Плаун булавовидный: жизненный цикл, строение и размножение

Жизненный цикл мха кукушкин лен

Мох кукушкин лён – двудомное растение. Это явление, когда на отдельных стеблях одного растения формируются разнополые органы – женские и мужские.

Кукушкин лён развивается путём чередования двух поколений – бесполого и полового. Спорофит – это жизненный цикл мхов, результатом которого становится образование бесполых клеток. Они содержат диплоидный набор хромосом. Гаметофит – другой жизненный цикл этого же растения, который завершается образованием гамет, половых клеток, содержащих только один набор хромосом — гаплоидный.

Теперь понятно, почему в жизненном цикле мхов преобладает поколение половое над бесполым.

Коробочки со спорами, как считают в народе, похожи на кукушку, сидящую на шесте. В целом внешне мох кукушкин лён напоминает миниатюрное растение льна, откуда и получил своё название. Тоненькие волоски на колпачке, прикрывающем коробочку со спорами, также подобны льняной пряже.

Сама коробочка представляет собой несколько частей – урночку, шейку и крышечку. Внутри неё находится маленькая колонка. Она как раз и содержит бесплодные клетки, из которых в результате редукционного деления созревают гаплоидные споры. Урночка заканчивается кольцом. После завершения процесса созревания это колечко под дуновением ветра легко отделяет урночку и крышечку от стебля. Споры осыпаются на землю, и важный жизненный цикл растения начинается снова.

Хозяйственное значение и применение

Споры плауна булавовидного, называемые ликоподием, применяют в качестве лекарственного сырья с теми же целями, что и у плауна годичного (Lycopodium annotinum)

Собирают пожелтевшие колоски, осторожно срезая и не повреждая при этом корневой системы. Сушат колоски на воздухе, на бумаге или плотной ткани, затем споры отряхивают и отсеивают

Тепловая сушка не допускается. Урожайность спор в сосновых лесах — 0,2—1 г/м², урожайные годы повторяются через шесть — семь лет. Споры не смачиваются водой и не вызывают раздражения. Этими свойствами обусловлено их применение в качестве детской присыпки, при пролежнях, для обсыпки пилюль. В этом качестве, а также в составе комплексного препарата акофит (радикулин) для лечения радикулита споры были включены в Государственную фармакопею СССР 1—10-го изданий.

В стоматологии споры в разных формах (порошок, настой, присыпки, аппликации) применяют при пародонтозе.

Трава находит применение в гомеопатии и народной медицине — измельчённой в порошок ею присыпают раны, а настой из неё пьют при заболеваниях мочевого пузыря, печени, дыхательных путей, недержании мочи, болях в желудке, воспалительных процессах желудочно-кишечного тракта. Настой и отвар используют как седативное, аналгезирующее, спазмолитическое, при гидрофобии, противовоспалительное при ревматизме, невралгиях, диуретическое при странгурии, анурии, энурезе, цистите, мочекаменной болезни, спазмах мочевого пузыря, нефрите, женских болезнях, контрацептивное, родовспомогательное, нормализующее регулы, повышающее аппетит, при заболеваниях желудка, кишечника, диспепсии, гастрите, колите, диарее, метеоризме, гепатите, холестазе, холецистите, желчнокаменной болезни, заболеваниях селезёнки, нарушении обмена веществ, диатезе, потогонное, подагре, болезнях органов дыхания, гриппе, жаропонижающее, при артритах; наружно — при экземе, фурункулёзе, скрофулёзе, дерматомикозах, ранозаживляющее, при алопеции; ванны и примочки — при судорогах мышц конечностей. В гомеопатии споры используют при варикозном расширении вен, гипертонической болезни, ревматозном артрите, невралгии, в том числе черепно-мозгового нерва, головной боли, отите, геморрое, противовоспалительное, при гипофункции желудка, язвенной болезни желудка, диспепсии, желудочных коликах с тошнотой, метеоризме, печёночной недостаточности, циррозе печени, холелитазе, диуретическое — при болезнях мочевого пузыря, при нарушении обмена веществ, болезнях предстательной железы, пневмонии, бронхите, рахите, дерматопатии, скрофулёзе, сыпях, экземе, угрях, мозолях, бородавках, алопеции. Споры в народной медицине в виде отвара применяют как противовоспалительное, гемостатическое, противоревматическое, спазмолитическое, противосудорожное, аналгезирующее при невралгиях, зубной боли; диуретическое при остром цистите, мочекаменной болезни, дизурии, желчегонное при заболеваниях печени, гастрите, энтероколите, закрепляющее при диарее, обволакивающее, гигроскопическое, мягчительное, антисептическое, антигельминтное; наружно как детская присыпка, при опрелостях у взрослых, при псориазе, ранах, ожогах, рожистых воспалениях, мокнущих дерматозах, сыпях, чесотке, варикозных узлах, алопеции; в виде мази — при фурункулёзе, язвах.

