Здравствуйте! С вами Андрей, преподаватель биологии и автор канала «Биосфера».
Вы когда-нибудь гуляли по хвойному лесу и замечали под ногами вечнозеленые стелющиеся растения, похожие на маленькие елочки? Это плауны. Они появились на Земле более 400 миллионов лет назад и были свидетелями динозавров.
Сегодня плауны — это скромные обитатели лесов, но они таят в себе много интересного. Разберем их строение, размножение, жизненный цикл и значение для человека и природы.
Поехали!
---
Часть 1. Общая характеристика плаунов
Плауны — это отдел высших споровых растений. Они относятся к классу Плауновидные (Lycopodiopsida).
Это вечнозеленые многолетние растения. У них есть ползучий стебель, от которого отходят придаточные корни и вертикальные побеги. Листья у плаунов мелкие, чешуевидные или игловидные, расположены густо, часто черепитчато.
Плауны размножаются спорами. В их жизненном цикле, как и у папоротников с хвощами, преобладает спорофит — то взрослое растение, которое мы видим в лесу. Для оплодотворения им, как и всем споровым, необходима вода.
Растут плауны очень медленно — всего 5-7 сантиметров в год. Это одна из причин, почему они нуждаются в охране.
Плауны — это древняя группа растений. Их ископаемые родственники — лепидодендроны — были гигантскими деревьями высотой до 50 метров и образовывали каменноугольные леса. Современные плауны — это их скромные потомки.
---
Часть 2. Строение плаунов
Стебель у плаунов ползучий, стелется по земле. Он может быть длиной до нескольких метров. От стебля вверх отходят вертикальные побеги высотой 10-30 сантиметров, которые придают растению вид маленьких елочек.
Стебель покрыт мелкими листьями, расположенными по спирали или в мутовках. Листья плаунов называются микрофиллами — это очень древний тип листьев, в отличие от крупных листьев папоротников, которые называются макрофиллами. Листья плаунов мелкие, кожистые, вечнозеленые. На верхней стороне листьев есть устьица для газообмена.
Корни у плаунов придаточные. Они отходят от ползучего стебля. Корни тонкие, ветвистые. Настоящего главного корня у плаунов нет.
У некоторых видов плаунов, например у плауна годичного, есть подземное корневище, которое дает начало надземным побегам.
---
Часть 3. Спороносные органы плаунов
Спороносные органы у плаунов — это колоски, которые называют стробилами. Они образуются на верхушках вертикальных побегов.
Стробил состоит из оси, на которой сидят спорофиллы — видоизмененные листья, несущие спорангии. В спорангиях в результате мейоза образуются споры.
У большинства плаунов споры одинаковые по размеру и строению — это равноспоровые растения. Но у некоторых видов, например у тропической селагинеллы, споры бывают разного размера: есть микроспоры (мелкие) и мегаспоры (крупные). Это разноспоровые растения, и у них из разных спор развиваются мужские и женские заростки.
Споры у плаунов созревают в конце лета. Они очень мелкие, похожи на желтый порошок, и содержат много масла. В сухую погоду споры легко высыпаются из раскрывающихся спорангиев и разносятся ветром.
---
Часть 4. Жизненный цикл плаунов
Жизненный цикл плаунов похож на цикл папоротников и хвощей — преобладает спорофит. Но есть у него и очень важные отличия.
Первый этап — спорофит. Взрослое растение, которое мы видим в лесу, — это спорофит. Оно имеет диплоидный набор хромосом (2n). На верхушках его побегов образуются стробилы со спорангиями. В спорангиях происходит мейоз, и образуются гаплоидные споры (1n).
Второй этап — прорастание споры. Споры высыпаются из спорангиев и при благоприятных условиях прорастают. Но здесь начинается самое интересное. Из споры плауна вырастает не зеленый заросток, как у папоротника, а маленький подземный клубенек.
Третий этап — гаметофит. Заросток плауна развивается под землей. У него нет хлорофилла, поэтому он не способен к фотосинтезу. Как же он питается? Он вступает в симбиоз с грибом, образуя микоризу. Гриб поставляет ему питательные вещества, а заросток делится с грибом чем-то взамен. Развивается заросток очень медленно — от 6 до 15 лет! На нем образуются антеридии (мужские органы со сперматозоидами) и архегонии (женские органы с яйцеклетками).
Четвертый этап — оплодотворение. Для оплодотворения, как и у всех споровых, необходима вода. Сперматозоиды (двужгутиковые) должны подплыть к яйцеклетке по пленке воды. Оплодотворение происходит в архегонии.
Пятый этап — образование зиготы. Из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) начинает развиваться новый спорофит. Сначала он питается за счет заростка, затем укореняется и становится самостоятельным растением. Заросток со временем отмирает.
