Хвощ большой. Хвощ полевой (Толканчик). Хозяйственное значение и применение

Общие сведения о хвощевидных

Хвощевидные растения, (лат. Equisetophyta), отдел высших споровых растений. Многолетние травянистые растения. Побеги состоят из четко выраженных члеников (междоузлий) и узлов с мутовчато расположенными листьями. В тканях ствола и листьев хорошо развиты проводящие ткани – ксилема и флоэма. В почве укореняются при помощи длинных корневищ, на которых образуются короткие придаточные корни.

Хвощевидные являются разноспоровыми растениями. У некоторых из них развиваются специальные структуры – спорангиофоры, несущие спорангии. Их мутовки образуют на стебле спороносные зоны, которые чередуются с обычными вегетативными листьями. Иногда они сидят на концах побегов, образуя чистые или смешанные стробилы. Обоеполый заросток (гаметофит) хвощевидных не превышает в длину нескольких мм. Оплодотворение происходит только в присутствии капельно-жидкой воды. Зигота развивается сразу, без периода покоя. В настояще время сохранился только один род хвощ, объединяющий около 20 видов. Встречаются в различных растительных зонах, но обязательно недалеко от воды, в местах с достаточным содержанием влаги в почве или с относительно неглубоким залеганием грунтовых вод.

В геологическом прошлом хвощевидные были значительно разнообразнее. Впервые они появились в девоне, а время их расцвета пришлось на период с карбона по триас. Среди них преобладали древовидные формы, которые вместе с ископаемыми плауновидными были основными породами лесов каменноугольного периода. Некоторые из них, например, каламиты, достигали в высоту 8-10 метров, а их 12 метровые стробилы были до 40 см в диаметре. Гигантские хвощевидные, наряду с лепидодендронами и сигилляриями образовали основные залежи каменого угля.

Ботаническое описание. Ныне живущие виды исключительно травянистые растения высотой от нескольких сантиметров до нескольких метров. Например, в Чили, Перу, Эквадоре произрастает Хвощ со стройными, почти древовидными побегами высотой до 3,5 м; перуанский вид хвоща Equisetum martii достигает 5 м, а самый крупный вид хвощ гигантский (Equisetum giganteum), 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 растет только опираясь и цепляясь за соседние деревья. В этих же странах произрастает самый мощный вид хвощ Шаффнера (Equisetum schaffneri), у которого при высоте всего 2 м диаметр может достигать 10 см. К числу древних европейских видов относится вечнозелёный, редко ветвящийся хвощ зимующий высотой до 1 м. У всех видов хвоща стебли обладают выраженной метамерией, т. е. правильным чередованием узлов и междоузлий. Листья редуцированы до чешуй и располагаются мутовками в узлах. Здесь же образуются и боковые ветви. Ассимиляционную функцию выполняют зелёные стебли, поверхность которых увеличивается ребристостью, стенки клеток кожицы пропитаны кремнезёмом. Подземная часть хвощей представлена сильно развитым корневищем, в узлах которого формируются придаточные корни. У некоторых видов (хвощ полевой) боковые ветви корневища превращаются в клубни, которые служат местом отложения запасных продуктов, а также органами вегетативного размножения. Хвощ – трудноискоренимый сорняк, переживающий благодаря своим подземным корневищам даже лесные пожары. Стебли хвоща содержат кремнезём, потому жёсткие. Прежде стеблем хвоща чистили горшки и кастрюли.

Целебные свойства и применение. Хвощ полевой является составной частью многих отваров, применяющихся при кашле, ревматизме, заболеваниях почек и мочевого пузыря, а также очищающих кровь. Поскольку хвощ вызывает выведение избытка воды из организма, не оказывая влияния на ее солевой состав, он очень подходит при лечении воспаления почек и мочевыводящих путей. Чай из хвоща полевого помогает при ревматических болях, при хроническом кашле и отеках ног, связанных с нарушениями обмена веществ. Не рекомендуется применять отвары, содержащие препараты хвоща, при сердечной или почечной недостаточности. Благотворно воздействие препаратов из хвоща на соединительную ткань: в виде чая или добавки к ваннам он значительно повышает сопротивляемость организма. Это обусловлено главным образом воздействием кремниевой кислоты, большая часть которой при приготовлении чая попадает в раствор. Оптимальный результат достигается благодаря совместному действию всех трех вышеупомянутых химических компонентов. Поэтому хвощ полевой с успехом применяется в следующих случаях: для ванн, стимулирующих обмен веществ в коже и при этом хорошо действующих при нарушении кровообращения, на отек при переломах, на обморожения, нарывы и нагноения костей (при открытых переломах). Поскольку растворимая кремниевая кислота при купании частично поступает в кожу, хвощовые ванны облегчают состояние при большинстве ревматических заболеваний и нарушениях обмена веществ при подагре.

