Отдел Покрытосеменные (Цветковые)
250 тыс. видов. Покрытосеменные — это господствующая группа растений на Земле. Покрытосеменные способны образовывать сложные многоярусные сообщества.
Основные признаки: наличие цветка; семязачатки находятся в завязи, а семена — внутри плода; возможно опыление насекомыми и другими животными; двойное оплодотворение; в древесине появляются сосуды, во флоэме — клетки-спутницы.
Основные группы отдела Цветковые, изучаемые в курсе ботаники, приведены на рис. 1.51.
Рис. 1.51. Систематика отдела Цветковые
Основные признаки растений классов Двудольные и Однодольные представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Основные признаки классов Двудольные и Однодольные
Признак | Класс Двудольные | Класс Однодольные |
Семя | Две семядоли | Одна семядоля, у большинства есть эндосперм |
Тип корневой системы | Стержневая и мочковатая | Мочковатая |
Стебель | Проводящие пучки открытые, есть камбий, характерны все жизненные формы | Проводящие пучки закрытые, камбий не образуется, в основном травы |
Листья | Листья любой формы, простые и сложные, часто есть прилистники | Листья цельные и цельнокрайние, чаще простые, прилистники отсутствуют |
Жилкование | Перистое и пальчатое | Параллельное и дуговое |
Цветок | Околоцветник чаще всего двойной (встречается и простой), цветки 4- и 5-членные | Околоцветник простой, цветки |
Класс Двудольные
Семейство Крестоцветные (Капустные)
Около 3 тыс. видов. Жизненные формы: одно- и многолетние травы, очень редко кустарники и полукустарники.
Стержневая корневая система, перистое жилкование, стебель прямостоячий, часто покрыт волосками, листья простые без прилистников (рис. 1.52). У многих видов листья собраны в прикорневую розетку (пастушья сумка). Листорасположение очередное. У некоторых растений этого семейства образуется корнеплод (редис, репа, редька).
2 семядоли в семени. Цветки Ч2+2Л4Т2+4П(2), обоеполые, белые или желтые, реже — сиреневые. Лепестки расположены перпендикулярно друг к другу («крестом» — отсюда и старое название семейства). Есть нектарники (это железа в основании лепестка, выделяющая нектар). Соцветие — кисть или метелка. Плод стручок (длина больше ширины в 4 и более раз; капуста) и стручочек (длина равна ширине или превышает ее не более чем в 3—4 раза; ярутка). Семена без эндосперма. Насекомоопыляемые.
Значение:
- пищевое. В пищу используют соцветие (цветная капуста, брокколи), листья (китайская капуста), почки (белокочанная капуста), стеблеплод (утолщенный мясистый стебель у кольраби), корнеплод (репа, редис);
- получение приправ (хрен);
- кормовое (турнепс);
- получение масла (горчица, рапс);
- сорняки (пастушья сумка, ярутка);
- медоносное (сурепка, свербига);
- декоративное (левкой);
- лекарственное (горчица).
Рис. 1.52. Семейство Крестоцветные (на примере редьки дикой и пастушьей сумки)
Семейство Розоцветные
3 тыс. видов. Жизненные формы: одно- и многолетние травы (земляника, гравилат), кустарники (спирея), деревья (яблоня).
Стержневая и мочковатая корневая система, перистое или пальчатое жилкование, стебель прямостоячий или ползучий, у некоторых на стебле развиваются шипы. Листья простые (яблоня) или сложные (рябина — непарноперистые, земляника — тройчатые), с прилистниками. Листорасположение очередное или супротивное (очень редко).
2 семядоли в семени. Цветки: Ч5Л5Т∞П(5) — яблоня; Ч5Л5Т∞П1 — вишня; Ч5Л5Т∞П∞ — шиповник; обоеполые, одиночные или собраны в соцветия. Исключение — калган Ч4Л4Т∞П∞. Цветки часто имеют гипантий (бокальчик) — расширенное цветоложе,
с которым обычно срастаются основания листочков околоцветника и тычинок.
