Ботаника. Систематика растений. Учебное пособие

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

обычно глубокораздельная, остающаяся и часто при плодах увеличивающаяся. Например, у физалиса обыкновенного она к тому же ярко-оранжевого цвета.

Венчик сростнолепестный с короткой или длинной трубкой и 5-тилопастным колесовидным или воронковидным отгибом. Тычинок 5 или меньше (иногда 1–3) превращены в стами- нодии. Тычиночные нити обычно короткие, прикрепленные к трубке венчика. Пыльники крупные, часто сближенные в центре цветка. Завязь верхняя, из двух плодолистиков, рас- положенных косо по отношению к средней линии цветка 2– (3–5)-гнездная. Столбик с 2-раздельным или 2-лопастным рыльцем.

Формула цветка картофеля: *K(5)C(5)A5G(2).

Плод – ягода (картофель, томат, паслен сладко-горький, белладонна) или коробочка (дурман, белена, табак).

Пасленовые имеют большое значение как пищевые расте- ния. Важнейший из них – картофель. Он происходит из Юж- ной Америки. К тому же роду, что и картофель, относят тома- ты, они также американского происхождения. Другие пище- вые растения – красный перец (иногда называется стручко- вым, хотя плоды у него ягоды), а также баклажан.

Многие пасленовые содержат ядовитые алколоиды, в основ- ном в плодах. Например, ядовиты плоды картофеля, белены, красавки (белладонны). Важнейшее экономическое значение имеет табак, он также американского происхождения. Кури- тельный табак содержит сильнейший яд – никотин, вредный для дыхательных путей и нервной системы человека.

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства.

2.Спиртовой материал цветков и плодов картофеля, беле- ны (табака).

Ход работы

1. По гербарному материалу ознакомьтесь с разными пред- ставителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, вегетативные органы. Отметьте характерные признаки и за- пишите их в тетрадь.

111

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

2.Возьмите и рассмотрите цветки картофеля, белены (та- бака). Зарисуйте и отметьте особенности строения. Напишите формулы и диаграммы цветков.

3.Зарисуйте плоды картофеля и белены (табака).

Порядок Норичникоцветные (Scrophulariales)

Семейство Норичниковые (Scrophulariacea)

В семействе 200 родов и около 3000 видов, распространен- ных по всему земному шару, главным образом в умеренных областях. Представители семейства – многолетние и однолет- ние травы, среди которых встречаются полупаразиты (марь- янник, очанка, погремок), и паразиты (петров крест), реже полукустарники, кустарники или деревья. Листья очередные, реже супротивные (норичник, большинство видов вероник), простые, без прилистников, обычно цельные.

Соцветие – кисть, реже тирс с парциальным соцветием – двойной завиток (норичник).

Цветки обоеполые, зигоморфные иногда почти актиномор- фные. Чашечка сростнолистная, из 5, реже из 4 чашелисти- ков, обычно слабо зигоморфная. Венчик спайнолепестный, обычно из 5 лепестков. Андроцей обычно из 4-х двусильных тычинок, пятая тычинка иногда в виде стаминодия, реже ты- чинок 5 или 2. Гинецей ценокарпный, из двух плодолистиков. Завязь верхняя. Плод – коробочка.

Разнообразие цветков появляется в строении венчика и ко- личестве тычинок. У коровяка черного чашечка небольшая, пятизубчатая. Трубка венчика короткая, венчик состоит из пяти сросшихся лепестков с короткой трубкой. Не все лепест- ки равны друг другу: нижний из них крупнее других. Тычи- нок 5 с мохнатыми нитями, густо покрытыми железистыми волосками. Формула цветка: *K(5)C(5)A5G(2).

У норичника шишковатого чашечка из 5 чашелистиков, венчик двугубый. Верхняя двулопастная, нижняя 3-лопаст- ной. В отличие от предыдущего вида – тычинок 4, пятая прев- ращена в стаминодий, расположенный под верхней губой венчика, в виде широкой двулопастной пластинки. Формула

цветка: ↑K(5)C(2.3)A4G(2).

