Ботаника. Систематика растений. Учебное пособие

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

Порядок Каперцовые (Capparales)

Семейство Крестоцветные (Cruciferae)

Крупное семейство, насчитывающее до 380 родов и около 3200 видов. Преобладают в умеренно теплой зоне Северного полушария, особенно в средиземноморской области. Некото- рые представители характерны для арктических областей. Однолетние, двулетние или многолетние травы, полукустар- нички, очень редко – кустарники. Среди крестоцветных много сорняков (пастушья сумка, дикая редька, ярутка полевая и другие). Листья очередные, нижние часто образуют прикор- невую розетку. Листовая пластинка простая, цельная или в разной степени рассеченная. Соцветие – щитковидная кисть. Цветки по своему строению крайне однообразны, желтого, белого или реже фиолетового цвета, актиноморфные, билате- ральносимметричные. Чашечка из 4-х расположенных в два круга чашелистиков. Венчик из 4-х длинноноготковых сво- бодных лепестков, расположенных в один круг крестообразно (откуда и название крестоцветные). Андроцей обычно из ше- сти тычинок: 2 короткие тычинки наружного круга располо- жены в трансверсальной плоскости цветка, 4 более длинные тычинки внутреннего круга расположены попарно в медиан- ной плоскости цветка. Нектарные железки могут окружать тычинки в виде кольцеобразного валика или располагаться около последних (чаще у основания внешних тычинок), в виде различной формы бугорков. Нектарные железки (или нектар- ники) по своему происхождению представляют собой эмерген- цы (разросшиеся участки) цветоложа. Гинецей ценокарпный с верхней двугнездной завязью. Семязачатков обычно не- сколько, прикреплены они вдоль швов. Рыльце сидячее или на столбике, двулопастное.

Формула цветка: *K2+2C4A2+4G(2).

Плод – стручок (длина превышает ширину в 3–4 раза) или стручочек (длина равна ширине или превышает ее не более, чем в 3 раза). Стручки и стручочки бывают вскрывающимися или невскрывающимися.

Стручок может быть:

1. Вскрывающимся двумя створками снизу вверх; при этом на плодоножке остается «рамка» из сросшихся краев плодо-

101

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

листиков с натянутой на ней ложной перегородкой, несущей семена (большинство родов).

2.Невскрывающимся, опадающим целиком (редька посев-

ная).

3.Членистым, разламывающимся поперек на односемен- ные членики (редька дикая).

4.Стручок может иметь носик – верхнюю часть завязи, ли- шенную семязачатков (горчица белая).

Стручочки могут быть:

1.Вскрывающимися двумя створками; их делят на а) уз- коперегородчатые, если они сплюснуты со стороны шва (па- стушья сумка, ярутка) и б) широкоперегородчатые, если они сплюснуты со стороны створки (икотник, бурачок).

2.Невскрывающимися – ореховидный стручочек (свербига).

3.Членистыми (катран).

Значение семейства:

–пищевые растения: капуста, редис, горчица, рапс;

–лекарственные растения: пастушья сумка.

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства с учетом местной флоры.

2.Спиртовой материал цветков дикой редьки, плодов ди- кой редьки, пастушьей сумки, ярутки, сурепки, горчицы, свербиги.

Ход работы

1.По гербарному материалу познакомьтесь с разными представителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, вегетативные органы. Обратите внимание на соцве- тие. Почему оно называется щитковидная кисть? Запишите признаки семейства в тетрадь.

2.Рассмотрите и зарисуйте цветок дикой редьки. Подпи- шите его части. Напишите формулу и диаграмму цветка.

3.Зарисуйте стручки дикой редьки, сурепки, горчицы и стручочки ярутки, пастушьей сумки, свербиги. Подпишите названия плодов.

102

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

Порядок Розоцветные (Rosales)

Семейство розоцветные (Rosaceae)

Крупнейшее семейство, включающее около 100 родов и 3000 видов. Распространены почти во всех областях земного шара, особенно широко в умеренных и субтропических облас- тях Северного полушария. Встречаются в самых разнообраз- ных растительных сообществах: на лугах, в степях, лесах.

Спектр жизненных форм велик: многолетние и однолет- ние травянистые растения, кустарники, полукустарники, деревья. Наряду с кустарниками с многолетними побегами встречаются кустарники с двухлетними наземными побегами (Rubus). Некоторые многолетние травы формируют плагио- тропные побеги (земляника, лапчатка гусиная).

Листья очередные, простые или сложные, большей частью с прилистниками.

