Систематика высших растений и основы дендрологии. Практикум. Учебное пособие

Т.В. БАРАНОВА, В.Н. КАЛАЕВ, О.С. КОРНЕЕВА, О.Ю. ГОЙКАЛОВА

СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ И ОСНОВЫ ДЕНДРОЛОГИИ

ВОРОНЕЖ

2015

УДК 681.518 (076)

ББК Е0я7

С40

Научный редактор профессор О.С. КОРНЕЕВА Р е ц е н з е н т ы:

кафедра лесоводства, лесной таксации и лесоустройства Воронежской государственной лесотехнической

академии канд. биол. наук А.И. Кирик

(Воронежский государственный университет)

Систематика высших растений и основы дендрологии.

С40 Практикум [Текст] : учеб. пособие / Т. В. Баранова, В. Н. Калаев, О. С. Корнеева, О. Ю. Гойкалова; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. –

Воронеж, 2015. – 106 с.

Пособие подготовлено в соответствии с требованиями ООП подготовки специалистов по направлению 06.05.01 – «Биоинженерия и биоинформатика». Предназначено для закрепления теоретических знаний по дисциплине «Ботаника» профессионального цикла С3.

С 1401020000 – 10 Без объявл. УДК 681.518 (076)

2

лютиковые, барбарисовые, самшитовые…………………….. 42 Практическое занятие № 6. Изучение представителей семейства буковые, березовые, ореховые, вересковые, актинидиевые, гребенщиковые (тамариксовые)…………………. 47 Практическое занятие № 7. Изучение представителей семейства ивовые, липовые, ильмовые, тутовые, крыжовни-

ковые…………………………………………………………… 59

Практическое занятие № 8. Изучение представителей семейства розоцветные, бобовые, кленовые, конскокаштано-

вые………………………………………………………………. 68

Практическое занятие № 9. Изучение представителей семейства рутовые, анакардиевые, бересклетовые, лоховые, виноградовые, гортензиевые, кизиловые……………………. 85 Практическое занятие № 10. Изучение представителей семейства жимолостные, каркасовые, аралиевые, маслино-

вые………………………………………………………………. 93

Библиографический список…………………………………… 103

3

От авторов

Систематика высших растений является одним из основных теоретических и практических вопросов биологии. Главной ее задачей можно назвать определение места таксона (семейства, рода, вида) среди других, выявление сходства и различия систематических категорий. Изучение теоретических положений систематики как науки требует одновременного подкрепления наглядным материалом: исследованием натуральных объектов или гербарного материала. Поэтому логическим завершением курса ботаники является проведение учебно-полевой практики студентов. При ее проведении необходима научная база, которой является ботанический сад им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета как центра изучения и интродукции растений. Экземпляры коллекций и экспозиций ботанического сада являются удобными объектами для работ поисковоисследовательского плана, фенологических наблюдений, сравнения морфологических признаков растений, цветения и плодоношения, которые лежат в основе систематики.

При прохождении учебно-полевой практики на базе ботанического сада студенты учатся анализировать особенности строения вегетативных и генеративных органов высших растений, особое внимание при этом уделяется древесным растениям как одному из ведущих компонентов лесных биоценозов, знакомятся с их экологией, жизненными формами. Наблюдение и изучение растений на месте их произрастания помогает практически убедиться в единстве растительного организма и условий его существования. Учебная полевая практика способствует развитию наблюдательности, прививает навыки самостоятельной работы, воспитывает бережное отношение к родной природе.

4

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1. ПОНЯТИЕ О ДЕНДРОЛОГИИ, ИНТРОДУКЦИИ

Цель занятия: ознакомление с основными хозяйственноценными видами хвойных и лиственных растений.

Материал и методы: основные дендрологические экспозиции: арборетум, пиннетум, туэтум, географический парк, коллекции декоративных кустарников, питомники размножения; ботаническая экскурсия

Знания и умения: усвоить различия между основными родами хвойных и лиственных растений; научиться определять жизненную форму и фазу онтогенеза предложенных для изучения растений.

Теоретические сведения Дендрология - раздел ботаники, изучающий древесные

растения. Его название происходит от сочетания двух греческих слов: dendron - дерево и logos - наука, учение, т. е. дословно - наука о дереве. Но фактически объектами изучения современной дендрологии являются различные виды, формы и другие таксоны не только деревьев, но и кустарников, полукустарников, кустарничков, древовидных, кустарниковых и полукустарниковых лиан, стланиковых и подушковидных древесных растений (Булыгин, 1991). Дендрология изучает внешнее строение древесных растений, их родство, биологические и экологические особенности, а также возможное хозяйственное использование той или иной по-

роды (http://master-3.ru/dendrologiya.html).