112

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

У льнянки обыкновенной чашечка очень маленькая, нем- ного неправильная, 2 нижних ее зубца короче остальных трех. Венчик двугубый. Верхняя губа имеет две лопасти, отогнутые назад, к ней прижаты нити тычинок с пыльни- ками и столбик. Нижняя губа трехлопастная и при своем ос- новании имеет выпуклую площадку, покрытую волосками и окрашенную в оранжевый цвет. Эта выпуклость закрывает вход в трубку венчика. Тычинок – 4. Строение цветка связа- но с приспособленностью к определенным насекомым-опы- лителям. Нектар хранится в длинном шпорце, путь в кото- рый преграждается выпуклостью нижней губы и волосисты- ми, расширенными основаниями тычинок. Преодолеть эти препятствия может только тяжелое насекомое с достаточно длинным хоботком (пчелы, шмели). Нижняя губа представ- ляет собой посадочную площадку для насекомых-опылите- лей. Формула цветка: ↑K(5)C(2.3)A4G(2).

У вероники чашечка четырехраздельная. Венчик имеет 4 лопасти. Две боковые приблизительно равны друг другу, нижняя очень маленькая, а верхняя, самая большая из всех, возниклаврезультатесрастаниядвухлепестков. Тычиноквсе- го 2 (боковых), сидящих на длинных нитях. Формула цветка:

↑K(4)C(1.2.2)A2G(2).

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства.

2.Спиртовой материал цветков коровяка, норичника шиш- коватого, льнянки обыкновенной, вероники.

Ход работы

1.По гербарному материалу ознакомьтесь с разными представителями семейства, охарактеризуйте жизненные формы, вегетативные органы. Запишите признаки семейст- ва в тетрадь.

2.Рассмотрите цветки коровяка, норичника шишковатого, льнянки обыкновенной, вероники. Отметьте особенности их строения и приспособления к опылению. Напишите формулы

идиаграммы.

113

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Порядок Сростнопыльниковые

(Synandrae, или Asterales)

Семейство Сложноцветные (Compositae)

Сложноцветные – самое крупное семейство двудольных ра- стений включает более 1000 родов и 20 000 видов. Представи- тели семейства встречаются везде, где возможно существова- ние высших растений. Большинство сложноцветных – травы (многолетние или однолетние), полукустарники, кустарники, редко небольшие деревца или лианы.

Листья преимущественно очередные, простые, без при- листников, с цельными или рассеченными пластинками.

Соцветия – корзинки, одиночные или собранные в слож- ные соцветия. Ложе корзинки плоское, выпуклое или вогну- тое. Листочки обертки (окружающие корзинку) травянистые, зеленые, пленчатые, перепончатые, бурые или ярко окрашен- ные, однорядные (галинзога), двурядные (цикорий), много- рядные, черепитчатые (ромашка).

Корзинки обычно многоцветковые, редко одно- (мордов- ник) или двухцветковые (дурнишник).

В цветке чашечка метаморфизирована. Часто чашелисти- ки видоизменены в прицепки, щетинки, волоски, образую- щие хохолок, разрастающийся при плоде в летучку (паппус). Биологическое значение хохолка состоит в обеспечении рас- пространения плодов. Венчик сростнолистный и большей частью пятичленный. Его форма очень сильно варьирует. Венчик сложноцветных закладывается как актиноморфный, поэтому простейшей его формой можно считать трубчатую. Близок к трубчатому воронковидный венчик, более или ме- нее зигоморфный. Двугубый венчик имеет двучленную вер- хнюю губу и трехчленную нижнюю. У язычкового венчика от трубки отходит один язычок, имеющий по краям пять зубчиков, что соответствует пяти лепесткам, участвующим в его образовании. Отличают еще ложноязычковые цветки с 2–3 зубчиками. Венчик отходит от верхушки завязи, нижняя часть его трубочки окружает основание столбика и нектар- ник. Тычинки, обычно в количестве 5 шт., срастаются основа- ниями тычиночных нитей с трубкой венчика. Нити тычинок свободные, а пыльники боковыми сторонами слипаются меж- ду собой, образуя пыльниковую трубку.