Следующая за девоном каменноугольная эпоха унаследовала поступательное развитие папоротникообразных.

В условиях влажного тропического климата, господствовавшего в те времена на Земле, начали буйно развиваться леса из папоротникообразных растений. Основу их составляли гигантские плауновые - деревья лепидодендронов , сигиллярий и др. Эти деревья достигали 30 м высоты и имели диаметр ствола до 2 м. На вершине они вильчато ветвились и несли большое количество листьев, достигавших у некоторых видов 1 м в длину. Лапчатые корни лепидодендронов и сигиллярий, также вильчато ветвящиеся, распластывались в верхних слоях почвы. Эти плауновые размножались спорами. Споры созревали в спорангиях, развивавшихся на специальных листьях, собранных в шишки. Споры были двух типов: мелкие и крупные.

Мелкие споры называют микроспорами, а крупные - макроспорами. Отсюда различают и спорангии: микроспорангии и макроспорангии.

По аналогии с ныне живущими разноспоровыми папоротникообразными можно думать, что из мелких спор развивались заростки с мужскими половыми органами, а из крупных - заростки с женскими.

К деревьям из плауновых присоединялись древовидные родоначальники хвощей - каламиты . Каламиты - деревья с побегами, резко расчленённые на узлы и междоузлия (поэтому такие растения называют «членистыми»). От узлов отходят ветви (две или несколько в каждом узле). Как и древовидные плауновые, каламиты - разноспоровые растения. Они поселялись на болотах и достигали высоты в несколько метров.

В состав древесных растений лесов каменноугольной эпохи входили и древовидные семенные папоротники. Они знамениты тем, что у них впервые в истории растительного мира появились семена как орган размножения (об этом будем говорить ниже). Во всём остальном они очень походят на обычные древовидные папоротники, размножающиеся спорами.

По деревьям поднимались вверх папоротники-лианы.

В подлеске каменноугольных лесов поселялись многочисленные травянистые папоротники, разнообразные плауны, хвощевые, клинолисты и др.

В эту эпоху во многих районах Земли образовались густо насыщенные растениями лесные массивы. Эти леса развивались преимущественно на берегах водоёмов или на болотах. Они давали огромную массу древесины, которая после отмирания растений оставалась на месте, погружаясь в воду или болотистую почву, где не происходило полного разложения растительной массы. Развиваясь на протяжении многих миллионов лет, эти леса породили огромное количество погребённого растительного материала, из которого образовалась большая часть залежей каменного угля (отсюда и эпоха господства папоротникообразных называется каменноугольной). При разработке залежей угля нередко встречаются сохранившиеся стволы лепидодендронов, сигиллярий, каламитов и других растений, живших свыше 250 миллионов лет до нашего времени.

Указанные папоротникообразные по сравнению с породившими их псилофитами обладали многими преимуществами. Они имели хорошо развитые корневые системы и кроны из листьев, что во много раз повышало эффективность поглощения ими пищи. Они имели более совершенно построенную систему проводящих тканей. Эти прогрессивные черты, приобретённые в процессе приспособления к условиям наземного существования, обеспечивали им возможность развития крупных тел и возможность быстрого заселения территории. Они, как мы знаем, вышли полными победителями над псилофитами в борьбе за существование, вытеснили последних и в течение всей каменноугольной и начала следующей - пермской - эпохи были господствующей формой растительной жизни на Земле.

Но и их господству, более длительному, чем господство псилофитов, в пермскую эпоху все же наступает конец. На смену им приходят ещё более приспособленные к сухопутному образу жизни голосеменные растения. С поразительной быстротой сходят с арены жизни древовидные плауновые и хвощевые. От них остаются лишь скромные травянистые формы плаунов и хвощей, дотянувших свою историю до наших дней.

Лишь папоротники, которые не играли особенно большой роли в лесах каменноугольной эпохи, дошли до наших дней в большом количестве видов (Свыше 6 тысяч видов) и до сих пор заметны в растительном ландшафте Земли, особенно в тропиках, где имеются целые рощи из древовидных папоротников.

