Введение
Систематика растений изучает многообразие растительных организмов.
Основная задача систематики – классификация растений. Все растения делят на две большие группы: низшие и высшие. У низших вегетативное тело не расчленено на органы (корень, стебель, лист) и представлено талломом, или слоевищем. У высших споровых и семенных растений тело расчленено на вегетативные органы, состоящие из разнообразных тканей, выполняющих разные функции.
В курсе «Ботаника» рассматриваются представители трех царств: Прокариоты, Грибы, Растения.
В царстве Прокариоты рассматривается один отдел – Цианобактерии.
В царстве Грибы – отдел Грибы и отдел Слизевики.
В царстве Растения – высшие споровые (отделы Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные) и семенные (отделы Голосеменные и Покрытосеменные растения).
В данном методическом пособии представлена характеристика некоторых агрономически важных семейств Покрытосеменных растений. Приведена характеристика вегетативных и генеративных органов, названы представители и их значение.
Методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов агрономического факультета по курсу «Ботаника» разделу «Систематика растений».
Одел Покрытосеменные, или Цветковые (Magnoliophyta)
Покрытосеменные, или Цветковые, растения – наиболее высокоорганизованные растения. Разнообразны по жизненным формам и размерам. Самое маленькое цветковое растение – ряска малая в диаметре достигает 1,5 мм, а высота гигантских эвкалиптов 100 м и более. Длина тропической древовидной лианы – ротанговой пальмы - свыше 300 м.
Преобладающее большинство цветковых – автотрофные растения, но и среди них есть паразиты, частично или полностью утратившие способность к фотосинтезу. Например, паразитами являются повилика европейская, заразиха пурпурная, петров крест чешуйчатый; полупаразитами – погремок малый, марьянник дубравный и др. Покрытосеменные, или Цветковые, — самый крупный отдел растений (250 000 видов), что составляет более половины всех групп высших растений, вместе взятых.
Покрытосеменные
господствуют на большей части суши и
играют решающую роль в формировании
растительного покрова. Они
обладают поразительной пластичностью,
поэтому существуют
в различных экологических условиях,
произрастая во всех
климатических зонах. Огромные потенциальные
возможности
покрытосеменных связаны с прогрессивными
изменениями их морфологической структуры.
Важнейшее изменение — появление
цветка, который выполняет функции
бесполого и полового
размножения. Существенная часть цветка
— пестик, образованный
в результате срастания краев одного
или нескольких
плодолистиков (мегаспорофиллов). В
нижней части пестика образуется замкнутое
полое вместилище — завязь, в которой
находятся надежно защищенные семязачатки.
В верхней
— сформировалось рыльце, способствующее
улавливанию и
удержанию пыльцы, а также стимулирующее
ее прорастание. Пестик
по форме напоминает сосуд, с чем связано
название «Angiospermae»
(греч.
ангилос — сосуд, сперма — семя).
Оплодотворение не зависит от воды, так
как спермии двигаются по пыльцевой
трубке. После 
оплодотворения
завязь превращается в плод, внутри
которого находятся семена, развившиеся
из семязачатков. Отсюда и произошло
название «покрытосеменные», в отличие
от голосеменных, у которых семена открыто
лежат на семенных чешуйках. Для
покрытосеменных характерны максимально
редуцированные мужской (пыльцевое
зерно) и женский (зародышевый мешок)
гаметофиты. Особенное и само оплодотворение,
получившее название двойного. В результате
оплодотворения вместе с зародышем
образуется и триплоидный эндосперм.
Произошли изменения и в строении вегетативных органов. Важнейшие преобразования коснулись проводящей системы. Основными элементами ксилемы становятся сосуды (вместо трахеид у голосеменных), что значительно ускоряет движение восходящего тока. Во флоэме вместо ситовидных клеток возникают ситовидные трубки с клетками-спутницами, регулирующими их функции. При развитии побеговой системы стало преобладать симподиальное ветвление. Изменения произошли в строении и жилковании листьев и т.д. Таким образом, покрытосеменные стали преобладающими на Земле растениями.
