ОТДЕЛ  ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ  (ЦВЕТКОВЫЕ)

Покрытосеменные являются самой совершенной и многочисленной группой высших растений, насчитывающей более 250 000 видов. Они занимают господствующее положение на суше, встречаются в самых различных местообитаниях во всех климатических зонах и на всех континентах. Среди них имеются деревья, кустарники, одно- и многолетние травы, лианы, наземные и водные растения, авто- и гетеротрофы. Это самый “молодой” в геологическом масштабе отдел растений. Цветковые растения появились в юрском периоде, а в середине мелового периода стали очень быстро распространяться. Большинство систематиков склоняется к точке зрения, что покрытосеменные произошли от голосеменных растений, сходных с вымершими беннеттитами. Эти растения имели обоеполый стробил, отдаленно напоминающий  цветок.

Покрытосеменные характеризуются целым рядом особенностей, которые способствовали столь широкому распространению и завоеванию суши. У них имеется цветок, который наилучшим образом приспособлен для размножения. В нем протекают процессы образования спор, формирования гаметофитов, гамет и оплодотворения. Эти процессы тесно взаимосвязаны и завершаются образованием семян, заключенных внутри плода. Эволюция цветка шла в направлении выработки различных приспособлений к опылению с помощью насекомых, ветра, воды и других агентов. Важной особенностью цветковых является наличие завязи пестика, которая защищает расположенные в ней семязачатки и затем дает начало  плоду.  Плод  -  тоже  важное  эволюционное  приобретение

покрытосеменных растений. Он выполняет функцию защиты семян и

обеспечивает их распространение, происходящее у растений с помощью различных животных, ветра, воды и т.д.

Жизненный цикл цветковых растений сходен с циклом развития голосеменных. У покрытосеменных наблюдается дальнейшая редукция женского гаметофита, который представлен восьмиядерным зародышевым мешком. Архегонии отсутствуют. Для покрытосеменных характерен процесс двойного оплодотворения, в результате которого образуется диплоидная зигота, дающая начало зародышу, и триплоидная клетка, из которой образуется питательная ткань - эндосперм (у голосеменных эндосперм имеет гаплоидный набор хромосом). Наличие триплоидного эндосперма играет большую роль в питании зародыша.

По сравнению с голосеменными у покрытосеменных имеется более совершенная проводящая система. У большинства из них появились настоящие сосуды, по которым передвижение воды и растворенных в ней минеральных веществ идет в несколько раз быстрее, чем по трахеидам. Во флоэме цветковых, наряду с ситовидными трубками, имеются клетки- спутницы, которые отсутствовали у ранее рассмотренных отделов.

Вышеназванные признаки отдела покрытосеменных растений позволили занять им господствующее положение в составе растительных сообществ, оттесняя на второй план голосеменные и споровые растения.

Покрытосеменные растения разделяют на два класса: однодольные и двудольные. В табл. 1 перечислены основные признаки, по которым они различаются. Немногие из этих признаков в отдельности имеют систематическое значение, поскольку существуют многочисленные исключения, и лишь сочетание нескольких признаков позволяет точно идентифицировать такие растения. По современным представлениям однодольные растения являются более молодой группой и произошли от примитивных  двудольных.

КЛАСС  ДВУДОЛЬНЫЕ

Класс двудольные включает свыше 400 семейств, относящихся к 8 подклассам. В школьном курсе рассматриваются следующие семейства: розоцветные, бобовые, крестоцветные, пасленовые и сложноцветные.

Таблица 1

Основные различия между двудольными и однодольными

Семейство  розоцветные

Семейство розоцветные охватывает более 3000 видов, относящихся к

100 родам.

Распространение: ареал семейства охватывает почти весь Земной шар (семейство космополитно), однако наибольшее разнообразие наблюдается в умеренном поясе Северного полушария.

Жизненные формы: листопадные и вечнозеленые деревья, кустарники, кустарнички, многолетние и однолетние травы.

Признаки вегетативной сферы. Листья очередные, простые или сложные, большей частью с прилистниками.

Генеративная сфера. Цветки обоеполые, чаще правильной формы, чашелистиков и лепестков обычно 5. Количество тычинок большое, кратное числу лепестков, расположены они в несколько кругов; пестиков от одного до нескольких. Для этого семейства характерно разросшееся цветоложе - выпуклое, вогнутое или плоское. Оно нередко принимает участие в образовании плода, прирастая к завязи (яблоня, груша), либо завязь остается свободной и плоды располагаются на разросшемся выпуклом цветоложе (у земляники, малины) или на его внутренних вогнутых стенках (у розы). Цветки розоцветных часто образуют соцветия: кисть, щиток, зонтик, метелку. Плоды представителей этого семейства весьма разнообразны: костянки, многокостянки, многоорешки, яблоки и др.

