Плаун булавовидный: жизненный цикл, строение и размножение

Видео: Урок биологии №13. Жизненный цикл мхов (Кукушкин лен).

Плаун булавовидный (лат. Lycopodium clavatum) встречается в сосновых и смешанных лесах. Тонкие вечнозеленые травянистые побеги венчают плотные колоски. Но это не соцветия, ведь плаун – высшее споровое растение и никогда не цветет. Размножение и жизненный цикл имеют своеобразные черты, связанные с древним происхождением всей группы. Отличается рядом особенностей и строение плауна булавовидного.

Живые ископаемые

В палеозойскую эру леса из древовидных хвощей, плаунов и папоротников покрывали огромные пространства на планете. Со временем эти группы организмов, для размножения которых нужна вода в капельно-жидком виде, уступили место более приспособленным растениям – голосеменным и цветковым. Не выжили в этой борьбе за существование древовидные плауны - лепидодендрон и сигиллярия, достигавшие в высоту 40 м. Но именно они дали начало мощным угольным пластам в некоторых регионах планеты. Современные растения семейства Плауновые непохожи по внешнему виду на пышную карбоновую растительность, но они унаследовали способ размножения и цикл развития своих древних предков.

Почему растение называется «плаун»?

От первоначального места прикрепления одной из стадий в жизненном цикле плауна – заростка – начинают отрастать ползучие зеленые стебли. По периметру они еще молодые, без спороносных колосков, а в центральном кольце – отжившие свое. Создается впечатление, что плаун булавовидный перемещается по лесу. Связано это с постоянным отмиранием старых побегов и нарастанием новых. Особенность издавна подметили славянские народы и дали «плывущему» растению название «плаун» (плывун). Интересно происхождение латинского наименования рода плаунов. Оно связано с немецким словом «волчья лапа». Так в старину плаун называли в Германии. В XVI веке слово перевели на латынь, получилось в результате Licopodium. Разные народы именуют плаун «ликоподием», «дерезой».

Особенности плаунов

Видео: Биология в картинках: Цикл развития плауна булавовидного (Вып. 31)

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.

Видео: Сбрасывание спор плауна булавовидного

Строение плауна булавовидного

Все многолетнее растение (бесполая стадия) выглядит пушистым от множества отклоняющихся мелких листьев. Они имеют линейно-ланцетную форму, каждый оканчивается белым чрезвычайно ломким волоском. Плаун булавовидный имеет длинный и тонкий ползучий стебель. Этот своеобразный живой шнур достигает в длину от 1 до 4 м. От него берут начало боковые восходящие побеги (50 см). Стержневого корня нет, есть только придаточные, которыми растение прикрепляется к земле. Длинные тонкие ножки с редко расположенными листочками ведут от стебля к утолщениям на вершине побега. Это спороносные колоски, имеющие цилиндрическую форму и достигающие в длину 4 см. Обычно собраны по два, реже встречаются группы по три-четыре. В пазухах споролистиков размещены спорангии. Каждый из этих мешочков заполнен мелкими спорами.

Строение гаметофита

Споры плауна булавовидного дают начало гаметофиту, или заростку. Строение плауна булавовидного на этой стадии совершенно не похоже на многолетнее растение, каким мы его привыкли видеть. Спорофит достигает в диаметре чуть более одного миллиметра. Это заросток – временное явление в жизни растения, но очень нужное. Если споры оказываются в неблагоприятных условиях, то они длительное время не могут дать начало новому организму. Самостоятельно поглощать питательные вещества микроскопический гаметофит не может, он пользуется «услугами» почвенных грибов. Если споры быстро прорастают на поверхности, то полупрозрачный заросток приобретает бледно-зеленый цвет и способен к фотосинтезу. В благоприятных условиях гаметофит созревает быстрее. В специальных образованиях возникают половые гаметы. Женские – яйцеклетки – крупные и неподвижные. Мужские – сперматозоиды – мелкие, снабжены жгутиками и быстро двигаются. Созревают половые клетки в разное время. Мужские клетки для перемещения к яйцеклеткам нуждаются в капельках воды. При слиянии гамет происходит оплодотворение. Зигота начинает делиться, давая начало клеткам и тканям будущего спорофита.

Жизненный цикл плауна булавовидного

Проследим развитие растение от спор до взрослого растения. Именно его мы обычно видим в лесу или на фото «Плаун булавовидный». В мешочках-спорангиях колосков летом созревает огромное количество спор, напоминающих желтый порошок. Рассмотреть строение пылинок можно только под микроскопом. Химические анализы свидетельствуют о значительном содержании в них растительного жира. Высыпаются споры в июле-августе, переносятся ветром по лесу и служат распространению плауна. В почве при благоприятных условиях начинается прорастание. Образуется заросток-гаметофит, напоминающий маленькую горошинку с хвостиком. Половое размножение булавовидного плауна - промежуточный этап в жизненном цикле, обеспечивающий генетическое разнообразие. После формирования гамет и оплодотворения появляется на заростке микроскопический спорофит. В его строении уже можно рассмотреть тонкий зеленый стебель и листочки. Побег устремляется к свету, а корешок – вниз, в почву. Чаще плаун размножается вегетативным способом – каждая его плеть, имеющая корешки, способна выжить и без материнского растения.

Видео: Урок биологии №4. Жизненный цикл папоротника.

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.

Экологические требования

Стебли плауна постепенно «расползаются» в стороны от первоначального места прорастания споры. Способность к их образованию у растения появляется на 15-30-й год жизни. Заросток погибает на стадии формирования побегов и корней. Особенности строения булавовидного плауна и его размножение предопределили места распространения растения. Нетребовательное к почвам, оно нуждается в капельках воды для оплодотворения на половой стадии. Такие условия плаун находит во многих регионах и странах, в том числе в России, Белоруссии, Украине. Растение встречается преимущественно на песчаных почвах в светлых сосновых лесах. Реже - в смешанных и лиственных. В последние полвека численность плауна значительно сократилась. Одна из проблем возобновления ареала связана с медленным образованием спороносных колосков. В лесах вегетативные побеги можно встретить намного чаще, чем генеративные. Помимо этого, не всегда находятся подходящие условия для прорастания спор. Они могут погибнуть от пересыхания либо годами не давать начало гаметофиту. Это только часть экологических вопросов, связанных с древнейшим на Земле растением. Оно может повторить судьбу соседей по планете в далеком палеозое - лепидодендрона и сигиллярии.

Сведение лесов, преобразование их в агроландшафты отрицательно повлияло на половое и бесполое размножение булавовидного плауна. Осуществляется его охрана в ряде штатов США, где растение признано редким, нуждающимся в охране.