Отдел Покрытосеменные большинство систематиков подразделяют на два класса: Двудольные (Dicotyledoneae) и Однодольные (Monocotyledoneae).
Класс Двудольные включает 429 семейств, около 10 000 родов и не менее 190 000 видов, класс Однодольные включает 104 семейства, 3 000 родов и около 63 000 видов. Каждый из классов имеет свои характерные признаки.
Таблица 1 - Сравнительная характеристика Двудольных и Однодольных растений
Двудольные |
Однодольные |
Зародыш с двумя семядолями. Семядоли с тремя главными проводящими пучками |
Зародыш с одной семядолей. Семядоли с двумя главными проводящими пучками |
Листья простые и сложные, разделены на черешок и пластинку |
Листья простые, не расчленены на черешок и пластинку |
Жилкование листьев перистое или пальчатое |
Жилкование листьев параллельное или дуговидное |
Характерен вторичный рост осевых побегов за счет деятельности камбия; проводящая система стебля в виде цилиндра с проводящими пучками; есть флоэмная паренхима; кора и сердцевина хорошо дифференцированы |
Отсутствие камбия и вторичного роста; проводящая система в виде отдельных закрытых беспорядочно расположенных в стебле пучков; флоэмная паренхима отсутствует; кора и древесина выражены нечетко |
Зародышевый корешок обычно развивается в главный корень, от которого отходят боковые корни; корневая система стержневая |
Зародышевый корешок рано отмирает, заменяясь придаточными корнями; корневая система мочковатая |
Цветки большей частью пяти-, реже четырехчленные |
Цветки обычно трехчленные, иногда иные, но никогда не бывают пятичленными |
Древесные или травянистые растения |
Травы или вторично древовидные формы |
Таблица 2 - План характеристики семейства
1. |
Жизненная форма (деревья, кустарники, полукустарники, кустарнички, травянистые однолетние и многолетние растения). |
2. |
Корневая система (стержневая, мочковатая). Видоизменения корней (корнеплоды, корнеклубни, клубеньки). Подземные видоизменения побега (луковицы, клубни, клубнелуковицы, корневища). |
3. |
Стебель (прямостоячий, приподнимающийся, ползучий, вьющийся, цепляющийся). |
4. |
Лист (простой или сложный). У простых листьев - форма листовой пластинки. У сложных - тип листа. Прилистники. Раструб. |
5. |
Строение цветка. Формула цветка. |
6. |
Соцветия (неопределенные простые и сложные и определенные). |
7. |
Плоды (сухие и сочные, соплодия). |
8. |
Представители и их значение: - пищевые - кормовые - лекарственные - ядовитые - технические - декоративные - сорные. |
Таблица 3 – Формула цветка
Формула цветка: Ca Co A G * - цветок правильный ↑- цветок неправильный Ca - чашечка (состоит из чашелистиков) Ca5 - чашечка из пяти свободных чашелистиков Ca(5) - чашечка из пяти сросшихся чашелистиков Co - венчик (состоит из лепестков) Cо5 - венчик из пяти свободных лепестков Cо(5) - венчик из пяти сросшихся лепестков A - андроцей (совокупность тычинок) A5 – пять свободных тычинок A(5) – пять сросшихся тычинок G - гинецей (совокупность пестиков ) G1 - завязь верхняя G1 - завязь нижняя G1(2) - пестик один из двух сросшихся плодолистиков, завязь верхняя G ̅1̅̅(̅2̅) - пестик один из двух сросшихся плодолистиков, завязь нижняя Сросшиеся части цветка в формуле заключаются в скобки |
Таблица 4 – Семейство Лютиковые (Ranunculaceae)
1. |
Однолетние и многолетние травы, иногда кустарники и лианы. |
2. |
Корневые системы стержневые и мочковатые. |
3. |
Стебель прямостоячий, ползучий, вьющийся. |
4. |
Листья очередные, реже супротивные, без прилистников, простые (от цельных до сильно рассеченных). |
5. |
Цветки обоеполые, актиноморфные и зигоморфные. *Ca5 Co5 A∞ G∞ (цветок лютика); ↑Ca5 Co2 A∞ G3 (цветок Борца северного).