В западноевропейских странах часто используют споры плауна и траву при атонии и камнях мочевого пузыря, заболеваниях печени, геморрое, диспепсиях. В Южной Африке — как спазмолитическое, диуретическое.

Большое значение споры плауна имеют в металлургии, где их используют для обсыпки форм при выплавке чугуна, особенно при фасонном литье.

Быстро внесённые в пламя, споры плауна сгорают со вспышкой, поэтому иногда их применяют в театральном деле, а также при изготовлении фейерверков и бенгальских огней. Раньше ими заменяли магний в фотографии.

Стеблями плауна булавовидного можно окрашивать ткани в синий цвет.

В китайской медицине трава входит в состав «моксы», используемой для прижиганий. В корейской медицине споры используют как аналгезирующее при ревматизме, невралгиях, параличах.

Нитрат ликоподина в эксперименте обладает противоалкогольным эффектом.

Стебли можно использовать как упаковочный материал.

В ветеринарии сухие листья употребляют как слабительное для лошадей, а споры местно как мягчительное, антисептическое, ранозаживляющее, гигроскопическое.

Инсектицид.

В оптике споры используются для исследования и демонстраций дифракционных явлений.

Что такое голосеменные растения

Растительное царство подразделяется на низших и высших представителей. Последние делятся на споровые и семенные

Первые можно часто встретить в лесу (папоротник), они обращают на себя внимание большой формой и не имеют ярких цветов. Вторые — являются господствующей, самой распространенной группой среди высших растений

Различаются они по способу образования органа размножения и бывают голосеменными и покрытосеменными.

Признаки

Эти растения не образуют плодов, являются наземными. Если классифицировать их по жизненным формам, то чаще это деревья.

Самые многочисленные представители — хвойные:

• сосна;
• ель;
• можжевельник;
• пихта;
• лиственница и другие.

У большинства растений листья имеют игольчатую форму, а сверху покрыты восковой кожицей, благодаря чему получили название — хвоя. Такая форма не позволяет влаге испаряться, поэтому растения могут произрастать в неблагоприятных условиях. Хвойные образуют леса в зонах с умеренным климатом.

В качестве самостоятельного органа лист впервые появился у голосеменных. Он обладает определенными характеристиками, специфическими для этого отдела.

Виды листьев:

• чешуйки (кипарис);
• иголки (пихта);
• перистый (саговник);
• двулопастный (гинкго);
• длинный до 8 м (вельвичия).

В целях снижения объемов испаряемой жидкости устьица глубоко погружены в ткань, сами листья покрыты кутикулой. Дерево не обновляет их ежегодно. Каждая хвоинка способна прожить от трех до пяти лет, а листья вельвичии существуют, пока живет само растение, высыхая на концах и вновь отрастая у основания.

Стебель или ствол покрыт корой, имеются четкие годичные кольца. Большинство выделяют смолу — фитонциды, губительные для бактерий. Шишки являются видоизмененными побегами.

Функции

Это группа высших семенных, следующая за папоротниками и хвощами, она предшествует покрытосеменным на пути эволюционного развития растений

Способность гамет сливаться без участия воды — важное приобретение голосеменных, которое способствовало их широкому расселению и продвижению вглубь материков

Развитие семени внутри стробилы за счет запаса питательных веществ обеспечило его сохранность и жизнестойкость. Таким образом голосеменные демонстрируют новые, по сравнению со споровыми, механизмы выживания и расселения по суше.

Отличие от других видов

Основным отличием, по которому представители этого отдела растительного царства получили свое название, является отсутствие околоплодника.

Завязь семян развивается в пазухах чешуек шишек или шишкоягод (можжевельник). Опыление происходит с помощью ветра. Семена лежат открыто на чешуйках, после созревания высыпаются.

Практическое использование плауна

В медицинских целях применяются споры растения, известные под названием Lycopodium. Используется сырье, собранное в природных условиях, для приготовления детской присыпки и средств против пролежней. Lycopodium содержит:

• масло;
• белки;
• полисахариды;
• ситостерин;
• фенолкарбоновую кислоту;
• минеральные вещества.

Народные лекари ценят ранозаживляющие способности ликоподия, рекомендуют при ожогах, обморожениях. Трава имеет противовоспалительные свойства и применяется при заболеваниях разных органов и систем. Наружные формы медикаментов из спор плауна помогают при экземе, фурункулах, лишаях. Лечение препаратами плауна нужно проводить по рекомендации и под наблюдением врача.

