Equisetales (Порядок Хвощевые): общие сведения
К этому порядку относятся исключительно травянистые растения, у которых верхушечные стробилы или спороносные зоны состоят только из мутовок щитковидных спорангиофоров без чередующихся вегетативных листьев. Одни авторы выводят хвощи из травянистых форм археокаламитов , другие считают их потомками каламитов , которые в результате соматической редукции сформировали вторично травянистые формы.
Хвощевые, известные еще с каменноугольного периода , отличались большим разнообразием листьев - дихотомически рассеченными и целыми, свободными и сросшимися у основания. Как палеозойские , так и мезозойские хвощевые, судя по массовым остаткам, могли образовывать густые заросли по берегам водоемов. Некоторые из них хотя и достигали высоты до 10 м, но имели незначительную вторичную ксилему ; большинство же видов не превышали 1-2 м и были лишены вторичной ксилемы. До настоящего времени дожил только 1 род хвощ (Equisetum) , объединяющий 25 видов.
Хвощи - травянистые многолетние корневищные растения с однолетними, реже многолетними надземными побегами ( рис. 50 ). Они широко распространены в Евразии, в Северной и Южной Америке, в Северной Африке.
В Австралии встречается только завезенный вид - хвощ полевой (Еquisetum arvense) . Большинство видов приурочены к умеренным областям Северного полушария и лишь несколько наиболее древних видов распространено в тропических и субтропических областях Средней и Южной Америки. Некоторые из них достигают крупных размеров в несколько метров. Например, в Чили, Перу, Эквадоре произрастает хвощ Еquisetum xylochaete со стройными, почти древовидными побега.ми высотой 3-3,5 м; перуанский вид хвощ Еquisetum martii достигает 5 м, а самый крупный вид - хвощ гигантский (Еquisetum gigantea) , произрастающий во влажных тропических и субтропических лесах Чили, Перу, Мексики и Кубы, имеет максимальные размеры 10-12 м при диаметре всего лишь 2-3 см. Поэтому он может расти только опираясь и цепляясь за соседние деревья. В этих же странах произрастает самый мощный вид хвощ Еquisetum schaffneri , у которого при высоте всего 2 м диаметр может достигать 10 см.
К числу древних европейских видов относится вечнозеленый, редко ветвящийся хвощ зимующий (Еquisetum hyemale) высотой до 1 м. Большинство евразийских видов являются более молодыми и более специализированными. Их невысокие надземные однолетние побеги ветвятся с образованием боковых ветвей I, реже II порядка. Надземные побеги у одних видов могут совмещать 2 функции - спороносную и вегетативную. Так, например, у хвоща болотного (Еquisetum palustre) и хвоща приречного, или топяного (Еquisetum fluviatile) , вегетативные и спороносные побеги, возникающие одновременно, вначале не отличаются морфологически друг от друга. Только в середине лета на некоторых зеленых побегах формируются стробилы . У других видов наблюдается разделение функций побегов. Так, у хвоща лесного (Еquisetum silvaticum) и хвоща лугового (Еquisetum pratense) весной одновременно с вегетативными побегами развиваются неветвящиеся бесцветные или розоватые спороносные побеги. Однако после спороношения они зеленеют, ветвятся и не отличаются от вегетативных побегов. У некоторых видов диморфиз побегов проявляется очень четко. У широко распространенного хвоща полевого (Еquisetum arvense) ранней весной появляются бесхлорофилльные неветвящиеся спороносные побеги, которые после спороношения полностью отмирают, а на корневище несколько позднее формируются вегетативные зеленые побеги.
Таким образом, прослеживается возрастающая специализация побегов, сопровождающаяся их диморфизмом.
В связи с сильной редукцией листьев функцию ассимиляции берут на себя главный и боковые побеги, которые возникают мутовками , но не в пазухах листьев, а чуть ниже их. Одни авторы рассматривают их как внепазушные, а другие считают, что молодые пазушные побеги очень рано прорывают влагалище и оказываются ниже них.
Под землей у хвощей формируется разветвленная система корневищ, занимающая иногда площадь в несколько квадратных метров. Они располагаются несколькими ярусами на глубине от 30-40 см до 4-5 м. У некоторых видов междоузлия корневищ могут утолщаться и превращаться в клубеньки, богатые крахмалом. В узлах корневищ формируются корни двух типов. Одни из них, возникающие в поверхностных горизонтах почвы, образуют густые мутовки . Эти корни тонкие, короткие, слабо ветвятся и поглощают поверхностную влагу атмосферных осадков. Другие корни развиваются на глубине 1,5-2 м и во влажных глубинных слоях почвы формируют пучки тонких боковых корней.
Нередко корни хвощей называют придаточными, исходя из их бокового положения на побегах. Однако ход морфогенеза боковых побегов и корней осложняет решение этого вопроса. При ветвлении главного побега меристематическая клетка, делясь, одновременно формирует зачатки бокового побега и корня. Поэтому, как и у плаунов , едва ли эти апикальные корни можно назвать придаточными. В дальнейшем темпы роста зачатков побегов и корней определяются их пространственным положением. У наземных побегов в рост первыми трогаются зачатки боковых побегов, а расположенные у их оснований меристематические зачатки корней находятся в состоянии покоя. Только в случае соприкосновения этого побега с почвой или водой из остаточной боковой меристемы начинает формироваться корень. На корневище, напротив, первыми развиваются боковые корни, которые в узле образуют корневую мутовку, почки же долгое время могут оставаться спящими. В этом проявляется тонкая приспособленность хвощей к условиям произрастания.
Анатомическое строение хвощей различных видов довольно однотипно. Вдоль стеблей тянутся более или менее выраженные ребрышки и ложбинки. С поверхности расположена эпидерма, в ее утолщенных стенках откладывается кремнезем, придающий стеблю прочность. В области ложбинок расположены устьица, стенки которых у большинства видов также пропитаны кремнеземом и поэтому не могут растягиваться. Этим объясняется наличие внутренней пары работающих замыкающих клеток. Под эпидермой в ребрышках, иногда и в ложбинках, реже кольцом располагаются участки механической ткани . Между механической тканью находится паренхима первичной коры, содержащая хлоропласты и выполняющая функцию фотосинтеза . Во внутренней части коры проходят воздухоносные полости.
Центральный осевой цилиндр нечетко отграничен от первичной коры, большая его часть приходится на сердцевину. В молодом стебле она состоит из живой паренхимы, которая, однако, быстро разрушается, и образующаяся полость заполняется воздухом. Наличие большого количества межклетников свидетельствует, по-видимому, о том, что древние виды, как и многие современные виды хвощей, жили в болотистых местообитаниях. По периферии стелы тянутся закрытые коллатеральные пучки. Флоэма состоит из ситовидных клеток и паренхимы. В ксилеме вся протоксилема и большая часть метаксилемы разрушается. На их месте образуется узкая полость, по которой перемещается вода. Остатки метаксилемы обнаруживаются в виде кольчатых или спиральных трахеид. Пучки в междоузлиях идут параллельно друг другу. Входя в узел, сердцевина которой заполнена паренхимой, каждый пучок разветвляется на 3. Средний пучок входит в лист, а каждое боковое ответвление одного пучка сливается с боковым ответвлением соседнего пучка. Вновь сформированный пучок входит в следующее междоузлие. Таким образом, пучки одного междоузлия чередуются с пучками соседнего междоузлия.
