хвоща полевого его использовали в быту и на производстве. Порошком из побегов хвоща чистили посуду, полировали деревянные изделия и изделия из алебастра. Хвощ полевой использовался и сейчас применяется как лекарственное средство в медицине и в ветеринарии.
Произрастают в России и другие виды хвощей: хвощ болотный и хвощ приречный. У этих двух видов общая особенность: спороносные колоски формируются на верхушках зеленых, фотосинтезирующих побегов. Хвощ болотный является ядовитым растением, заросли растений этого вида следует обходить стороной.
Корневища хвоща болотного индейцы Северной Америки использовали и кое-где используют и теперь для плетения корзин.
Отдел Папоротниковидные, или Папоротники
(Polypodiophyta)
Общая характеристика папоротниковидных
Более 10 000 видов папоротников широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых различных местах. Наиболее разнообразны папоротники во влажных тропических лесах. Там они растут не только на почве под деревьями, но и, представьте себе, на стволах и побегах деревьев.
В полумраке сырых тенистых участков тропических лесов обильно размножились древовидные и лиановидные папоротники. В водоемах обитают плавающие многолетние папоротники.
В странах умеренного климата древовидных папоротников мы не встретим, но многолетних травянистых папоротников довольно много. В России произрастает около 100 видов папоротников.
Читая учебник «Биология. 7 класс. Многообразие живых организмов», вы узнали, что папоротниковидные (или папоротники) считаются высшими споровыми растениями. Они, в отличие от представителей низших растений – водорослей, имеют стебли, корни, листья, но строение этих важных органов у папоротников характеризуется некоторыми особенностями.
Обычно стебель папоротников не бывает сильно развит и не достигает таких размеров и прочности, как у других высших растений (цветковых или голосеменных). Только у тропических древовидных папоротников стебли имеют вид прямостоячих стволов, на верхушке которых развивается целая, не очень большая крона крупных листьев.
У большинства травянистых папоротников стебель короткий и называется корневищем. По форме и расположению корней и листьев корневища подразделяются на два типа.
У одного типа корневищ придаточные корни располагаются главным образом на нижней, как бы «брюшной» стороне, а листья – на верхней, «спинной» стороне корневища. Есть виды папоротников, корневища которых равномерно покрыты придаточными корнями и листьями по всем направлениям.
Листья по массе и размерам (у некоторых до 30 м в длину) преобладают над стеблем. У большинства папоротников листья имеют черешок и красивую перистую пластинку, однократно, дважды или многократно рассеченную. Пластинка перистого листа имеет стержень, или рахис (от греч. rhachis — позвоночник), представляющий собой продолжение черешка.
Отрастая от корневища, молодые листья имеют закрученный вид, напоминая своей формой улитку или крупный завиток. И что интересно, листья папоротников длительное время сохраняют свой верхушечный рост.
Для листьев высших растений такой рост не является типичным. Верхушечный рост свойствен стеблям, а не листьям. Поэтому красивые крупные перистые листья папоротников, с научной точки зрения, больше похожи на стебли.
В клетках листьев папоротников, как и у всех зеленых растений, происходит важнейший процесс образования органических веществ на свету – фотосинтез. Листья папоротника выполняют функцию питания.
У многих видов листья, кроме обеспечения всего растения органическими веществами, являются и органами спороношения.
Строение листа папоротника
Есть виды папоротников, у которых листья дифференцированы. На одном и том же экземпляре папоротника располагаются листья без спорангиев, их называют стерильными, и листья, на которых располагаются спорангии со спорами. Научное название таких листьев – фертильные (от лат. fertilis – оплодотворяющий).
У папоротников, как у типичных высших споровых растений, важнейший процесс размножения начинается с момента созревания спор, которые у большинства видов располагаются на нижней, обратной поверхности листа.
Споры формируются в особых образованиях – спорангиях. Группа расположенных скученно спор у некоторых видов папоротников превращается в особые образования, называемые сорусами.
О том, каким образом и при каких условиях споры прорастают и превращаются в небольшие пластинки – заростки, на которых образуются специальные органы, дающие клетки двух типов, и как в результате оплодотворения возникает новое, молодое папоротниковое растение, вы уже знаете (см. учебник, с. 63).
Папоротники – растения очень древние. Когда-то на нашей планете вместе с другими споровыми растениями они образовывали сплошной растительный покров суши. В заболоченных лесах каменноугольного периода среди гигантских хвощей и плаунов росли величественные древовидные папоротники, высота которых достигала 30 м.
Отпечатки крупных перистых листьев можно видеть сейчас на кусках каменного угля, в образовании которого принимали участие древовидные папоротники.
Окаменелые остатки стволов были найдены в каменноугольных отложениях всех континентов, вплоть до 70° с. ш.
Потомки древних папоротников, распространяясь по Земле от тропиков к северу, нашли себе приют и в тени наших российских лесов.
В их жизнедеятельности появилась сезонная периодичность: весной начинается рост и развитие, к осени рост приостанавливается, листья отмирают у большинства видов папоротников. Но у некоторых видов происходит перезимовка листьев, как напоминание о том, что в тропиках на фоне постоянной вечнозеленой растительности папоротники тоже являются вечнозелеными.
Красивые перистые листья папоротников дали название этим растениям. Слова «перо», «парить», «папоротник» характеризуют особенности строения листьев.
В живой природе нашей Земли папоротники, в отличие от других высших споровых растений (хвощевидных и плауновидных), имеют большое экологическое значение. Они – необходимые и важные компоненты лесных экосистем, часто доминируют в травяно-кустарничковом ярусе, образуя сплошные густые заросли.
Имеют папоротники и хозяйственное применение. В некоторых странах молодые побеги и сердцевину древовидных папоротников употребляют в пищу: маринуют, солят. Из некоторых видов папоротников готовят препараты для избавления от кишечных паразитов.
Многие папоротники с крупными красивыми или изящно рассеченными воздушными листьями являются зеленым украшением садов и парков. Папоротник нефролепис давно стал привычным комнатным растением, радуя людей ажурной легкостью своих листьев.
Водные папоротники не только служат украшением аквариумов, но и обеспечивают их обитателей кислородом.
Папоротники нуждаются в защите и охране. Очень часто люди, посещая леса и парки, привлеченные красотой и живописностью листьев папоротников, собирают их для украшения букетов. Нельзя этого делать. Многие люди не знают, что ткани листьев папоротников, древних и ценных растений, очень быстро погибают. Поникшие, увядающие листья становятся малопривлекательными, и люди выбрасывают их из букетов, не задумываясь о последствиях своих поступков. В результате в лесах уменьшается количество таких красивых, полезных и необходимых природе растений, как папоротники.
Для того чтобы не наносить непоправимого вреда живой природе, не губить ценные, полезные виды, необходимые для лесных экологических систем, нужно изучать особенности жизнедеятельности и распространения растений, знать их виды.
Наиболее распространенными в современном растительном покрове Земли родами папоротников являются Щитовник, Кочедыжник, Орляк, водные папоротники Сальвиния и Азолла и др.