Описание плауна годичного

Плаун годичный – вечнозеленая трава, размножающаяся спорами. Относится к семейству плауновые. Стебель длинный, вырастает до 1,5 м, ветки прямостоячие, в высоту достигают около 15-30 см. Растет в хвойных лесах по всей планете. Годичный плаун также используется в медицинских целях, заготавливаются споры этого растения. Собирают их, когда растение начинает желтеть, обычно это происходит во второй половине августа.

Особенности сбора:

• Колоски годичного плауна срезают ранним утром или после дождя;
• Затем укладывают в специальные мешки;
• Чтобы не потерять споры, используют специальные ножницы;
• Некоторые даже, используя особые ножницы, могут заготавливать споры в сухое время;
• Затем все колоски отправляют на сушку в теплое помещение;
• Для сушки применяют печки, которые нагреваются до 45 ᵒС – высокие температуры нельзя применять ни в коем случае – тогда все сырье испортится, ведь споры слипнуться и образуют комочки.

Колоски сушат на подстилках из ткани или толстой бумаги, после высыхания все споры высыпаются на подстилку. Затем порошок нужно просеять несколько раз через специальное маленькое сито. Собранные таким образом споры могут использоваться производителями БАДов.

Если так сделать – уничтожаться заросли этого растения, а новые образуются только через 10-15 лет. В народной медицине используют отвары и настойки из травы растения, готовят ее в течение всего лета и сушат в теплых помещениях или на солнце. Официальная медицина использует плаун годичный редко, считая растение ядовитым.

Примеры плауновидных растений

Двурядник (плаунообразные) – многолетнее растение с ползучими побегами и прямостоячими ветками. Листья зеленого цвета, чешуевидные, они или прижаты к стеблю или отклонены. Располагаются 4 рядами, которые отличаются по своему размеру и форме. Например, дифазиаструм альпийский, дифазиаструм сплюснутый, плавун булавовидный, топяной, колючий.

Существует еще несколько семейств плауновидных растений:

• Плауновые;
• Селагинелловые;
• Баранцовые;
• Полушниковые.

Листья у баранца простые с одной жилкой. Все виды в разной степени ядовиты – человек не должен из принимать. Часто это семейство приписывают к Палуновым. К этому роду относятся баранец арктический, обыкновенный, прижатый и другие.

К селагинелловым относятся многие тропические растения. Как правило, стебель у таких растений прямой с мелкими листами. Представители этого семейства распространены по всей планете в виде небольших трав. Примеры: плаунок чешуелистный, мёллендорфа.

Примеры решения задач

Задача 1

Какой хромосомный набор у клеток гамет и заростка папоротника? Каким способом происходит деление этих клеток?

Решение.

Заросток с гаметой папоротника обладают гаплоидным набором хромосом. Гаметы папоротника образуются с помощью митоза из клеток гаметофита в архегониях.

Задача 2

У соматических кукурузных клеток 20 хромосом. Какой набор хромосом содержат клетки пыльцы?

Решение.

В генеративной клетке пыльцы содержится 10 хромосом, так как она образуется в процессе митоза.

Задача 3

Каким хромосомным набором обладают листья и заросток папоротника? Каким видом деления и из чего образуются эти клетки?

Решение.

Взрослые клетки листьев характеризуются диплоидном хромосомным набором, заростка – гаплоидным, так как образуется из споры.

Особенности плаунов

Своеобразные и очень древние растения встречаются в лесной зоне Северного и Южного полушарий. Род Lycopodium, к которому относится плаун булавовидный, существовал в лесах палеозоя свыше 350 млн лет назад. Многие признаки свидетельствуют, что эта группа постепенно угасает. Но в строении плаунов есть черты более высокой организации по сравнению со мхами. Познакомиться с ними можно на примере плауна булавовидного.

Древнейшие признаки:

• дихотомическое ветвление;
• спиральное листорасположение.

Черты высших растений у плауна:

• дифференцированные ткани;
• олиственные травянистые стебли;
• настоящие корни.

Характерная черта – микрофилия, связанная с происхождением листьев из поверхностных стеблевых выростов.

Bio-Lessons

Вниз от стебля идут похожие на корни ветвящиеся ризофоры. Споры (у некоторых форм одинаковые, у других – разных размеров) образуются на верхней стороне спорофиллов, собранных в вертикальные колоски или шишечки. Как и у папоротников, споры плауна образуют заростки (гаметофитное поколение) с антеридиями и архегониями; после оплодотворения на заростках из зигот прорастают спорофиты, и цикл повторяется вновь.