Значение. К этому семейству относятся плодовые и ягодные культуры: яблоня, груша, слива, вишня, малина, земляника; лекарственные растения: различные виды лапчаток, кровохлебка, манжетка, черемуха, шиповник. Из розы добывают розовое масло, используемое в парфюмерии.

Семейство бобовые

Одно из крупнейших семейств, объединяющее 17-18 тыс. видов из примерно 650 родов. По богатству видов оно занимает третье место среди семейств покрытосеменных растений.

Распространение: ареал семейства охватывает почти весь Земной

шар.

Жизненные формы: деревья, кустарники и кустарнички, однолетние и многолетние травы.

Рис.15. Горох посевной: А – строение цветка; В – взрослое растение; С – плод бобовых; 1 – парус; 2 – весла, 3 – лодочка

Вегетативная сфера: листья обычно сложные: перистые, тройчатые, реже - пальчатые, обычно с прилистниками. Практически для всех бобовых характерен симбиоз с азотфиксирующими бактериями, находящимися в клубеньках.

Генеративная сфера. Цветки неправильной формы, так называемого мотылькового типа, 5-членные: чашечка состоит из 5 сросшихся чашелистиков, венчик из 5 лепестков. Самый крупный лепесток - парус - способствует привлечению насекомых-опылителей, два боковых лепестка

называются веслами, а два сросшихся нижних – лодочкой (рис.15, А). Тычинок 10. У большинства бобовых 9 тычинок срастаются, а 1 остается свободной. Цветки обычно собраны в соцветия кисть, головку, зонтик. Плод - боб, раскрывающийся двумя створками (рис.15, С). Семена бобовых без эндосперма, основной запас питательных веществ сосредоточен в крупных семядолях.

Значение. Высокое содержание в семенах белков, жиров и крахмала определяет большую пищевую и кормовую ценность бобовых. К пищевым  растениям  относятся  фасоль,  горох,  бобы,  арахис,  соя,  к

Рис.16.          Плод предста-вителей семейства крестоцветные

фиолетовая. 6 тычинок (2 короткие и 4 длинные) окружают пестик. Цветы собраны в соцветие кисть, реже образуется щитковидное или метельчатое соцветие. Плод у крестоцветных - стручок или стручочек, обычно вскрывающийся двумя створками (рис.16). Внутри плода находится перегородка, на которой расположены семена.

кормовым - люцерна, клевер, к лекарственным - термопсис, солодка, к декоративным - фасоль, люпин.

Семейство  крестоцветные

Семейство представлено во флоре земного шара примерно 3200

видами, относящимися к 380 родам.

Распространение: ареал семейства крестоцветных охватывает почти весь Земной шар, однако в распространении оно явно тяготеет к умеренным и холодным областям Северного полушария.

Жизненные формы: травянистые растения, редко кустарники и кустарнички.

Признаки вегетативной сферы: стебли прямостоячие, голые или опушенные простыми, ветвистыми или железистыми волосками. Листья, в основном, простые и очередные различной степени рассеченности без прилистников.

Генеративная сфера. Цветки правильные, обоеполые, состоящие из 4 чашелистиков и 4 лепестков, расположенных крестообразно. Окраска венчика чаще белая или желтая, реже - розовая или

Значение. К семейству крестоцветные принадлежат важные в хозяйственном отношении пищевые растения: капуста, редька, редис, брюква, репа; кормовые растения: турнепс, брюква; масличные: горчица, рыжик; лекарственные растения: пастушья сумка, желтушник левкойный; декоративные: левкой, алиссум.

Семейство  пасленовые

Семейство включает около 2500 видов, относящихся к 80-90 родам. Распространение:          пасленовые                                 распространены                         в умеренном,

субтропическом  и  тропическом  поясах,  однако  особенно  их  много  в Южной и Центральной Америке.

Жизненные формы: травянистые растения, полукустарники, кустарники, реже деревья.

Вегетативная сфера: листья простые, цельные или разнообразно расчлененные, как правило, очередные, без прилистников.

Рис. 17. Строение цветков (1) и плодов (2) представителей семейства пасленовые

Генеративная сфера. Цветки пасленовых                          обычно собраны в соцветия в виде завитков. Цветы чаще правильной формы, 5- членные с двойным околоцветником (рис.17, 1). Чашечка сростнолистная, из пяти чашелистиков, сохраняющаяся при плодах.