114

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

Гинецей ценокарпный, состоит из двух плодолистиков. Столбик заканчиваются двумя рыльцевыми лопастями, по- крытыми сосочками. Под лопастями столбик утолщен и не- редко снабжен кольцом выметающих волосков. На верхушке завязи вокруг столбика обычно развиваются нектарники. За- вязь нижняя, одногнездная. Цветки протандричные, пыль- ца высыпается внутрь трубки пыльников, а затем выносится наверх вследствие сокращения тычиночных нитей или уд- линения столбика, выталкивающего пыльцу наружу. В тех случаях, когда перекрестное опыление не произошло, обычно имеет место самоопыление. Оно обеспечивается способностью рыльцевых лопастей закручиваться так, что они приходят в соприкосновение с собственной пыльцой.

Согласно другой точке зрения околоцветник сложноцвет- ных простой. Формула трубчатого цветка: *KrC(5)A5G(2) или

*P5A5G(2).

Кроме обоеполых цветков часто встречаются однополые женские (обычно плодущие) и мужские (бесплодные), а также цветки, в которых редуцирован и андроцей, и гинецей. Кор- зинка может быть гомогамной (все цветки одинаковые), но чаще гетерогамной (срединные цветки отличны от краевых).

Сочетание цветков в корзинке. У подсолнечника в цен-

тре цветки трубчатые, из них образуются плоды, по краям – ложноязычковые (бесплодные). У василька в центре трубча- тые обоеполые, по краям – воронковидные. В корзинке мать- и-мачехи два типа цветков: срединные – трубчатые, краевые – язычковые. При этом трубчатые обоеполые цветки – бесплод- ные (в них недоразвита завязь), а плоды образуются только в язычковых женских цветках. У одуванчика лекарственного все цветки в корзинке одинаковые язычковые обоеполые.

Плод – семянка. Семянки в корзинке либо все одинаковые, либо разной формы (ноготки). У семянки одуванчика образу- ется паппус, который способствует распространению плода ветром.

Сложноцветные используются как пищевые растения: под- солнечник, салат; лекарственные: череда, календула, ромашка; декоративные: хризантема, астра, гербера, георгин и другие.

Объекты:

1. Гербарный материал представителей семейства.

115

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

2. Спиртовой материал цветков подсолнечника однолетне- го, василька, мать-и-мачехи, одуванчика, плоды одуванчика.

Ход работы

1.По гербарным материалам рассмотрите обертки корзи- нок следующих растений: мать-и-мачеха, одуванчик, василек. Обратите внимание на цвет листиков обертки, характер их расположения. Если позволяет время можно зарисовать в виде схемы строение корзинок указанных видов и характер обертки.

2.Рассмотрите корзинки подсолнечника, василька, мать- и-мачехи, одуванчика. Зарисуйте разные типы цветков. На- пишите формулы и диаграммы. Для каждого представителя в виде схемы изобразите сочетание цветков в корзинке.

3.На примере трубчатого цветка подсолнечника отметьте приспособления к опылению (воспринимающие сосочки, вы- метающие волоски, слипшиеся пыльники).

4.Зарисуйте плод одуванчика.

Класс Однодольные

(Monocotyledoneae)

Порядок Лилиецветные (Liliales)

Семейство Лилейные (Liliaceae)

Лилейные – крупное семейство, насчитывающее 3500 ви- дов в 200 родах и распространенное по всему земному шару, особенно в субтропических и умеренно-теплых областях. В на- стоящее время лилейные часто разбиваются на несколько са- мостоятельных семейств.