Интродукцией (от лат. Introduction-ввод) называют перенос (ввод) отдельных видов дикорастущих и культурных растений за пределы их современного естественного ареала. При интродукции в растительных организмах происходят изменения и морфолого-физиологическая перестройка, т. е. происходит их адаптация, (новая либо ранее утраченная в данной местности вследствие изменившегося климата). Интродуцированные растения называют интродуцентами или экзотами, в отличие от местных видов, которые относят к аборигенным или автохтонным. Интродукция древесных растений включает распространение се-

5

мян, черенков, а иногда и молодых растений целиком. Семенной способ разведения интродуцентов является более эффективным, так как обеспечивает лучшую адаптацию интродуцируемых древесных растений к новым условиям внешней среды (http://master- 3.ru/dendrologiya.html). Интродукция растений - введение (выращивание) видов или сортов растений в местности, в которой они не встречались ранее. В результате успешной интродукции происходит акклиматизация растений, поэтому интродукция неразрывно связана с акклиматизацией растений.

Акклиматиза́ ция(от лат. ad — к, для и греч. klíma —

климат) приспособление организмов к новым условиям существования. Акклиматизация — приспособление к климату, хотя издавна этим термином обозначают приспособление организма не только к новым климатическим, но и почвенным условиям, а также к новым биоценозам. При акклиматизации в организме могут происходить изменения: 1) обмена веществ, которые не затрагивают генетический аппарат, не наследуются и определяются нормой реакции организма (модификации). При этом происходит натурализация, примером которой является распространение многих злостных и карантинных сорняков и вредителей, имеющих широкую норму реакции генотипа. Генетическая структура популяции или вида не изменяется; 2) изменения генетической структуры вида. Это — истинная акклиматизация. Фактором, определяющим генетическую структуру вида и обусловливающим акклиматизацию, является естественный отбор. При этом некоторое значение имеют спонтанные мутации, но частота их невелика. Акклиматизация происходит при переселении организмов в новые для них районы или места, где они ранее были истреблены (реакклиматизация), при интродукции, при изменении условий обитания, например, при вырубке лесов или посадке лесных полос, орошении пустынь или осушении болот и т. д. В этих случаях одни организмы откочёвывают или (как и растения) гибнут, другие приспосабливаются к новым условиям среды, т. е.

акклиматизируются http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/156362/ Ак-

климатизация).

6

При интродукции растений различают также натурализа- цию - перенесение растений в экологические условия, подобные или даже более благоприятные, чем в естественном ареале

(Булыгин, 1991).

Одним из этапов интродукции растений является искусственный отбор. В основе отбора, как правило, лежат главные морфологические и физиологические признаки: морозоустойчивость, зимостойкость, засухоустойчивость, прохождение этапов онтогенеза, продолжительность цветения, степень вегетационной подвижности.

Не менее значительна в современный период роль интродукции растений в борьбе за чистоту воздуха, воды, почвы, в создании благоприятных условий для труда и отдыха людей. Усиливающееся загрязнение среды, особенно в крупных городах, увеличение размаха строительства дорог и водоемов свидетельствуют о возрастании актуальности озеленительных работ. Поэтому интродукция новых декоративных видов растений, а также экзотов, проявляющих устойчивость к загазованности и задымлению, противостояние к промышленным ядовитым выбросам, может существенно обогатить ассортимент растений, используемых для благоприятного озеленения населенных пунктов и дачных участков (http://master-3.ru/dendrologiya.html).

Жизненные формы растений, жизненный цикл

И. Г. Серебряков (1962) понимает жизненную форму как своеобразный габитус (внешний облик) определенных групп растений. По И. Г. Серебрякову, все жизненные формы деревянистых растений относятся к двум отделам - древесные (деревья, кустарники, кустарнички, древовидные и кустарниковые лианы, растения-подушки) и полудревесные растения (полукустарники, полукустарнички, полукустарниковые и полукустарничковые лианы). Таким образом, дендрология изучает не только древесные растения, а частично и полудревесные - полукустарники и полукустарниковые лианы.

Деревья включают разные группы жизненных форм. Образователями древесной растительности являются деревья лесно-

7

го, кустовидного, лесостепного, сезонно-суккулентного типов и деревья-стланцы.

Деревья лесного типа - главные образователи лесов. Их ствол, единственный в течение всего онтогенеза, длительное время сохраняет резкое преобладание по длине и толщине над боковыми ветвями (явление апикального доминирования). Даже в кроне главная ось заметно выделяется по толщине среди боковых ветвей (виды ели, пихты, лиственницы, сосны, дуба, тополя). После рубки или отмирания ствола у многих древесных пород этого типа (секвойя, дуб, бук, вяз, береза) из спящих почек могут вырастать два или несколько вторичных (порослевых) стволов

(Булыгин, 1991).

Деревья кустовидного типа во взрослом состоянии имеют несколько стволов, развивающихся из спящих (или придаточных) почек у основания материнского ствола. Но в отличие от деревьев лесного типа боковые стволы здесь возникают не в результате удаления материнского ствола, а в связи с его естественным старением. Деревья этого типа (ольха серая, рябина обыкновенная, береза извилистая) представляют собой переходные формы от деревьев к кустарникам (Булыгин, 1991).