Древние плауновидные. Слева направо: зостерофиллофит, дрепанофикус, протолепидодендрон, астероксилон, лепидодендрон

Отпечаток ствола лепидодендрона (чешуедрева)

Плауновидные известны с силура. В девоне вымирают древние плауновидные: дрепанофикусы, пролепидодендроны, циклостигмы. Расцвет плауновидных приходится на карбон, когда сушу покрывали леса древовидных лепидодендронов и сигиллярий высотой до 30 м. Остатки мёртвых растений образовали толщи ископаемого угля. Начиная с триаса, древние плауновидные начинают постепенно исчезать с лица Земли.

Примерно так выглядела ископаемая сигиллярия

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому. Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений. 

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы. Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

Мужские гаметы. Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

Женские гаметы, представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность. 

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных. 

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Что такое гаметофит и спорофит в биологии

Спорофит – одно из чередующихся поколений, относится к бесполому.

Многоклеточная диплоидная фаза, происходящая в период жизни водорослей и растений.

Бесполое развитие происходит из зиготы, в которой появляются споры. Образование зиготы происходит на половой гаплоидной фазе из женской яйцеклетки, оплодотворенной мужской гаметой.

Гаметофит — гаплоидная или половая фаза в жизненном цикле растений, которая, в свою очередь, развивается из спор и производит половые мужские и женские клетки, или гаметы.

Когда гаметы сливаются вместе или оплодотворяются, снова наступает гаплоидное поколение.

Гаметы бывают двух видов:

1. Мужские гаметы.

   Появляются из мужских гаметангий – антеридий. У споровых и водорослей они называются сперматозоидами, у семенных – спермиями. Отличаются между собой подвижностью, сперматозоиды имеют жгутики, поэтому могут двигаться.

2. Женские гаметы,

   представляющие собой неподвижные яйцеклетки. Образуются в женских гаметангиях, которые носят название – архегонии.

У наземной растительности оплодотворение яйцеклетки происходит в архегонии, после которого появляются споры. Жизненный цикл продолжает свое чередование.

Чередование поколений особо выражено у споровых растений. У папоротников, плаунов, хвощей гаметофит находится раздельно от спорофита, но преобладает гаплоидность.

Гаметофит выражен недолговечным маленьким ростком, на котором затем вырастает спорофит. У мхов нет разделения между фазами, коробочка со спорами развивается на гаметофите.

Цветковые или покрытосеменные растения для размножения используют опыление, когда мужские гаметы в тычинках переносятся к женским в пестиках. У голосеменных растений семена находятся в открытом виде – шишках, и оплодотворение происходит, как и у покрытосеменных.

Однако семя голосеменных развивается из семязачатка, который открыт на семенной чешуе, у покрытосеменных оно находится внутри плода.

Схема жизненного цикла высших растений проста: постоянное чередование полового (гаплоидного) с бесполым (диплоидным) поколением.

Таблица «Отличия гаметофита и спорофита у растений»

Гаметофит и спорофит могут отличаться по размеру и этапам формирования.

Гаметофит	Спорофит
Относятся к гаплоидам, имеют только один набор хромосом.	Относятся к диплоидам из-за наличия двух наборов хромосом.
Размножение происходит половым путем.	Размножение происходит бесполым способом.
Для процесса характерно образование гамет – мужских и женских половых клеток: спермий, яйцеклеток и сперматозоидов.	Для стадии характерно образование специальной клетки – споры, предназначенной бесполому размножению.
Образование гамет происходит, когда в гаметофите начинается деление (митоз) из гаплоидных клеток.	Образование спор происходит, когда в спорофите начинается деление (мейоз) из диплоидных клеток.
При оплодотворении женской гаметы мужскими образуется зигота. Затем из зиготы образуются споры.	Когда спора делится способом, который называется митоз, наступает диплоидная фаза жизненного цикла.

Гаметофиты водорослей, разнообразие и примеры

У большинства водорослей мы можем видеть, что спорофит и гаметофит чередуются, но у некоторых, как например морская красная водоросль Полисифония, на одно гаплоидное поколение приходится сразу два диплоидных. 

Гаметофиты у водорослей могут иметь разный внешний вид.

• Нитчатый раздельнополый у Polysiphonia и бурых ламинариевых водорослей.
• Крупные, пластинчатые, внешне похожие на спорофит мужские гаметофиты и микроскопические женские у красной водоросли Palmaria.
• Макроталломная форма у бангиевых красных водорослей.
• Крупный пластинчатый таллом у зеленых ульвовых водорослей морфологически почти не отличим от спорофита, потому что эти водоросли обладают изогамией, наиболее примитивным из типов полового процесса.