Коротко цикл плауна:
Спорофит (зеленое растение) → спорангии в стробиле → мейоз → споры → заросток под землей (6-15 лет!) → сперматозоиды и яйцеклетки → оплодотворение (в воде) → зигота → молодой спорофит → взрослый спорофит.
Главное, что нужно запомнить:
· У плаунов преобладает спорофит — то, что мы видим в лесу
· Гаметофит (заросток) развивается под землей, питается с помощью гриба и не имеет хлорофилла
· Заросток развивается очень медленно — до 15 лет!
· Для оплодотворения, как и у всех споровых, нужна вода
---
Часть 5. Основные представители плаунов
В России встречается около 15 видов плаунов. Самые распространенные из них — три вида.
Плаун булавовидный — самый известный вид. Его длинные ползучие стебли покрыты густо расположенными листьями. На верхушках вертикальных побегов образуются 2-3 спороносных колоска на длинных ножках. Этот вид часто встречается в хвойных лесах.
Плаун годичный отличается от булавовидного тем, что его спороносные колоски сидят на верхушках побегов без ножек. Листья у него более широкие. Растет в хвойных и смешанных лесах.
Плаун сплюснутый имеет сплюснутые стебли, ветви у него расположены в одной плоскости. Листья чешуевидные, прижатые к стеблю. Встречается в сосновых лесах на песчаных почвах.
Селагинелла — это тропический род плаунов. Ее интересная особенность — разноспоровость. У селагинеллы образуются два типа спор: микроспоры (мелкие) и мегаспоры (крупные). Из микроспор развиваются мужские заростки, из мегаспор — женские. Это важный эволюционный шаг, который в дальнейшем привел к появлению семенных растений.
---
Часть 6. Отличия плаунов от других споровых растений
Теперь разберем, чем плауны отличаются от других споровых растений.
По сравнению с мхами, у плаунов есть настоящие корни (у мхов только ризоиды). Стебель у плаунов ползучий, с вертикальными побегами, а у мхов — прямостоячий. Листья у плаунов мелкие, чешуевидные. И самое главное: у мхов в жизненном цикле преобладает гаметофит (зеленое растение), а у плаунов — спорофит.
По сравнению с папоротниками, у плаунов листья мелкие (микрофиллы), а у папоротников — крупные (вайи). Спорангии у плаунов собраны в стробилы на верхушках побегов, а у папоротников они расположены на нижней стороне листьев. И самое важное отличие — гаметофит плауна развивается под землей и питается с помощью гриба, а заросток папоротника — зеленый, надземный и живет самостоятельно.
По сравнению с хвощами, у плаунов стебель не членистый, а сплошной, ползучий. Листья у плаунов расположены по спирали, а у хвощей — в мутовках чешуйками. И главное отличие — гаметофит плауна подземный и питается с грибом, а заросток хвоща зеленый и надземный.
---
Часть 7. Значение плаунов в природе и жизни человека
В природе плауны играют несколько важных ролей.
Они участвуют в почвообразовании — их отмершие части перегнивают, обогащая почву органическими веществами. Заросли плаунов создают микроклимат для мелких животных и насекомых, служат им убежищем. Кроме того, плауны чувствительны к загрязнению окружающей среды, поэтому их исчезновение может быть сигналом о нарушении экологии.
Для человека плауны тоже имеют значение, хотя и не такое большое, как, например, цветковые растения.
В медицине используются споры плауна, которые называются ликоподий. Это мелкий желтый порошок, который обладает свойством не раздражать кожу. Раньше его широко использовали как детскую присыпку. Также ликоподий применяется как обволакивающее средство при некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта.
В промышленности споры плауна тоже нашли применение. Они очень легкие и хорошо горят яркой вспышкой. Раньше их использовали в металлургии для посыпки форм при литье, чтобы отливки легко отделялись. Также их применяли в пиротехнике для создания эффектных вспышек.
В декоративном садоводстве иногда выращивают плауны, особенно тропическую селагинеллу, как декоративное растение.
Но самое главное, что нужно знать о плаунах, — многие их виды занесены в Красную книгу. Они растут очень медленно, и их популяции легко разрушить.
---
Часть 8. Охрана плаунов
Плауны — уязвимые растения. Их численность сокращается по нескольким причинам.
Во-первых, вырубка лесов уничтожает среду их обитания — плауны живут только в лесах. Во-вторых, лесные пожары уничтожают целые заросли. В-третьих, люди часто рвут плауны на букеты, особенно перед Новым годом — их называют "барашки", "вечные шишки" и используют для украшения. В-четвертых, сбор спор для лекарственных целей тоже вредит растениям, так как при этом повреждаются побеги. И наконец, вытаптывание в местах массового отдыха уничтожает нежные побеги.