|
6. |
Кистевидные и метельчатые. |
7. |
Листовки, орешки или семянки, часто сборные, реже ягоды. |
8. |
Лекарственные: Горицвет весенний (Adonis vernalis) – многолетнее растение с сильнорассеченными листьями и одиночными крупными желтыми цветками. Содержит гликозиды сердечного действия. Ядовитые: Лютик (Ranunculus). В Кировской области 14 видов лютиков. Все Лютики ядовиты, особенно Лютик ядовитый (Ranunculus sceleratus). Лютик жгучий, или прыщенец (Ranunculus flammula) вызывает ожоги слизистой у животных, ожоги на теле человека. Борец северный (Aconitum septentrionale) - многолетнее растение, содержит алкалоиды. Декоративные: Купальница (Trollius), Клематис (Clematis), Ветреница (Anemone), Дельфиниум (Delphinium), Водосбор (Aquilegia), Прострел (Pulsatilla), Калужница (Caltha), Василистник (Thalictrum) и другие. Сорные: Лютик едкий (Ranunculus acris) – многолетнее растение, встречается повсеместно. Лютик ползучий (Ranunculus repens) – многолетнее растение, встречается на влажных участках. |
Таблица 5 – Семейство Маковые (Papaveraceae)
1. |
Однолетние и многолетние травянистые растения, обычно содержащие млечный сок. |
2. |
Корневая система стержневая. |
3. |
Стебель прямостоячий, содержит членистые млечники. Млечный сок желтый, красный, белый, содержит алкалоиды. |
4. |
Листья простые, очередные, как правило, рассеченные. |
5. |
Цветки обоеполые актиноморфные. *Ca2 Co4 A∞ G(∞) (цветок Мака)
|
6. |
Цветки одиночные или в кистевидных соцветиях. |
7. |
Коробочка, часто стручковидная. |
8. |
Пищевые: семена Мака снотворного (Papaver somniferum) используются в пищевой и кондитерской промышленности. Лекарственные: Мак снотворный (P. somniferum) – однолетнее растение с членистыми млечниками, встречается только в культуре. Лепестки белые, фиолетовые, розовые или красные с черным пятном у основания. Млечный сок содержит смолы, слизи, белки и около 25 алкалоидов (морфин, папаверин, кодеин и др.), которые используются в медицине. Технические: масличные сорта Мака снотворного (Papaver somniferum). Выращивают для получения жирного быстровысыхающего масла, которое является ценным сырьем для кондитерской, лакокрасочной и парфюмерной промышленности. Семена Мака содержат до 50% масла, жмых используют для откорма животных. Ядовитые: Чистотел большой (Chelidonium majus). Многолетнее растение, встречается повсеместно. Все растение содержит ядовитый желтый млечный сок. Используется в народной медицине для сведения его жгучим соком бородавок. Декоративные: декоративные растения содержат минимальное количество алкалоидов. Мак восточный (Papaver orientale), Мак альпийский (Papaver alpinum) - многолетние растения. Эшшольция калифорнийская (Eschscholzia californica) – однолетнее холодостойкое растение. Мак прицветниковый (Papaver bracteatum) – многолетнее растение, занесено в Красную книгу РФ. Сорные: Чистотел большой (Chelidonium majus). Семена имеют мясистый присемянник и очень быстро разносятся по территории муравьями. |
Таблица 6 – Семейство Крестоцветные (Cruciferae)