Систематика покрытосеменных растений

Сравнительная характеристика двудольных и однодольных растений. Покрытосеменные – крупнейший отдел растительного царства, объединяющий более 500 семейств, около 13 тыс. родов и свыше 250 тыс. видов. Цветковые растения делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные растения произошли от двудольных. Основные отличия однодольных и двудольных растений представлены в таблице 2.

Таблица сравнения однодольных и двудольных
Характеристика основных семейств двудольных покрытосеменных растений.

Крестоцветные. Около 3200 видов.

Распространение. По всему земному шару. Наибольшее видовое разнообразие – в Средиземноморье и Передней Азии. Многие виды произрастают в экстремальных местообитаниях: на островах Северного Ледовитого океана, в высокогорьях (до 5700 м над уровнем моря).

Жизненные формы. В основном травянистые растения (однолетники, двулетники, многолетники). Встречаются кустарники и полукустарники.

Вегетативные органы. Листья простые, без прилистников, могут быть рассеченными. Листорасположение очередное. Стебель прямостоячий, иногда клубневидно утолщенный (капуста кольраби).

Цветки. Обоеполые, с двойным околоцветником. Чашечка состоит из четырех свободных чашелистиков (по два в два круга). Четыре лепестка расположены крестообразно. Тычинок шесть, в два круга: четыре внутренних, две наружных. В основании тычинок – нектарники, Пестик состоит из двух сросшихся плодолистиков. Формула цветка: *K2+2C4A2+4G(2).

Соцветия. Простые или сложные кисти.

Плоды. Стручок или стручочек.

Особенности строения. В семенах и вегетативных органах могут накапливаться эфирные масла, алкалоиды, жирные масла. Вегетативные органы опушены.
Значение. Овощные и кормовые культуры (капуста, репа, редис, турнепс, хрен, кресс-салат); масличные растения (горчица, рапс); декоративные растения (левкой, ночная фиалка); сорняки (дикая редька, пастушья сумка обыкновенная, ярутка полевая).

Розоцветные. Более 3 тыс. видов.

Распространение. По всему земному шару. Наибольшее видовое разнообразие – в умеренных широтах Северного полушария.

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

Вегетативные органы. Листья простые (яблоня) или сложные (земляника, шиповник), в основном с прилистниками. Листорасположение очередное, реже – супротивное. Стебель у большинства прямостоячий.

Цветки. Обоеполые, о двойным околоцветником, обычно пятичленные. Венчик раздельнолепестный, пять лепестков чередуются с пятью зелеными чашелистиками чашечки. Тычинок много, расположены в несколько кругов по 5 или 10 штук. Пестик образован разным числом плодолистиков (от 1 до ∞). Нектарники. Опыляются насекомыми. Формулы цветка: *K5C5AG(1/) или *K5C5AG(5) (яблоня).

Соцветия. Цветки одиночные или в соцветиях (кисть, щиток, зонтик и др.).

Плоды. Костянка (вишня), многоорешек (шиповник), многокостянка (малина), яблоко (круша, яблоня).

Особенности строения. Семена без эндосперма.

Значение. Плодовые и ягодные культуры (вишня, слива, груша, яблоня, персик, абрикос, земляника, малина и др.); лекарственные растения (шиповник, лапчатка, малина, черемуха); эфиромасличные (роза); декоративные (роза, гравилат).

Бобовые (Мотыльковые). Одно из самых крупных семейств, около 18 тыс. видов.

Распространение. По всему земному шару.

Жизненные формы. Представлены все жизненные формы, за исключением паразитов и эпифитных растений.

Вегетативные органы. Листья с прилистниками, обычно сложные: парно- и непарноперистые, тройчатые, реже — пальчатые (люпин) или простые. Листорасположение очередное. Стебли прямостоячие, стелющиеся, вьющиеся, цепляющиеся.

Цветки. Обоеполые, с двойным околоцветником. Чашечка сростнолистная. Венчик раздельнолепестный, мотылькового типа: верхний лепесток (флаг или парус) – самый крупный, два боковых (крылья или весла), два нижних, сросшихся (лодочка) (рис. 91). Тычинок 10, из них 9 (5 наружных и 4 внутренних) срастаются тычиночными нитями в трубочку, а одна тычинка внутреннего круга остается свободной. Тычинки и пестик находятся внутри лодочки. Опыление насекомыми, у некоторых видов – самоопыление в бутоне. Формула цветка: ↑K(5)C1,2,(2)A(5+4),1G1.

Рис. 91. Цветки бобовых: А — продольный разрез через цветок; Б — части венчика; 1 — парус; 2 — весла; 3 - лодочка
Соцветия. Кисть, головка, реже – зонтик или колос.

Плоды. Бобы разнообразной формы, вскрывающиеся и невскрывающиеся, у некоторых развиваются под землей (арахис).

Особенности строения. Семена без эндосперма, содержат крупный зародыш с двумя массивными семядолями. На корнях большинства бобовых имеются клубеньки, содержащие азотфиксирующие бактерии. Высокое содержание белков во всех органах растений.

Значение. Пищевые культуры (горох, фасоль, соя); кормовые (люцерна, донник); медоносы (люпин, донник); лекарственные (солодка, донник лекарственный); декоративные (люпин, акация, мимоза); обогащают почву азотом.

Пасленовые. Около 2,5 тыс. видов.

Распространение. Распространены в умеренном, субтропическом, тропическом поясах. Наибольшее видовое разнообразие – в Южной и Центральной Америке.