Цветки актиноморфные, обычно пятичленные, с двойным околоцветником. Чашечка из 5 свободных чашелистиков. Иногда с подчашием, образованным сросшимися попарно прилистниками соседних чашелистиков. Редко 4 чашелисти- ка (калган). Венчик свободнолепестный. У некоторых цветок апопетальный (манжетка). Лепестков 5, реже – 4 (калган); после цветения лепестки опадают. Андроцей многочленный. Тычинки расположены в нескольких кругах, число их кратно 5 в каждом круге. Гинецей апокарпный, реже ценокарпный (яблоня, груша). Число плодолистиков различно: от неопреде- ленного числа до 1. Если гинецей многочленный, то пестики располагаются по спирали на выпуклом цветоложе (цветок гемициклический).

Для розоцветных характерно развитие гипанция – цветоч- ной трубки, образованной, главным образом, путем срастания нижних частей околоцветника и оснований тычинок между собой, аиногдаисрасширеннымцветоложем. Иногдаонобра- зован только цветоложем. Гипанций может быть плоским, вы- пуклым, вогнутым, бокальчатым. Цветочная трубка окружает завязь, срастается с ней, при этом образуется нижняя завязь, либо стенки завязи (или завязей) не срастаются со стенками гипанция, тогда завязь верхняя.

Плоды розоцветных: многолистовка, многокостянка, мно- гоорешек, яблоко, костянка.

103

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Иногда в образовании плодов принимают участие другие части цветка. Например, у земляники – плод многоорешек на сочном цветоложе, у малины – плод многокостянка на сухом цветоложе, у шиповника – многоорешек на сочном гипанции.

На основании различий в форме гипанция, строении пло- дов семейство делят на 4 подсемейства.

1. Спирейные. Кустарники. Листья почти всегда без прилистников. Гипанций вогнутый. Гинецей из 5, реже из 1–8 плодолистиков, свободныхиличастичносросшихсямежду собой. Завязь верхняя. Плод – апокарпная или гемисинкар- пная многолистовка. Роды: спирея, пузыреплодник и другие.

Формула цветка спиреи: *K5C5A∞G∞.

2. Розовые. Травы, редко кустарники. Листья с прилист- никами. Гипанций выпуклый или вогнутый. Чашечка с подчашием или без него, 5- или 4-членная. Плодолистиков в большинстве случаев много, гинецей апокарпный. Завязь верхняя. Стилодии верхушечные или гинобазические (зем- ляника). Плод – многоорешек или многокостянка; иногда гипанций сочный (шиповник), сухой (репешок), или сочным становится цветоложе (земляника). Роды: малина, ежевика, лапчатка, гравилат и другие.

Формула цветка шиповника: *K5C5A∞G∞.

3. Сливовые. Деревья и кустарники вечнозеленые и листо- падные. Листья с рано опадающими прилистниками. Гипан- ций чашевидный. Чашечка без подчашия, из 5 чашелистиков. Гинецей апокарпный из 1, редко из 2 или 5 плодолистиков. Завязь верхняя, с 2 семязачатками. Плод – костянка. Роды: вишня, слива, миндаль, абрикос и другие.

Формула цветка вишни: *K5C5A∞G1.

4. Яблоневые. Деревья или кустарники. Листья с прилист- никами, у многих рано опадающими. Гипанций вогнутый. Гинецей из 5 (редко 1–4) плодолистиков, в большей или мень- шей степени сросшихся между собой и с гипанцием. Завязь – нижняя. Плод – яблоко. Роды: груша, айва, рябина и другие.

Формула цветка яблони: *K(5)C5A∞G(3–5)

Розоцветные используются как пищевые (плодово-ягодные растения): земляника, клубника, яблоня, айва, слива, вишня, голубика, костяника, миндаль; декоративные: роза, спирея,

104

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

боярышник; лекарственные: шиповник, лавровишня, кро- вохлебка, калган и другие.

Объекты:

1.Гербарный и спиртовой материал спиреи, шиповника коричного, гравилата речного, репешка обыкновенного, виш- ни, яблони.

2.Гербарный материал представителей семейства: лапчат- ка, таволга, манжетка, земляника и другие.

Ход работы

1.По гербарному материалу познакомьтесь с разными представителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, вегетативные органы. Запишите признаки семейства

втетрадь.

2.Возьмите спиртовой материал цветков и плодов пред- ставителей разных подсемейств: спиреи, шиповника, мали- ны, вишни, яблони. Сделайте продольный разрез цветков, обратите внимание на форму гипанция. Рассмотрите плоды, охарактеризуйте их. Заполните таблицу: зарисуйте форму ги- панция на продольном срезе, подпишите название; зарисуйте плоды, подпишите их полную характеристику (по строению гинецея, околоплодника, количеству семян, степени вскрыва- ния); напишите формулу и диаграмму цветков.

105

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Порядок Бобовые (Leguminosae)

Семейство Мотыльковые

(Papipilionaceae или Fabaceae)

Всемействе 400 родов около 9000 видов, широко распро- страненных по Земному шару.