В большинстве регионов России плауны занесены в региональные Красные книги. Их сбор и уничтожение запрещены. Если вы встретите плаун в лесу, лучше просто полюбуйтесь им, но не срывайте. Эти растения росли здесь задолго до нас и должны расти еще долго после нас.
---
Часть 9. Эволюционное значение плаунов
Плауны — это живые ископаемые. Их предки, лепидодендроны, были гигантскими деревьями высотой до 50 метров. Они росли в каменноугольном периоде, около 300 миллионов лет назад, и образовывали обширные леса.
У лепидодендронов была характерная кора с ромбическим рисунком — это места прикрепления листьев. Такие отпечатки часто находят в каменноугольных отложениях. Именно эти гигантские деревья образовали мощные залежи каменного угля, которые мы сегодня используем как топливо.
Современные плауны сохранили многие древние черты. У них микрофиллы — мелкие листья, в отличие от крупных листьев папоротников. У них ползучий стебель — это примитивный тип роста. И у них подземный гаметофит, питающийся с помощью гриба, — это очень архаичная черта, которая сохранилась с древних времен.
Изучая плаунов, ученые могут понять, как выглядели древние леса и как происходила эволюция растений на Земле.
---
Часть 10. Что чаще всего спрашивают на ОГЭ
Теперь разберем типичные вопросы, которые могут встретиться на экзамене.
Первый вопрос: "Почему плауны относят к высшим споровым растениям?" Ответ такой: потому что у них есть ткани и органы (корни, стебель, листья), и они размножаются спорами.
Второй вопрос: "Какое поколение преобладает в жизненном цикле плаунов?" Ответ: спорофит. Это взрослое зеленое растение, которое мы видим в лесу.
Третий вопрос: "Чем гаметофит плауна отличается от гаметофита папоротника?" Здесь нужно назвать несколько отличий. Гаметофит плауна развивается под землей, не имеет хлорофилла, питается с помощью гриба и развивается очень долго — от 6 до 15 лет. Заросток папоротника, наоборот, зеленый, живет на поверхности, самостоятельно фотосинтезирует и развивается всего несколько недель.
Четвертый вопрос: "Какое условие необходимо для оплодотворения у плаунов?" Ответ: вода. Сперматозоиды плаунов подвижны и должны подплыть к яйцеклетке.
Пятый вопрос: "Где образуются споры у плауна?" Ответ: в спорангиях, которые расположены в стробилах (спороносных колосках) на верхушках побегов.
Шестой вопрос: "Почему плауны нуждаются в охране?" Ответ: они растут очень медленно, легко уничтожаются при сборе, чувствительны к нарушению среды обитания, а многие виды занесены в Красную книгу.
---
🗺 Шпаргалка для повторения
Давайте еще раз коротко пройдемся по самым важным моментам.
Плауны — это высшие споровые растения. Они вечнозеленые и многолетние. Их строение таково: есть ползучий стебель, от которого отходят придаточные корни и вертикальные побеги. Листья мелкие, чешуевидные, их называют микрофиллами.
В жизненном цикле плаунов преобладает спорофит — это взрослое растение, которое мы видим. Споры образуются в стробилах (спороносных колосках) на верхушках побегов.
Гаметофит плауна — это заросток, который развивается под землей. У него нет хлорофилла, поэтому он не может фотосинтезировать. Он питается с помощью гриба, вступая с ним в симбиоз (образует микоризу). Развивается заросток очень медленно — от 6 до 15 лет!
Для оплодотворения, как и у всех споровых, необходима вода. Сперматозоиды подвижны и должны подплыть к яйцеклетке.
Значение плаунов многогранно. Их споры (ликоподий) используются в медицине как присыпка и в промышленности. Но главное, что нужно знать: многие виды плаунов занесены в Красную книгу и нуждаются в охране.
В эволюционном плане плауны важны как потомки гигантских лепидодендронов, которые образовали залежи каменного угля.
---
Что дальше?
На этой неделе в канале:
· 🌲 Завтра: Тест по плаунам — проверьте, как вы запомнили строение и размножение
· 📊 В пятницу: Сравнение всех споровых растений (мхи, папоротники, хвощи, плауны) в удобном текстовом формате
· ❓ В воскресенье: Отвечаю на ваши вопросы по жизненному циклу плаунов
Подписывайтесь на канал «Биосфера», чтобы не пропустить. Мы завершили тему споровых растений.
👇 Вопрос к вам:
Что в теме плаунов кажется вам самым сложным? Жизненный цикл? Подземный заросток, который живет 15 лет? Отличия от других споровых? Пишите в комментариях — разберем детально!
#огэбиология #плауны #споровые #жизненныйцикл #краснаякнига #подготовкакоги #биосфера #понятнаябиология