Соцветие — кисть (черемуха), щиток (груша), метелка (рябина). Плоды — яблоко (яблоня, груша), костянка (слива, персик), многокостянка (малина), многоорешек (гравилат), многолистовка (спирея). Семена без эндосперма. Практически все — насекомоопыляемые растения.
Значение:
- пищевое (ягодные и плодовые — семечковые и косточковые культуры);
- лекарственное (боярышник, калган);
- декоративное (шиповник);
- сорняки (лапчатка, гравилат);
- медоносное (шиповник);
- получение розового масла, применяемого в косметике и парфюмерии.
Семейство Мотыльковые (Бобовые)
12 тыс. видов. Жизненные формы: травы (клевер, донник, горох, верблюжья колючка), кустарники (желтая акация), деревья (акация).
Стержневая корневая система, на корнях могут образовываться клубеньки, содержащие бактерии-азотфиксаторы (рис. 1.53). Перистое жилкование. Побег прямостоячий (донник), ползучий (клевер), вьющийся (фасоль), цепляющийся (чина,
горох). Листья сложные: тройчатые (клевер), пальчатые (люпин), парноперистые (акация). Есть прилистники (у некоторых видов прилистники разрастаются и по
Рис. 1.53. Семейство Бобовые (на примере гороха посевного)
размерам становятся равными листьям, например у чины). У некоторых растений (горох) верхний листочек сложного листа превращается в усик. Листорасположение очередное.
2 семядоли в семени. Цветок — Ч(5)Л1.2.(2)Т(9).1П1, обоеполый. Лепестки имеют специальные названия: верхний (самый крупный) — парус, боковые — весла, 2 сросшихся нижних — лодочка. Плод — боб. Соцветие — кисть (горох) или головка (клевер). Семена без эндосперма. Самоопыление (фасоль, горох) или опыление насекомыми (донник).
Значение:
- пищевое (фасоль, бобы, соя, горох);
- декоративное (люпин, душистый горошек);
- кормовое (клевер, люцерна);
- медоносы (желтая акация);
- лекарственное (донник, солодка);
- обогащают почву азотом — «зеленое удобрение»;
- получение масла (арахис).
Семейство Пасленовые
Около 2,3 тыс. видов. Жизненные формы: травы и кустарники.
Стержневая корневая система, перистое жилкование (рис. 1.54). Стебель прямостоячий или ползучий. У некоторых образуется подземный побег — клубень (кар-
Рис. 1.54. Строение Пасленовых (на примере картофеля)
тофель). Листья простые, цельные или рассеченные, без прилистников. Листорасположение очередное.
2 семядоли в семени. Цветок Ч(5)Л(5)Т5П1, обоеполый. Соцветие — кисть, реже — одиночные цветки. Тип плода — ягода (томат, картофель) или коробочка (белена). Цветки самоопыляющиеся (картофель) или насекомоопыляемые (дурман). Семена с эндоспермом.
Значение:
- пищевое (баклажан, перец, томат, картофель);
- лекарственное (белена);
- ядовитые (дурман);
- кормовое (картофель);
- декоративное (белладонна, табак душистый);
- сорняки (паслен черный);
- использование настоя для борьбы с вредителями (томат);
- производство сигарет (табак).
Семейство Сложноцветные (Астровые)
25 тыс. видов (крупнейшее семейство цветковых растений). Жизненные формы: травы, кустарники, лианы.
Стержневая корневая система, перистое жилкование. Листья простые, цельные или рассеченные, без прилистников. Может образовываться прикорневая листовая
розетка (одуванчик). Листорасположение очередное, реже супротивное (подсолнечник). Стебель прямостоячий или ползучий. У некоторых образуются подземные побеги — корневища (бодяк, осот) или клубни (топинамбур).