Вегетативная сфера: листья простые с цельными или расчлененными листовыми пластинками; иногда листья сложные.

Рис.18.  Типы  цветков  сложноцветных:  1  -  трубчатый,  2  -

язычковый, 3 - ложноязычковый, 4 - воронковидный

Иногда она вздувается после цветения и полностью охватывает плод (физалис). Венчик состоит из пяти сросшихся лепестков, тычинок обычно пять, один пестик. Плоды - ягода (рис.17, 2) или коробочка.

Значение. К пасленовым принадлежат многие важнейшие в хозяйственном отношении растения: пищевые (картофель, томат, баклажан, перец), лекарственные (красавка белладонна, белена), декоративные (петуния, душистый табак, физалис), технические (настоящий табак и махорка). Ядовитыми растениями являются белена, дурман, красавка белладонна.

Семейство  сложноцветные

Сложноцветные - одно из крупнейших семейств цветковых растений, занимающее второе место по видовому разнообразию во флоре Земного шара. Оно включает 20-25 тыс. видов из примерно 1300 родов.

Распространение: представители семейства встречаются на всех континентах и во всех зонах Земного шара.

Жизненные формы: большинство растений этого семейства - травы, однако есть полукустарники, кустарники, лианы, иногда - некрупные

деревца.

Генеративная сфера. Цветки всегда в соцветиях - корзинках, которые могут быть собраны в более сложные соцветия (щиток, метелку, колос и др.). Различают четыре типа цветков, составляющих корзинки (рис.18): трубчатые (пижма), язычковые (одуванчик), ложно-язычковые (краевые цветки ромашки, нивяника), воронковидные (краевые цветки василька). В некоторые соцветия входят цветы двух типов, например, в корзинке ромашки краевые ложно-язычковые цветы служат для привлечения насекомых, а расположенные в центре трубчатые образуют плоды (рис.19).

Рис. 19. Соцветия сложноцветных в разрезе: 1 – корзинка лопуха; 2 –

корзинка ромашки аптечной

Соцветие ромашки похоже на большой цветок и хорошо различимо насекомыми. Чашечка сложноцветных часто видоизменена в прицепки, щетинки или волоски, образующие хохолок, разрастающийся при плоде в летучку. Венчик сложноцветных 5-членный, чаще сростнолепестный, тычинок 5, пестик 1, завязь нижняя. Плод - семянка. Распространение плодов у одних сложноцветных происходит с помощью летучки (одуванчик, бодяк, осот), другие имеют различного происхождения прицепки, которыми они цепляются за шерсть животных и переносятся на значительные расстояния (череда, лопух).

Значение. Сложноцветные имеют большое хозяйственное значение, как пищевые (подсолнечник, цикорий, салат-латук), кормовые (топинамбур), лекарственные (мать-и-мачеха, тысячелистник, пижма, череда,  полынь  и  др.),  декоративные  (астры,  георгины,  маргаритки,

Жизненные формы: большинство лилейных - многолетние травы с сочными запасающими органами (луковицами, корневищами). Редко это лианы или деревья своеобразного облика.

Вегетативная сфера: Листья чаще всего линейные или ланцетовидные, цельнокрайние с параллельным или дуговым жилкованием.

Генеративная сфера: Цветки правильные,  обоеполые, одиночные или собранные в соцветие кисть, колос, зонтик, метелку (рис.20). Околоцветник простой, состоит из шести свободных (тюльпан, саранка) или

хризантемы  и  др.)  растения.  Некоторые  сложноцветные  являются трудноискоренимыми сорняками (бодяк, осот).

КЛАСС  ОДНОДОЛЬНЫЕ

К данному классу относятся 3 подкласса, включающие более 100

Рис. 20. Лилия кудреватая

(саранка)

сросшихся (ландыш) лепестков. Тычинок обычно 6, по 3 в круге, пестик с одним цельным или 3- лопастным рыльцем. Плод лилейных - коробочка или ягода.

семейств, из которых рассмотрим лилейные, орхидные и злаки.

Семейство  лилейные

Объем семейства лилейных по-разному понимается различными ботаниками. Согласно одной из точек зрения, лилейные включают около 1300 видов, распределенных среди 45 родов.

Распространение: широко распространены, но тяготеют, главным образом, к умеренным областям Северного полушария.

Значение. Лилейные играют важную роль в растительном покрове многих регионов, растительных зон и горных поясов (степи, полупустыни, субтропические области с периодическим недостатком влаги и др.). К лилейным относятся многие декоративные растения (лилии, тюльпаны, мускари и др.).

Семейство злаки

Злаки - одно из крупнейших семейств однодольных растений, включающее 11000 видов из 900 родов.

Распространение: ареал семейства охватывает весь Земной шар.

Жизненные формы: многолетние или однолетние травянистые растения, редко встречаются деревянистые злаки (бамбук).

Вегетативная сфера. Стебель почти всех злаков - соломина - членистая в узлах и полая в междоузлиях. У злаков ветвление побега происходит в нижней части, в так называемой зоне кущения, состоящей из тесно сближенных узлов. В зависимости от направления роста формируется дерновина, рыхлый куст или длинное корневище с одиночными надземными побегами. Листья злаков очередные, состоят из длинного цилиндрического влагалища, охватывающего стебель, и обычно узколинейной  пластинки.

Рис.21. Пшеница: 1 – колоски; 2 – цветок; 3 – соцветие сложный колос; 4 – плод - зерновка

Генеративная сфера. Злаки являются ветроопыляемыми растениями, поэтому в цветке имеется ряд приспособлений к ветроопылению. Цветки злаков мелкие, обоеполые, реже однополые (рис.21, 2). Тычинок обычно 3, состоят из длинной гибкой тычиночной нити и большого пыльника, прикрепленного  к  нити  серединой.  Пыльники  производят  большое

количество сухой легкой пыльцы. Пестик один с перистым рыльцем, облегчающим улавливание пыльцы. Тычинки и пестик окружают две цветковые пленки и две цветковые чешуи. Цветки собраны в соцветие колосок (рис.21, 1). У основания колоска находятся две колосковые чешуи. Число цветков в колоске варьирует у разных видов и имеет важное систематическое значение. Колоски обычно собраны в более сложные соцветия: сложный колос (пшеница (рис.21, 3), рожь, ячмень), метелку (овес), султан (тимофеевка, лисохвост), початок (кукуруза). Плод злаков – зерновка (рис.21, 4). Большую часть семени занимает эндосперм, в котором содержатся крахмал, белки, жиры, углеводы, витамины.

Значение. Представители семейства играют важную роль в растительном покрове и занимают господствующее положение при формировании целого ряда типов травянистой растительности: лугов, степей, прерий, саванн и др. Злаки имеют огромное хозяйственное значение. Ведущую роль среди культурных злаков в мировом земледелии занимают пшеница, рис, кукуруза, ячмень. Кроме них широко возделываются овес, сорго, рожь, просо, сахарный тростник. К злакам относятся много кормовых (тимофеевка, лисохвост), сорных (пырей, овсюг) растений. Бамбук используется в тропических и субтропических странах как строительный материал.

Семейство  орхидные

Семейство орхидные занимает первое место среди покрытосеменных растений по численности и включает в себя свыше 30000 видов. Оно не рассматривается в школьном курсе, так как не имеет большого хозяйственного значения, но представляет большой научный интерес. Орхидные, так же как и сложноцветные, находятся на высшей ступени эволюционного развития и являют собой пример наилучшего приспособления к насекомоопылению.

Распространение: ареал семейства охватывает почти весь Земной шар, но преобладающее количество видов произрастает в тропической зоне.

Жизненные формы: многолетние травянистые растения, эпифиты, лианы.

Вегетативная сфера. Для всех орхидных обязателен симбиоз с грибами: уже семена должны быть при прорастании заражены грибом: если этого не произойдет, то развитие орхидей останавливается. Среди орхидей есть зеленые автотрофные формы, а есть растения, утратившие способность к фотосинтезу и перешедшие на гетеротрофный способ питания с помощью гриба. Листья простые, цельнокрайние, иногда испещерены пурпурными пятнами (рис.22).

Генеративная сфера. Цветки орхидных разнообразны по форме и окраске, одиночные или собранные в соцветия (кисть). Цветы чаще всего неправильные, обоеполые. Околоцветник состоит из 3 окрашенных чашелистиков и 3 лепестков, причем один лепесток у большинства растений образует губу,

сильно отличающуюся от других

одно пыльцевое зерно не пропало. У большинства орхидей пыльца в пыльнике склеена в плотную массу и высвобождается из тычинки вся целиком и вся попадает на рыльце другого цветка. Плод орхидных - коробочка, содержащая огромное количество очень мелких семян.

Орхидные выработали различные приспособления для привлечения насекомых. Одни привлекают опылителей с помощью нектара и съедобной пыльцы. Цветки некоторых видов офрисов могут имитировать своим видом и запахом самок некоторых насекомых, а опыляют их самцы, “путающие” цветок с самкой. Тропические орхидеи имеют разнообразнейшие приспособления для опыления с качающимися пыльниками, откидывающимися при прикосновении назад и выбрасывающими склеенную пыльцу на насекомое; губой, иногда охватывающей прилетевшее насекомое; нектаром, оказывающим наркотическое действие на опылителя; удобнейшими посадочными площадками в виде “кресла” и т.д. Недаром опылению орхидных еще со времен Дарвина посвящено столько работ.

Значение. Орхидные чаще всего используются человеком как изысканные и весьма дорогие декоративные растения. Клубни многих орхидей применяются в медицине. Ваниль плосколистная используется как пряность, ее провяленные плоды содержат ванилин.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем отличаются семенные от споровых растений?

Рис.22. Башмачок настоящий

частей цветка по форме, окраске и размерам. Губа служит посадочной площадкой    для    насекомых- опылителей.

2. Какие вегетативные органы имеются у хвойных деревьев?

3. Где и через какой период времени прорастает пыльца у сосны?

4. Как происходит процесс оплодотворения у сосны?

5. Каково хозяйственное значение различных видов хвойных?

Тычинок в цветке 1-2, пестик один с нижней завязью, в которой

содержится до 20000 семяпочек. И все они должны опылиться малым количеством пыльцы, созревающей на 1-2 тычинках, т.е так, чтобы ни

6. Какими  прогрессивными  признаками  характеризуются покрытосеменные  растения?

7. По каким признакам отличают представителей класса двудольных от однодольных?

8. Какую  роль  в  природе  и  хозяйстве  имеют  представители семейства  розоцветных?

9. Какие организмы поселяются на корнях бобовых и живут с ними в симбиозе?

10.Чем отличается цветок бобовых от цветка розоцветных? 11.Какими признаками     характеризуются                       представители

семейства  крестоцветных?

12 .Какой тип плода у томатов, картофеля?

13 .Как различаются по форме, внешнему виду, окраске, функциям цветки в корзинке подсолнечника, василька, одуванчика?

14 .Назовите пищевые,  лекарственные и декоративные растения семейства  сложноцветных.

15 .Как устроен цветок представителей семейства лилейных? 16.Какие приспособления к ветроопылению имеет цветок злаков? 17.Какое    хозяйственное   и                природное значение           имеют

представители семейства злаковых?

18.Какие  приспособления  для  опыления  имеют  представители семейства  орхидных?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бавтуто  Т.А.,  Еремин  В.М.  Ботаника:  морфология  и  анатомия растений. - Минск: Высш. шк., 1997.

2. Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова М.И. Ботаника. Анатомия и морфология растений. - М., 1978.

3. Вахрамеева М.Г., Денисова Л.В., Никитина С.В., Самсонов С.К. Орхидеи нашей страны. - М: Наука, 1991.

4. Власова З.А. Биология. Справочник абитуриента. - М, 1997.

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. - М.: Мир, 1990. - Т.1-3.

6. Горбунова Н.П. Альгология. - М.: Высш. шк., 1991.

7. Жизнь растений. Т. 1-6. - М.: Просвещение, 1974-1982.

8. Комарницкий  Н.А.,  Кудряшов  Л.В.,  Уранов  А.А.  Ботаника: Систематика растений. - М.: Просвещение, 1975.

9. Корчагина В.А. Ботаника. – М.: Просвещение, 1984.

10 .Курс низших растений /Под общ. ред. М.В.Горленко. - М.: Высш. шк., 1981.

11 .Рейвн П. и др. Современная ботаника. - М.: Мир, 1990. - Т.1-2. 12.Сергиевская Е.В. Практический курс систематики высших растений.

- Л.: Изд-во ЛГУ, 1991.

13.Степанов Н.В. Высшие споровые растения. – Краснояр. гос. ун-т.

Красноярск, 2000.

Учебное издание

Биология: Систематика растений

Учебно-методическая  часть Модуль № 3 для 9 класса

Составитель: Ирина Евгеньевна Ямских

Редактор:  О.Ф.Александрова Корректура автора

Подписано в печать                   Формат 60х84/16.

Бумага газетная.                                                         Печать  ризографическая. Усл. печ. л. 4.

Тиражируется на электронных носителях Адрес в Internet: zensh.ru/resourses

Отдел информационных ресурсов управления информатизации КрасГУ 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, ауд. 22-05, e-mail: info@lan.krasu.ru

Издательский центр Красноярского государственного университета

660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, e-mail: rio@lan.krasu.ru