Деревья лесостепного или плодового типа характеризуются стволом, рано теряющим преобладание в росте над боковыми ветвями. Поэтому крона начинается близ поверхности почвы, а в самой кроне главная ось не выделяется среди сильных боковых ветвей (виды яблони, абрикоса, сливы, айва обыкновенная, клены татарский и приречный) (Булыгин, 1991).

Сезонно-суккулентные деревья - обитатели засушливых

(аридных) областей, в СССР - пустынь Средней Азии (саксаул). Из-за сильной редукции листьев практически безлистны (афильные растения). Функции органов ассимиляции у них выполняют зеленые суккулентные однолетние побеги, опадающие в течение жаркого и сухого лета или осени. Образователями же кроны являются побеги другого типа: многолетние несуккулентные одревесневающие (Булыгин, 1991).

У деревьев-стланцев главный ствол довольно рано полегает на землю и укореняется. Укореняться способны и скелетные

8

ветви. Деревья этого типа (сосна кедровая стланиковая, можжевельник туркестанский и др.) распространены в субальпийском поясе гор, близ северных границ леса, а иногда на торфяниках и песках в таежной зоне (Булыгин, 1991).

У кустарников главный ствол выражен только в первые годы жизни растения. Затем он теряется среди равных ему или даже более мощных надземных стеблей (скелетных осей), последовательно возникающих из спящих почек; позже ствол отмирает. Большинство видов кустарников несет полностью одревесневающие удлиненные побеги. Но есть и суккулентно-стеблевые (виды кактусов), а также розеточные виды (кустарниковидные пальмы). Среди кустарников с полностью одревесневающими удлиненными побегами различают прямостоячие (виды лещины, барбариса, розы, сирени, жимолости), полупростратные и стелющиеся, у которых главная ось и боковые ветви лежачие, укореняющиеся, но приподнимающиеся у верхушки. Такие кустарники (сосна горная стланиковая, ольховник кустарниковый, горные заросли ивняков и кустарниковых видов можжевельника) широко распространены в субальпийских и субарктических областях, образуя криволесье. В отличие от деревьев длительность жизни надземных скелетных ветвей кустарников в большинстве случаев невелика: 10-20 лет (от 2-3 до 40 лет и более). Высота кустарников от 0,8-1 до 5-6 м, диаметр надземных скелетных осей от 1-2 до 5-8 см. Кустарники широко распространены от экваториальных областей до холодных зон (Булыгин, 1991).

Кустарнички - древесные растения, у которых главная ось имеется лишь в начале онтогенеза. Затем она сменяется боковыми надземными осями, образующимися из спящих почек базальной части материнской оси. Поэтому во взрослом состоянии кустарнички имеют большое число ветвящихся скелетных осей, связанных друг с другом надземно и подземно и последовательно сменяющихся в течение онтогенеза растений. Длительность жизни прямостоячих надземных осей у кустарничков обычно не превышает 5-10 лет, а высота растений может составлять от 5-7 до 50-60 см. Среди кустарничков преобладают вечнозеленые (вереск, брусника, клюква, толокнянка, водяника, линнея), но есть и

9

листопадные (голубика) или такие, как черника: до 10-12 лет она вечнозеленая, а позже становится листопадной. Кустарнички широко распространены в тундре, лесотундре, тайге и высокогорных областях (Булыгин, 1991).

Полукустарники - полудревесные растения, у которых удлиненные побеги на значительной части длины ежегодно остаются травянистыми и отмирают. Сохраняются и одревесневают лишь базальные части надземных осей. В отличие от деревьев и кустарников у полукустарников почки возобновления располагаются только близ поверхности почвы. Обитают они преимущественно в засушливых областях (виды полыни, астрагала, тмина, шлемника, дрока). К полукустарникам также принято относить многолетние растения типа малины, ежевики и малиноклена. У них побеги обычно одревесневают полностью, но живут только два года. В первый год побеги несут листья и почки возобновления, во второй - листья, цветки и плоды. После созревания плодов побеги отмирают, а на смену им вырастают новые побеги, опять-таки с двухлетним циклом развития (Булыгин, 1991).

Лианы - растения с гибкими неустойчивыми стеблями, которые для своего роста в высоту нуждаются в опоре. Лианы могут быть древовидными (виды гнетума, ротанговых пальм, винограда, актинидии), кустарниковыми со стеблями не толще 10 см (виды древогубца, лимонника, виноградовика), кустарничковыми (плюш, обыкновенный), полукустарниковыми (паслен сладко-горький). Некоторые древовидные лианы являются самыми длинными растениями на Земле; например, отдельные виды ротанговой пальмы способны достигать 300 м в длину (Булыгин, 1991).

Древесные растения-подушки - жизненная форма, возни-

кающая в крайне жестких условиях существования (пустыня, тундра, высокогорье). Для растений-подушек (виды руты, астрагала, волчеягодника, молочая, подушковидная форма можжевельника казацкого) характерны ничтожно малый прирост, сильная редукция листьев, выровненная поверхность подушки высотой от 0,1 до 1 м (Булыгин, 1991).

10