Хвощ
Хвощ полевой : стебель с мутовками листьев
Научная классификация
Международное научное название
Equisetum (1753)
Типовой вид
Виды
См. текст
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе ITIS NCBI EOL g:17259 IPNI 329490-2

Род распространён повсеместно от Южной Америки и южной части Африки до Арктики . Наибольшее видовое разнообразие (17) наблюдается в Евразии и Северной Америке между 40 и 60° с. ш. .

Происхождение названия

Русское название «хвощ» растение также получило за сходство с хвостами некоторых животных, в особенности, лошадей .

Ботаническое описание

Ныне живущие виды - исключительно травянистые растения высотой от нескольких сантиметров до нескольких метров. Например, в Чили, Перу, Эквадоре произрастает Equisetum xylochaetum со стройными, почти древовидными побегами высотой 3-3,5 м; перуанский вид Equisetum martii достигает 5 метров в высоту, а самый крупный вид хвощ гигантский (Equisetum giganteum ), 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 растёт только опираясь и цепляясь за соседние деревья. В этих же странах произрастает самый мощный вид Хвощ Шаффнера (Equisetum schaffneri ), у которого при высоте всего 2 м диаметр может достигать 10 см. К числу европейских видов относится вечнозелёный, редко ветвящийся Хвощ зимующий (Equisetum hyemale ) высотой до 1 м.

Хвощ - трудноискоренимый сорняк, переживающий благодаря своим подземным корневищам даже лесные пожары. Стебли хвоща содержат кремнезём , потому и жёсткие.

Химический состав

Трава хвоща полевого содержит малоизученный сапонин эквизетонин (около 5 %) и алкалоиды никотин , эквизетин (палюстрин); 3-метоксипиридин; диметилсульфон ; флавоноиды ; эквизетрин, изокверцитрин и 5-глюкозид лютеолина, витамин C (до 0,19 %), каротин (около 4,7 мг%); яблочную , аконитовую и щавелевую кислоты ; белки (около 16 %), жирное масло , кремниевую кислоту (до 25 %), дубильные вещества , горечи, смолы .

Ядовитость большинства видов (в особенности хвоща лесного и видов подрода Hippochaete ) объясняется наличием фермента тиаминазы .

Вопросы систематики

В настоящее время большинство авторов принимает один род с двумя подродами (Tutin, 1964 ; Cullen, 1965 ; Бобров, 1974 ; Hauke, 1993 ), реже их признают самостоятельными родами (Цвелёв, 2000 ). Однако единственным морфологическим признаком, по которому можно чётко отделить все виды одного подрода от другого, является характер расположения устьиц относительно уровня эпидермальных клеток (Hauke, 1993 ). История лектотипификации надвидовых таксонов обстоятельно изложена в работе R. E. Pichi-Sermolli (1971) .

Хозяйственное значение и применение

Питаются хвощами некоторые дикие животные - олени и кабаны . В то же время для лошадей хвощи являются ядовитыми растениями .

В медицине используются препараты хвоща полевого , которые обладают разносторонним и разнообразным действием. Их применяют как мочегонное, противовоспалительное, кровоостанавливающее, общеукрепляющее, ранозаживляющее и вяжущее средство. Помогают они при сердечной недостаточности , улучшают водно-солевой обмен . В составе различных сборов хвощ применяют для лечения гипертонической болезни , подагры и заживления ран. Эффективно растение при отёках различного происхождения и экссудативных (влажных) плевритах . В народной медицине область применения хвоща та же.

Высушенные стебли хвощей, содержащие большое количество солей кремния , применяются для шлифования поверхностей, в частности, столярами и живописцами. Прежде стеблем хвоща чистили горшки и кастрюли.

Большая часть материалов нашего сегодняшнего номера посвящена лошади. А каким образом растения могут быть связаны с лошадью? Разумеется, многие из них служат лошадям пищей. Помните «лошадиную фамилию» Овсов? Но напоминание о лошадях содержится и в некоторых названиях самих растений. На них мы и остановимся.

Хвощ – растение, похожее на жесткий лошадиный хвост, еще древние римляне называли его equisetum: по-латыни equius – лошадь, а saeta, seta – щетина, жесткие волосы. Еще определеннее в этом вопросе англичане: «horse» – «лошадь», «tail» – хвост, «horsetail» – хвощ. Да и русское «хвощ», по-видимому, связано все с тем же лошадиным «хвостом». Современные хвощи, в отличие от своих палеозойских предков, – преимущественно некрупные травянистые растения. Но отдельные виды и сегодня выглядят впечатляюще. Гигантский хвощ (Equisetum giganteum ) из Южной Америки достигает в высоту более 2 м, а стебель хвоща многощетинкового (Equisetum myriochaetum ), произрастающего в Центральной Америке, может вытянуться даже на 10 м! Правда, в толщину он невелик – всего 0,5–2 см, так что оценить гигантские размеры многощетинкового хвоща непросто – он стелется, опираясь, подобно лианам, на другие растения.