Всемействе представлены все жизненные формы расте- ний: древесные (деревья, кустарники, полукустарники) и тра- вянистые (многолетние и однолетние травы), много разноо- бразных лиан.

Листья очередные с прилистниками, сложные (парно- и непарноперистые, тройчатые, реже пальчатые. Иногда вер- хние листочки непарноперистосложного листа превращены в усики (горох, вика и другие).

На корнях большинства мотыльковых (около 70% видов) имеются клубеньки. Они различной формы и возникают в ре- зультате разрастания паренхимной ткани корня вследствие внедрения бактерий из рода ризобиум. Бактерии связывают свободный азот атмосферы, синтезируя азотистые соедине- ния, используемые растениями для питания.

Цветки часто собраны в соцветия: кисти (мышиный горо- шек, донник, чина), головки (клевер).

Цветки зигоморфные. Чашечка сростнолистная, непра- вильная или почти правильная из 5 чашелистиков. Вен- чик раздельнолепестный, мотыльковый: верхний лепесток (флаг, или парус) – самый крупный, два боковых лепестка образуют крылья или весла, а самые нижние, срастаясь в верхней половине, образуют лодочку, заключающую ты- чинки и пестик. Мотыльковый венчик является своего рода «биологическим замком», ограничивающим запасы пыль- цы и нектара от малоэффективных опылителей, и связан с приспособлением к опылению пчелами и шмелями. Андро- цей – из 10 тычинок, в двух кругах – по 5. Наиболее часто нити девяти тычинок (5 тычинок наружного и 4 тычинки внутреннего кругов) срастаются вокруг пестика, образуя незамкнутую трубку, щель которой прикрыта расширенной нитью десятой свободной тычинки. Реже все десять тычи- нок срастаются (язвенник, дрок) или остаются свободными (термопсис). Гинецей апокарпный из одного плодолистика, завязь верхняя, одногнездная.

106

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

Большинство мотыльковых энтомофильны. Самоопыляют- ся горох, чечевица, некоторые виды люпина, астрагала, вики.

Формула цветка гороха: ↑K(5)C1.2.2A(5+4).1G1.

Плод – боб. В зависимости от числа семян и характера их рассеивания бобы могут быть:

1.Многосеменными, вскрывающимися двумя створками (сверху вниз по брюшному шву и средней жилке плодолисти- ка (чина, горошек).

2.Невскрывающимися, содержащими небольшое число се- мян (клевер).

3.Вскрывающимися створками (некоторые астрагалы).

4.Членистыми с перегородками, развивающимися между семенами (вязель, копеечник).

5.Односеменными, невскрывающимися (эспарцет).

Семена без эндосперма. Значение бобовых:

–азотонакопители почвы (люцерна, клевер в севооборо-

тах);

–пищевое (горох посевной по количеству белка близок

кмясу, фасоль обыкновенная содержит в семенах до 29%, бобы – до 35% белка, арахис и соя – до 44% белка и до 22% ма- сла. Используется для получения сливок, сыра, творога, муки и хлеба для диабетиков, конфет и т.д.);

–кормовое: жмых в корм скоту, клевер, люцерна и другие;

–техническое: масло, лаки, клей, суррогат каучука;

–медицинское: термопсис ланцетовидный содержит алка- лоиды;

–медоносы: клевер, донник;

–зеленое удобрение почвы: люцерна, люпин;

–декоративное: люпин, душистый горошек, карагана («желтая акация»).

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства с учетом особенностей местной флоры.

2.Спиртовой материал цветков и плодов гороха посевного, чины луговой, клевера лугового, люцерны серповидной, лю- церны посевной.

107

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Ход работы

1.По гербарному материалу познакомьтесь с разными представителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, особенности строения листьев, соцветий. Запишите признаки семейства в тетрадь

2.Рассмотрите и зарисуйте цветки гороха, чины, клевера. Отметьте особенности строения. Составьте формулу и диаг- рамму цветка.

3.Рассмотрите и зарисуйте плоды гороха, клевера, люцер- ны серповидной и люцерны посевной.

Порядок Вербеноцветные (Verbenales)

Семейство Губоцветные (Labiatae)

Крупнейшее семейство, насчитывающее около 200 родов и 3200 видов, распространенных почти по всему земному шару. Особенно многочисленны губоцветные в странах Средиземно- морья, Западной, Средней и Центральной Азии. Большинст- во из них многолетние и травы и полукустарники, реже ку- старники, однолетники.

Стебли обычно четырехгранные. Листья супротивные, ред- ко мутовчатые, простые, без прилистников, большей частью цельные. Большинству видов свойственен ароматический запах эфирных масел, выделяемых железистыми волосками листьев и стеблей.