Лилейные – семейство c признаками, типичными для од- нодольных. Большинство из них – многолетние травы с корне- вищами (купена, ландыш), луковицами (лук) или клубнелу- ковицами (тюльпан). Листья параллельно- или дугонервные цельнокрайние, иногда зубчатые. Цветки обоеполые, акти- номорфные, одиночные или в самых разнообразных соцве- тиях. Околоцветник простой, как правило, венчиковидный, раздельно (тюльпан)- или сростнолепестный (ландыш), из

116

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

двух трехчленных кругов. Тычинки также в двух 3-членных кругах. Гинецей ценокарпный из трех плодолистиков. Завязь верхняя. Формула цветка тюльпана: *P3+3 A3+3 G(3).

Разнообразие в строении цветков. У растения вороний глаз листочки околоцветника располагаются в двух кру- гах по 4, тычинок – 8, расположенных в двух кругах, гине- цей из 4-х плодолистиков, завязь верхняя. Формула цветка:

*P4+4 A4+4G(4).

У майника двулистного околоцветник состоит из 4-х ли- сточков по 2 в каждом круге, тычинок – 4 (в двух кругах), ги- нецей из двух плодолистиков, завязь верхняя. Формула цвет-

ка: *P2+2 A2+2G(2).

Плод – коробочка (тюльпан, лилия) или ягода (ландыш, купена).

Лилейные используются как пищевые растения (лук, че- снок), декоративные (тюльпан, лилия), лекарственные (лан- дыш, купена).

Объекты:

1.Гербарный материал представителей семейства.

2.Спиртовой материал цветков и плодов ландыш майский, вороний глаз, майник двулистный.

Ход работы

1.Рассмотрите гербарные образцы представителей семей- ства. Охарактеризуйте строение вегетативных органов. Запи- шите признаки семейства в тетрадь.

2.На спиртовом материале рассмотрите цветки ландыша майского, вороньего глаза, майника двулистного. Обратите внимание на расположение листочков околоцветника и ты- чинок. Напишите формулу цветков. Изобразите диаграмму.

3.Рассмотрите спиртовой материал плодов ландыша, во- роньего глаза, тюльпана. Зарисуйте плоды и подпишите их характеристику.

117

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Порядок Осоковые (Cyperales)

Семейство Осоковые (Cyperaceae)

Крупное семейство, насчитывающее 3600 видов в 100 ро- дах и распространенное по всему земному шару, преимущест- венно на влажных местообитаниях.

Многолетние, реже однолетние травы. Стебли обычно трехгранные, заполненные тканью. Листья у большинства в трех рядах. Влагалища, в отличие от злаков, замкнутые. Язычка, как правило, не бывает. Цветки мелкие, в колосках, которые соединены в сложные соцветия. Цветки обоеполые или раздельнополые. Околоцветник в виде пленок, чешуек или щетинок, или же цветки голые. Тычинок 3 или мень- ше. Пыльники прикреплены к тычиночной нити основани- ем. Пестик из 3–8 плодолистиков. Завязь одногнездная, с 1–3 стилодиями.

К осоковым относятся роды: камыш, пушица, сыть, осока. Разнообразие в строении цветков. Пушица. Цветок обое- полый. Околоцветник в виде волосков, тычинок 3, гинецей из 3-х плодолистиков, завязь верхняя. Формула цветка:

*P∞A3+3 G(3).

Камыш. Обоеполый цветок. Околоцветник простой из 6 видоизмененных листочков, расположенных в 2 круга, гине- цей из 3-х плодолистиков. Завязь верхняя. Формула цветка:

*P3+3 A3+3 G(3).

Осока. Цветки однополые. Мужские состоят из 2–3-х тычи- нок, женские только из пестиков. Женский цветок заключен

вмешочек, который представляет собой сросшийся своими краями прицветник, гомологичный предлисту боковой оси со- цветия, отходящей от главной оси соцветия и расположенной

впазухе кроющей чешуи. Таким образом, кроющая чешуя от- носится к оси всего соцветия, а прицветник – мешочек к оси второго порядка, на которой располагается женский цветок, состоящий из одного гинецея, заключенного в мешочек. Фор- мула ♂ цветка: A3

Формула ♀ цветка: G(3).

Цветки собраны в колоски. Женские цветки у одних видов расположены в верхней части колоска, над мужскими цветка-

118

ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ (ANGIOSPERMAE)

ми. Такие колоски называются гименандрическими. У других видов женские цветки находятся в нижней части колоска. Та- кие колоски называются андрогинными. У некоторых видов возможно расположение на одном растении отдельно муж- ских и отдельно женских колосков.

Плод ореховидный, по своему строению ближе всего к оре- ху; однако, в отличие от орешника и дуба, он развивается из верхней завязи.

Объекты:

1.Гербарный материал разных представителей семейства.

2.Спиртовой материал камыша, пушицы, осоки.

Ход работы

1.Рассмотрите гербарные образцы разных представителей семейства. Отметьте особенности строения вегетативных ор- ганов. Запишите признаки семейства в тетрадь.

2.На гербарном материале рассмотрите особенности стро- ения соцветий осок. Обратите внимание на расположение мужских и женских цветков в соцветии. Какие возможны ва- рианты? Зарисуйте в тетради схему расположения цветков в соцветии.

3.Возьмите спиртовой материал цветков пушицы, камы- ша, осоки. Зарисуйте их, напишите формулы и составьте ди- аграммы.

Порядок Чешуецветные (Glumiflorae)

Семейство Злаки (Gramineae или Poaceae)

Одно из самых крупных семейств цветковых растений – не менее 700 родов и 7000 видов. Злаки – в основном мно- голетние и однолетние травы. Стебли в междоузлиях почти у всех полые, неветвящиеся (см. ниже). Листья очередные, расположены в 2 ряда. Они состоят из влагалища, охватыва- ющего стебель, у некоторых злаков срастающегося краями и большей частью листовой пластинки. На границе влагалища и пластинки имеется язычок, играющий большую роль в рас- познавании и систематике злаков. Он имеет вид пленчато-

119

ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

го выроста, ресничек, волосков и т.п. Основание влагалища образует несколько вздутый узел. Почти у всех злаков вет- вление стебля происходит под землей или несколько выше поверхности земли. Здесь находится зона кущения, состоя- щая из сближенных узлов, в каждом из которых развиваются новые подземные побеги. Последние в нижней части также могут ветвиться. По способу кущения различают корневищ- ные, рыхлокустовые и плотнокустовые злаки. У корневищ- ных злаков в зоне кущения образуются длинные побеги, рас- тущие горизонтально под землей – корневища. На некотором расстоянии корневище меняет направление роста и перехо- дит в надземный стебель. Несколько близки по форме роста

итак называемые столонообразующие злаки, которые обра- зуют большей частью надземные столоны. У рыхлокустовых злаков, как и у корневищных, зона кущения находится под поверхностью почвы, но вместо корневищ образуются побеги, растущие на небольшом расстоянии горизонтально, а затем загибающиеся вверх. Как и у всех злаков, дочерний побег возникает внутри влагалища материнского побега, но вско- ре пробивает влагалище. Поэтому подобное возобновление называется вневлагалищным. Напротив, у плотнокустовых злаков побеги растут внутри влагалища. Подобное возобнов- ление называют внутривлагалищным. Многие злаки могут образовывать как корневища, так и дернины – так называ- емые корневищно-кустовые злаки. У кустовых злаков возоб- новление нередко бывает смешанным, внутри- и вневлага- лищным у одного и того же вида.

Элементарные соцветия злаков – колоски – собраны в сложные соцветия: сложный колос, метелку, султан, кисте- видные или пальчатые соцветия.

Колосок содержит от 1 до 10, редко более, обоеполых, реже однополых цветков. В основании колоска находятся нижняя

иверхняя колосковые чешуи, верхняя – более крупная. Сразу над ними расположены цветки. Внутренние части цветка ох- вачены двумя чешуями: нижней цветковой чешуей и верхней цветковой чешуей. Кроме чешуй в цветке у многих злаков об- наруживаются две тонкие пленки – лодикулы. Тычинок обыч- но 3 с качающимися пыльниками. Пестик один, как правило, сидячий с 2 перистыми рыльцами. Завязь одногнездная, вер- хняя, с единственным семязачатком.

120