Химический состав разных хвощей неодинаков, да к тому же может меняться в разное время года. Болотный и полевой хвощи, попав в значительном количестве в сено, могут вызывать у лошадей серьезное заболевание эквизетоз, или шатун. А вот хвощи ветвистый и зимующий не так опасны и в осеннее время и ранней весной охотно поедаются животными. Широко известны хвощи как лекарственные растения. Отвар и жидкий экстракт полевого хвоща применяют иногда как мочегонное средство, а также при сердечных и других заболеваниях, сопровождающихся застойными явлениями. В Европе и Северной Америке жесткие стебли хвощей использовали вместо наждачной бумаги. Полевым и лесным хвощами окрашивали шерсть в серо-желтый цвет* .

(Rumex confertus ) – растение, относящееся к тому же роду семейства гречишных, что и обыкновенный, кислый щавель (Rumex acetosa ). От обыкновенного щавеля конский отличается прежде всего размерами – высота его во время цветения достигает полутора метров. Вкус конского щавеля не кислый, а вяжущий.
Крупные метельчатые соцветия конского щавеля можно встретить по влажным местам и как сорное растение на всей территории нашей страны. Несмотря на «лошадиное» название, животные это растение практически не поедают. Конский щавель используется в медицине как противоцинготное, противоглистное, желчегонное и сосудоукрепляющее средство. В больших дозах его препараты обладают слабительным действием, а в малых – закрепляющим и желчегонным. Кроме того, из корней конского щавеля извлекали желтую краску для окрашивания шерсти.

Конскими, или кормовыми, бобами (Faba vulgaris ) называют одно из древнейших культурных растений – в Средиземноморье и Северной Африке его возделывали еще за 2 тыс. лет до н.э. Несмотря на «сомнительное» название, не вполне созревшие семена бобов, содержащие до 35% белка, широко использовались и продолжают использоваться в пищу человеком. Их варят, тушат, из них готовят суп. Кормят ими и скот, а еще на корм животным используется силос из богатой белком зеленой массы бобов.
Бобы – довольно крупное растение, достигающее до 2 м в высоту, с толстым, полым внутри стеблем.

Под таким названием известно около 25 видов деревьев с очень декоративными пальчатосложными листьями. Самый известный из конских каштанов – конский каштан обыкновенный (Aesculus hippocastanum ), в диком виде произрастающий в станах Балканского полуострова. Во многих европейских странах конский каштан культивируется как великолепное декоративное дерево в парках и скверах. Особенно хорош конский каштан весной, во время цветения, когда дерево покрывается огромным количеством крупных белых «свечей» – конусовидных, направленных вверх метельчатых соцветий. Очень красивы и сложные листья конского каштана, состоящие из 5–7 пальчатых долек. Имеется целый ряд декоративных форм конского каштана – с махровыми цветками, с пестрыми листьями, с округлой или пирамидальной формы кронами.
Плоды конского каштана очень похожи на плоды каштана съедобного (Castanea sativa ), но, в отличие от последнего, наряду с большим количеством крахмала содержат ядовитые сапонины, из-за чего становятся несъедобными. Надо заметить, что два этих дерева являются представителями разных семейств: каштан – семейства буковых, а конский каштан – отдельного семейства конскокаштановых.
А название свое – hippocastanum – конский каштан получил в конце XVI в. В то время его семена использовали для лечения органов дыхания у лошадей. Кроме того, рубчик на шипастой коробочке, укрывающей твердое семя, напоминает по форме подкову – на нем даже можно различить «дырочки для гвоздей».

* Подробнее о хвощах см. «Биология», № 16/2001

После девонского периода наступил каменноугольный, или карбон . В это время началось новое наступление моря на сушу. Поверхность Земли уже значительно сгладилась после разрушения каледонских гор, появившихся во второй половине силура и в девоне. Теперешняя территория Москвы и прилегающих районов оказалась затопленной морем. На северных материках образовались огромные заболоченные низины. В условиях влажного жаркого климата стала быстро развиваться пышная наземная растительность, а среди животных - многочисленные земноводные.