2 семядоли в семени. Соцветие корзинка, снаружи соцветия — обертка из видоизмененных верхушечных листьев. Цветки обоеполые (одуванчик) или однополые. Встречаются однодомные (мать-и-мачеха) или двудомные (ястребинка, кошачья лапка) растения. Иногда в корзинке краевые цветки женские (нивяник) или стерильные (подсолнечник), а внутренние — обоеполые. Чашечка сильно редуцирована, 5 лепестков срастаются вместе, 5 тычинок, 1 пестик. Для астровых характерны следующие типы цветков (рис. 1.55):
- воронковидные — обычно бесполые (по краям соцветия у василька);
- трубчатые — обычно находятся в центре соцветия (подсолнечник);
- язычковые — имеют 5-зубчатый язычок, обычно расположены по краям соцветия (одуванчик, подсолнечник);
- ложноязычковый — имеют 2- или 3-зубчатый язычок (нивяник).
Семена распространяются ветром или животными. Тип плода — семянка, семена без эндосперма. Ветро- или насекомоопыляемые.
Рис. 1.55. Типы цветков Сложноцветных
Значение:
- пищевое (салат, топинамбур);
- масличное (подсолнечник);
- лекарственное (одуванчик, ромашка, тысячелистник, полынь);
- декоративное (астра, календула, хризантема, георгин);
- сорняки (осот, бодяк);
- медоносное (одуванчик);
- замена кофе (цикорий);
- господствующие виды некоторых сообществ (полынные полупустыни).
Класс Однодольные
Семейство Лилейные
3,5—4 тыс. видов. Жизненные формы: многолетние травы. Многие являются эфемероидами — растут и образуют семена за очень короткий период, а большую часть года проводят в состоянии покоя (тюльпан в степях).
Мочковатая корневая система, дуговое жилкование (рис. 1.56). В почве образуются подземные побеги — луковица (тюльпан) или корневище (ландыш). Листья простые без прилистников. Листорасположение очередное, супротивное и мутовчатое (вороний глаз). Стебель прямостоячий или ползучий.
1 семядоля в семени. Цветок О3+3Т3+3П(3) — у тюльпана, О(3+3)Т3+3П(3) — у ландыша. Цветки обоеполые. Околоцветник простой, чаще всего — венчиковидный. Соцветие кисть, реже зонтик. У некоторых видов соцветие не образуется — только
одиночные цветки. Плоды — ягода (ландыш) или коробочка (тюльпан). Семена с эндоспермом. Насекомоопыляемые.
Значение:
- декоративное (тюльпан, нарцисс);
- пищевое (лук, чеснок, спаржа);
- лекарственное (ландыш, алоэ);
- ядовитые (ландыш).
Очень многие виды являются редкими и занесены в Красную книгу.
Рис. 1.56. Строение Лилейных (на примере ландыша майского и тюльпана)
Семейство Злаковые (Мятликовые)
8 тыс. видов. Жизненные формы: одно- и многолетние травы, древовидные растения (бамбук).
Мочковатая корневая система, параллельное жилкование. Стебель прямостоячий или ползучий, у многих — корневище (пырей). Характерно обильное ветвление (кущение). Стебель имеет полые междоузлия. Такой стебель называется соломина. Листья простые с влагалищем, часто сидячие. Листорасположение очередное. Многие злаковые во время своего развития проходят несколько четко выраженных
стадий: прорастание семени, появление третьего листа, кущение, выход в трубку (интенсивный рост побегов), колошение, цветение, созревание плодов.
1 семядоля в семени. Цветок О2Т3П1 (рис. 1.57). Цветки обоеполые (некоторые злаки имеют однополые цветки (кукуруза), являясь однодомными растениями), в колосках, собранных в сложные соцветия. Колосок состоит из главной оси, на которой расположены 2 колосковые чешуи, цветковые чешуи (по две у каждого цветка) и цветок или цветки. Соцветия: сложный колос (рожь, пшеница), метелка (овес), початок (женское соцветие кукурузы), султан (тимофеевка). Плод зерновка. Семена с эндоспермом. Характерно самоопыление или опыление с помощью ветра.
Рис. 1.57. Цветок злака
Значение:
- пищевое (рожь, пшеница, ячмень, кукуруза, рис, овес). Одним из наиболее важных пищевых растений этого семейства является пшеница. Пшеница бывает мягкая и твердая. У мягкой пшеницы зерновка на изломе рыхлая и мучнистая,
у твердой — стекловидная и плотная. По времени посева выделяют озимые и яровые сорта пшеницы. Озимую высевают в конце лета — начале осени, и до холодов она успевает пройти фазу кущения. Яровую пшеницу высевают весной; - кормовое (кукуруза, овес, овсяница);
- сорняки (пырей);
- средообразователи (типчак и ковыль в степях);
- получение сахара (сахарный тростник — его паренхимные клетки содержат до 20% сахара);
- строительство жилищ, производство мебели и предметов интерьера (бамбук).
Генетические наборы у растений
В завершение темы «Классификация растений» в табл. 1.2 представлены генетические наборы у растений различных систематических групп.
Таблица 1.2. Генетические наборы растений
Группа | Гаплоидные стадии | Диплоидные стадии | Что доминирует в жизненном цикле |
Водоросли (хламидомонада, улотрикс, спирогира) | Взрослый организм, споры, гаметы | Зигота | Гаметофит |
Отдел Мохообразные | Взрослый организм, протонема (предросток), споры, гаметы | Зигота, коробочка (спорофит) | Гаметофит |
Таблица 1.2 (окончание)
Группа | Гаплоидные стадии | Диплоидные стадии | Что доминирует в жизненном цикле |
Папоротникообразные | Споры, гаметы, заросток (гаметофит) | Взрослое растение (спорофит), зигота | Спорофит |
Отдел Голосеменные | Микро- и мегаспоры, гаметы, мужской и женский гаметофит | Взрослое растение (спорофит), зигота, семя | Спорофит |
Отдел Покрытосеменные | Микро- и мегаспоры, гаметы, мужской | Взрослое растение (спорофит), зигота, семя | Спорофит |
Растительные сообщества
(фитоценозы)
Растительное сообщество — это совокупность растений на определенной территории, взаимодействующих друг с другом, с другими организмами и с окружающей средой. Фитоценоз является составной частью биогеоценоза.
Примеры растительных сообществ
- Еловый лес. Доминирующим видом является ель, которая образует ярус А.
Ярус В обычно не выражен, хотя иногда он может быть представлен молодыми елями. Ярус С разреженный, состоит из черники, брусники, кислицы, майника. Часто на почве многочисленны мхи. - Сосновый лес. Доминирующий вид — сосна, которая вместе с другими деревьями (немногочисленные ели и лиственные породы) образует ярус А. Ярус В обычно хорошо развит, в нем встречаются черемуха, бузина, крушина. В ярусе С растут малина, бересклет; злаки, черника, зеленчук. На почве часто густой покров из мхов и лишайников.
- Дубрава. Доминирующим видом является дуб, содоминантами — липа, клен, ясень. Они образуют ярус А. Ярус В составляют черемуха, подрост деревьев, орешник, ива (обычно по опушкам). В кустарниково-травянистом ярусе преобладают бересклет, жимолость; сныть, пролесник, зеленчук, черемша.
- Луг. Ярусы А и В практически полностью отсутствуют, встречаются только отдельные деревья; все пространство занято травянистыми растениями. Выделяют 2 основных типа лугов: пойменные (находятся в пойме рек) и суходольные (расположены на водораздельных участках). На разных типах лугов могут преобладать различные группировки растений: злаки, бобовые, сложноцветные; иногда на лугах сложно выделить доминирующие виды (разнотравье). Мхи обычно немногочисленны.
- Болото. Растения этого сообщества обитают в условиях избыточного увлажнения. Деревья на болоте чаще всего отсутствуют, однако при наличии возвышенностей могут заселяться сосной. Травянистые растения представлены осоками, пушицей, камышом, тростником, злаками; часто встречаются кустарнички (клюква, голубика, багульник); обычны и многочисленны мхи. В связи с бед-
ностью почв на болотах встречаются насекомоядные растения (росянка).