Соцветие – тирс, парциальные соцветия представляют собой или трехцветковые дихазии или двойной монохазий с почти сидячими цветками. Так как соцветия пазушные, то при значительном числе цветков создается впечатление, что последние располагаются мутовками. Если такие мутовки сближены, а кроющие листья мало заметны, соцветие прио- бретает вид головчатого или колосовидного. Изредка цветки одиночные, пазушные (шлемник) с хорошо заметными цвето- ножками.

Цветки обоеполые, зигоморфные с двойным околоцветни- ком. Чашечка сростнолистная из 5 чашелистиков. Венчик сростнолепестный, двугубый, с длинной трубкой. Верхняя губа образована двумя, а нижняя тремя лепестками. Верхняя

108

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

губа бывает вогнутой или плоской, нижняя почти всегда более крупная (посадочная площадка для опылителей). Размеры и форма губ и лопастей варьируют у разных представителей. Андроцей – из 4-х неодинаковых тычинок, иногда количество тычинок редуцировано до двух. Гинецей из двух плодолисти- ков, ценокарпный, завязь верхняя. На ранних стадиях разви- тия завязь двугнездная, затем каждое гнездо завязи делится перегородкой, вследствие чего завязь становится четырехгне- здной. Столбик обычно отходит от основания лопастей завязи (гинобазический). У основания завязи имеется четырехло- пастной диск – нектарник. Плод дробный, распадающийся на 4 эрэма. Чашечка при плодах всегда остается и нередко разрастается, полностью скрывая плод.

Разнообразие в строении цветков проявляется в строении венчика и связано с приспособлением к опылению.

У яснотки белой двугубый венчик, нижняя губа из 3-х ле- пестков, верхняя из двух. Тычинок – 4 (двусильные). В ни- жней части трубки венчика видно волосистое кольцо, которое препятствует доступу к нектару ползающих, но не опыляю- щих цветки насекомых. Формула цветка: ↑K(5)C(2.3)A4G(2).

Цветок живучки внешне кажется одногубым. На самом деле верхняя губа недоразвитая, очень короткая, 2-лопаст- ная. Нижняя губа крупная, 3-лопастная; боковые ее лопасти обратнояйцевидные, средняя – обратносердцевидная, длин- нее и шире боковых. Формула цветка: ↑K(5)C(2.3)A4G(2).

У цветка мяты полевой чашечка правильная, колокольча- тая, 5-зубчатая, волосистая. Венчик почти правильный, с труб- кой короче чашечки и отгибом с 4-мя почти равными по длине лопастями, верхняя больше остальных и произошла в резуль- тате срастания двух лопастей. Формула цветка: ↑K(5)C(2.2)A4G(2).

У шалфея лугового двугубая чашечка и венчик. Тычинок – 2, и они имеют особое строение. Нити тычинок прикрепляются к трубке венчика со стороны нижней губы. Нити короткие, а связник разрастается, причем одно колено его остается ко- ротким, а второе удлиняется и на вершине несет одну часть пыльника. Вторая половинка пыльника недоразвита и при- дает ему вид педали. Связник прикреплен к тычиночной нити подвижно. Получается двуплечий рычаг, и, если при- жать короткие плечи книзу, то длинные плечи с пыльниками

109

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

на вершине наклоняются и выходят из верхней губы. Когда насекомое прилетает, садится на нижнюю губу цветка, то по- падает на «педаль», в это время верхняя часть пыльника шле- пает его по спине, и пыльца высыпается. Формула цветка:

↑K(5)C(2.3)A2G(2).

Губоцветные имеют значение как лекарственные и арома- тические растения: мята, душица, шалфей, чабрец, лаванда, розмарин и другие.

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства.

2.Спиртовой материал цветков и плодов яснотки, живуч- ки, мяты полевой, шалфея лугового.

Ход работы

1.По гербарному материалу познакомьтесь с разными представителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, вегетативные органы. Отметьте характерные призна- ки семейства и запишите их в тетрадь.

2.Рассмотрите цветки яснотки, живучки, мяты полевой, шалфея лугового. Зарисуйте и отметьте особенности строе- ния, приспособления к опылению. Напишите формулы и ди- аграммы цветков.

3.Зарисуйте плод одного из видов.

Порядок Пасленоцветные (Solanales)

Семейство Пасленовые (Solanaceae)

В семействе 85 родов и 2300 видов, распространенных в тропиках и субтропиках, особенно в Америке, сравнительно немного родов в умеренных областях. Представители семей- ства кустарники, травы, лианы, реже деревья с очередными цельными или рассеченными листьями без прилистников. Очень характерно срастание черешков листьев с осями, а иногда и побегов различных порядков друг с другом.

Соцветия цимозные, тирсоидные или монохазии.

Цветки обоеполые, правильные, редко слегка зигомор- фные. Околоцветник пятичленный, чашечка сростнолистная,

110