Если бы мы с вами попали в лес каменноугольного периода, то вряд ли он произвел бы на нас приятное впечатление. Громадные деревья 30-40-метровой высоты с раскидистыми кронами вверху создавали вечный полумрак в лесу с непроходимыми топкими болотами, испускавшими тяжелые испарения. Всюду царило безмолвие, изредка нарушаемое шлепаньем по воде тварей, напоминавших по внешнему виду саламандр, но во много раз превосходивших их размерами. Это нам знакомые стегоцефалы. Большинство из них проводило время в воде, где ловило рыбу - основную их пищу.

Стегоцефалы, выползавшие на берег, с трудом передвигались, изгибаясь и волоча тело по земле. У некоторых стегоцефалов на лапах между пальцами были плавательные перепонки. На голове и теле, как у рыб, имелись органы боковой линии - своеобразные локаторы (приемники), при помощи которых рыбы определяют расположение твердых предметов под водой, приближаясь к ним, а также направление и силу течения.

Иногда в воздухе носились громадные хищные стрекозы, достигавшие 75 см в размахе крыльев; огромные тараканы, скорпионы, длинноногие пауки, родственные современным сенокосцам, ползали в сумраке лесных зарослей.

Громадные деревья, произраставшие в лесах каменноугольного периода, принадлежали к плаунам, хвощам и папоротникам. Все эти растения относятся к папоротникообразным, размножающимся спорами.

Толстые стволы плаунов (до 2 м в диаметре) были покрыты листовыми подушками с рубцами от отпавших листьев. Листья, достигавшие иногда огромной длины (до 1 м), сохранялись в верхней части ствола и его ветвей.

У одного из плаунов листовые подушки имели вид ромбических чешуек, расположенных косыми рядами. Это растение получило название лепидодендрона, что означает «чешуйчатое дерево». Другой род гигантских плаунов - сигиллярия, что означает «печатное дерево»,- характеризуется тем, что рубцы от отпавших листьев на его стволе напоминают след от печати. Они располагаются прямыми продольными рядами. Сигиллярии и лепидодендроны имели не настоящие корни, а своеобразные подземные корневые образования лапчатой формы, получившие название стигмарий (от греческого слова «стигма» - рубец; имеются в виду рубцы от отпавших выростов, исполнявших роль корешков). Вторую группу древовидных растений составляли хвощевидные - каламиты, уступавшие плауновым по высоте примерно в 2 раза. От плаунов каламиты отличались тем, что ветви у них отходили не равномерно от ствола, а только в определенных местах - узлах, разделявших голые междоузлия. Из каждого узла (а у некоторых видов лишь из части узлов, с чередованием) отходил как бы венец, или «мутовка», состоявшая из двух или нескольких ветвей. В узлах членистых ветвей располагались мутовки из листьев, как у современных хвощей.

Древовидные хвощи, плауны и папоротники характерны для тропического пояса того времени, протягивавшегося из Северной Америки в Европу и далее в Среднюю Азию и Индонезию.

Наряду с древовидными хвощами, плаунами и папоротниками в лесах каменноугольного периода было довольно много травянистых представителей этих растений. Кроме того, широко были распространены появившиеся еще в девоне семенные папоротники - древовидные голосемянные растения с папоротникообразными листьями. Семенные папоротники были первыми из растений, имевших семена. Из голосемянных надо отметить еще кордапты, занимающие как бы промежуточное место между семенными папоротниками и хвойными. Это были большие деревья с громадными, длинными листьями, распространенные как в тропической, так и в умеренной зонах.

В среднекаменноугольную эпоху появились и первые хвойные деревья из рода вальхия. Таким образом, каменноугольный период - время пышного развития древесной флоры, в которой преобладают древовидные споровые растения и довольно богато представлены древние голосемянные.

Это вместе с тем время образования многочисленных залежей. Ископаемый уголь образовался из древесного торфа, накоплявшегося в обширных лесных болотах. В каменноугольном периоде возникли залежи Донецкого и Подмосковного угольных бассейнов, Урала, Средней Европы и многие другие.

В море в связи с его широким распространением происходило некоторое обновление фауны. Среди простейших животных появились крупные корненожки - фораминиферы. Их тело состояло всего из одной клетки, но раковина, в которой эта клетка помещалась, была обычно многокамерной и у некоторых форм, например у фузулин, достигала размеров пшеничного зерна и более. Для одноклеточных животных, как правило микроскопически малых, это очень большие размеры, хотя некоторые фораминиферы более позднего времени - палеогена - были еще крупнее.

В морях каменноугольного периода широко распространены иглокожие (морские лилии и морские ежи), различные плеченогие, мшанки и другие группы животных.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .