От всего колоссального разнообразия хвощей, образовавших вместе с папоротниками и плаунами первые леса в невообразимо далеком каменноугольном периоде, осталось лишь 2–3 десятка видов единственного рода Хвощ (Equisetum). Зато произрастают они на нашей планете повсеместно, от Арктики до Африки и Южной Америки, хотя в Северной Америке и Евразии, в умеренной и арктической зонах, отмечается их наибольшее видовое разнообразие. Название «хвощ» происходит от древнего санскритского корня «хв», обозначающего нечто длинное и тонкое (сравните со словами «хвост» или «хворостина»). Хвощи влаголюбивы, они растут в лесах, на лугах, в болотистой местности, вблизи водоемов.
Древние предки хвощевидных – каламиты – были огромными деревьями, высотой до 20 м, с мощными ветвистыми и ребристыми стволами. Они были похожи на гигантские хвощи. В каменноугольный период каламиты вместе с древовидными плаунами и папоротниками образовывали целые ярусы заболоченных тропических лесов. Между стволами этих великанов порхали гигантские стрекозы, поденки и другие насекомые, которые в то время были единственными властителями воздушной стихии, а по земле передвигались древние амфибии – первые завоеватели суши. Современные виды хвощей представляют собой многолетние травянистые растения с плотными, пропитанными кремнеземом стеблями, достигающими в высоту от нескольких десятков сантиметров до 12 м[11]
. Их характерной особенностью является наличие метамерии стеблей, т. е. правильного чередования узлов и междоузлий, «суставчатого» строения, когда растения кажутся собранными из деталей конструктора (одно из старых названий хвощей – членистостебельные – очень хорошо такое устройство характеризует). Конец каждого членика образует в верхней части обхватывающее ложе для следующего, так называемое влагалище, состоящее из зубцов (редуцированных листьев), число которых является определительным признаком и более или менее постоянно для каждого вида хвощей. Листья хвощей мелкие, чешуевидные, располагаются в узлах мутовками. Боковые ветви тоже формируются в узлах стебля. У большинства хвощей органы спороношения появляются на верхушках вегетативных побегов, но у некоторых хвощей вырастают стебли двух видов: зеленые вегетативные и спороносные бесхлорофилльные, которые быстро отмирают, но зато решают вопросы размножения. И зеленые, и бесхлорофилльные побеги имеют продольные борозды и расчленены, как и корневища, на узлы и полые междоузлия. Фотосинтез происходит в ткани зеленых стеблей, чья ребристость увеличивает его интенсивность. Спорангии (структуры, в которых образуются споры) находятся на шестиугольных щитковидных спорангиофорах (спороносцах), соединенных в спороносные зоны или верхушечные стробилы («пестики», спороносные колоски). Эти спороносные зоны расположены на бесхлорофилльных спороносных стеблях. Выросший из споры гаметофит, или заросток, выглядит как крошечное недолговечное одно- или обоеполое зеленое растение (также гаметофит может иметь вид буровато-розового неветвящегося побега, который отмирает после спороношения). На этих заростках расположены антеридии со сперматозоидами и архегонии с яйцеклетками. Для осуществления оплодотворения необходима вода. Образовавшаяся зигота дает начало спорофиту («нормальному» хвощу в нашем понимании). Подземная часть хвощей представляет собой мощное разветвленное корневище, в узлах которого образуются придаточные корни. Некоторые хвощи, к примеру, хвощ полевой, имеют корневища, видоизмененные в мелкие клубеньки. Клубеньки служат для отложения запасных питательных веществ и вегетативного размножения. Действительно, хвощи охотно размножаются корневищами, образуя множество дочерних растений-близнецов, особенно в местах с нарушенным растительным покровом (после пожаров, перекопки земли и т. п.). На пастбищах и полях часто образуются обширные трудноискоренимые заросли этих сорняков. Для роста хвощей благоприятна кислая почва, на которой они растут особенно быстро и служат своеобразными индикаторами кислотности.