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.