Примечание

Несмотря на внешние различия, все гаметофиты являются диплоидными и многоклеточными.

Папоротники

Папоротникообразные довольно крупные растения. Наиболее распространен мужской папоротник. По внешнему виду папоротник отличается от хвощей и плаунов. Однако у него также есть корневище, от которого отходит короткий стебель и крупные зеленые листья.

Осенью они желтеют и отмирают, а весной от перезимовавшего корневища отрастают новые листья. Книзу от корневища отходят многочисленные придаточные корни. Ими папоротник добывает воду из почвы.

По своему внешнему виду папоротник похож на цветковое растение. Есть даже легенда, что можно увидеть цветущий папоротник в одну летнюю ночь и его цветок обладает волшебным свойством открывать клады. В действительности же папоротник никогда не цветет и не образует ни плодов, ни семян.

Размножение папоротников происходит спорами. Познакомимся с развитием этих растений на схеме.

Созревают споры во второй половине лета на нижней поверхности листьев, в маленьких коробочках. Снизу они прикрыты коричневыми покрывальцами. Созревшие темно-коричневые споры выпадают из раскрывшихся коробочек и разносятся ветром.

На влажной почве спора прорастает и образует маленькую зеленую пластинку сердцевидной формы. Она раза в два меньше монеты. Это заросток папоротника. Одной стороной он прилегает к почве и укрепляется в ней ризоидами.

На нижней, прилегающей к почве поверхности заростка находятся органы размножения. В мужских органах формируются сперматозоиды, а в женских – яйцеклетки. После дождя, когда под заростком задерживается вода, сперматозоиды подплывают к яйцеклеткам и сливаются с ними. Происходит оплодотворение. Следует отметить, что оно также происходит в воде, что сближает папоротники со мхами, хвощами и плаунами. Из зиготы формируется заросток, на котором появляется молодое растение.

Папоротники имеют огромное значение. К примеру, из молодых побегов готовят различные блюда. Из них изготавливают лекарства, которые используются в борьбе с червями, паразитами человека.

Древние папоротники, хвощи и плауны дали материал, из которого образовался каменный уголь. В далеком прошлом они представляли собой гигантов, достигавших высоты 30-40м и толщины 2м. 

Отмиравшие деревья падали и погружались в воду. Они скапливались под водой в огромных количествах. Их засыпало илом, глиной, песком, которые приносились реками. В течение многих миллионов лет эти остатки древних растений превращались в каменный уголь, который в настоящее время широко используется людьми.

Классификация ликофитов

Отдел плауновидных растений включает два класса: плауновые, полушниковые. Они состоят из нескольких порядков. В плауновые входят:

• астероксиловые;
• плауновые;
• протолепидодендровые.

Первый и третий порядки состоят из полностью вымерших растений. К астероксиловым относятся два рода: астероксилон, схизоподиум. Первое растение было травянистым, оно предположительно дало начало высшим видам ликофитов с мелкими листочками. К порядку плауновые относятся два рода:

• плаун;
• филлоглоссум.

В плаун входят 400 видов, несколько из них можно встретить на территории стран СНГ. Сейчас это в основном травянистые растения, но в тропиках растут лианы длиной до 9 м. На территории России известен плаун булавовидный, который встречается в сосновых лесах. Отличается он ветвящимися побегами, от которых отходят боковые корни.

Интересный факт: в зависимости от заглубления корневая система меняет свое анатомическое строение из-за специфики среды обитания. В жизненной схеме этого ликофита чередуются половые и бесполые поколения. Мелкие листья густо растут на стебле и ветвях. Другие примеры плауновидных растений:

1. Плаун сплюснутый. Растет в сосновых лесах с обилием лишайников и на болотах с большим количеством мха. Многолетнее растение имеет ползучие стебли, на которых расположены небольшие веточки с чешуевидными листочками. Вид отлично переносит зимние морозы, размножается подземными корнями.
2. Годичный. В природе России растение встречается в сырых пихтовых и еловых лесах. Этот вид обладает длинными стеблями с прямыми ветками высотой 10—25 см. На побегах разрастаются придаточные корневые отростки, споровые листочки по краям ограничены перепонкой. Из-за жестких листочков имеет второе название — плаун колючий.
3. Можжевельниковый. Отличается прямостоячим стеблем, достигающим в высоту до 25 см. Нижняя часть растения состоит из искривленных веточек, которые образуют небольшие кусты. Споровые листья имеют яйцевидную форму с зубчиками по краям.