Жизненные формы. В умеренных широтах в основном произрастают травянистые растения, в тропических – преобладают кустарники и деревья.

Вегетативные органы. Листья простые, цельные или рассеченные, без прилистников. Листорасположение очередное. Стебли прямостоячие, иногда вьющиеся и лазающие (в тропиках). Видоизменения побегов: корневище (паслен сладко-горький), клубень (картофель).

Цветки. Обоеполые, с двойным околоцветником. Чашечка сростнолистная, сохраняется при плодах, иногда полностью охватывая плод (физалис). Венчик сростнолепестный, из пяти лепестков, воронковидный, колокольчатый, трубчатый. Тычинок пять. Пестик из двух плодолистиков, завязь верхняя. Формула цветка: *K(5)C(5)A5G(2).

Соцветия. Кисть, завиток; реке цветки одиночные.

Плоды. Ягода (томат, баклажан), реже коробочка (табак, петуния).

Особенности строения. У многих пасленовых в различных органах образуются ядовитые алкалоиды.

Значение. Пищевые культуры (картофель, томаты, баклажаны, физалис, стручковый перец); технические культуры (настоящий табак, махорка); декоративные растения (петуния, душистый табак, физалис); лекарственные (красавка, белена).

Сложноцветные. Одно из крупнейших семейств, включает около 25 тыс. видов. По видовому разнообразию среди всех цветковых растений занимает второе (после орхидных) место, а среди двудольных – первое.

Распространение. По всему земному шару.

Жизненные формы. Большинство – однолетние или многолетние травы, иногда – полукустарники и полукустарнички. В тропических и субтропических регионах – кустарники, лианы, невысокие деревья.

Вегетативные органы. Листья простые, обычно без прилистников, цельные или рассеченные; иногда сложные. Листорасположение обычно очередное, реже супротивное или мутовчатое. Иногда листья собраны в прикорневую розетку. Стебли обычно прямостоячие, иногда ползучие или цепляющиеся.

Цветки. Обычно обоеполые, иногда однополые или бесполые, пятичленные, с двойным околоцветником. Пять тычинок, сросшихся в трубку, окружают пестик, образованный двумя сросшимися плодолистиками. По типу симметрии, срастанию лепестков, строению андроцея и гинецея в семействе выделяют несколько типов цветков (рис. 92):

– трубчатые – обоеполые, актиноморфные, сросшиеся лепестки венчика образуют длинную трубку на конце с пятизубчатым оттибом, 5 тычинок слипаются пыльниками; формула цветка: *K5C(5)A(5)G(2);

– язычковые – обоеполые, зигоморфные, с короткой трубкой, от которой отходит язычок с пятью зубчиками; формула цветка: ↑K5C(5)A(5)G(2);

– воронковидные – бесполые, зигоморфные, лепестки срастаются в расширенную воронку с многочисленными зубчиками по краю, крупные и яркие, располагаются по периферии корзинки, служат для привлечения насекомых.

Рис. 92. Цветки сложноцветных: А — трубчатый; Б — язычковый; В - воронковидный
Соцветия. Простые соцветия – корзинки. Сложные соцветия состоят из простых корзинок: метелка, сложный щиток и др. Корзинки окружены оберткой из сближенных верхушечных листьев. В корзинке цветки либо все одинаковые (одуванчик), либо краевые цветки отличаются от срединных (подсолнечник).

Плоды. Семянки с хохолком из волосков, иногда без хохолков (подсолнечник).

Особенности строения. Семена без эндосперма. Крупный зародыш занимает почти всю полость плода и часто срастается с околоплодником. У некоторых сложноцветных семена могут развиваться без оплодотворения.

Значение. Пищевые культуры (салат, артишок, цикорий); масличные культуры (подсолнечник); кормовые (топинамбур); лекарственные растения (полынь, одуванчик, череда, тысячелистник); декоративные растения (хризантемы, астры, георгины); сорняки (осот).

Характеристика основных семейств однодольных покрытосеменных растений.

Лилейные. Более 3 тыс. видов.

Распространение. В основном распространены в умеренных областях Северного полушария (Западная и Восточная Азия).

Жизненные формы. Большинство лилейных – многолетние травы, реже – лианы или деревья.

Вегетативные органы. Листья чаще линейные или ланцетные, цельнокрайние, с параллельным или дуговым жилкованием. Листорасположение очередное, редко супротивное или мутовчатое. У большинства – сочные запасающие подземные органы (корневища, луковицы).

Цветки. Обоеполые, актиноморфные, с простым венчиковидным околоцветником. Лепестки или срастаются (ландыш), или располагаются в два круга по три (тюльпан). Шесть тычинок расположены в два круга по три в кругу. Пестик образован обычно тремя сросшимися плодолистиками. Формула цветка: *P3+3A3+3G(3).

Соцветие. Клеть, метелке, зонтик, колос; реже цветки одиночные (тюльпан).

Плоды. Коробочки (тюльпан) либо ярко окрашенные ягоды (ландыш). Семена с эндоспермом, содержащим белки, масла, реже – крахмал.

Особенности строения. У некоторых представителей – сетчатое жилкование (вороний глаз).

Значение. Пищевые и витаминные растения (лук, спаржа); лекарственные травы (ландыш); декоративные (лилия, ландыш, тюльпан); ядовитые (вороний глаз, чемерица).

Злаковые (Злаки). Одно из крупнейших семейств, объединяет около 11 тыс. видов.

Распространение. По всему земному шару. Играют ведущую роль в формировании травяной растительности степей, саванн, лугов, прерий.

Жизненные формы. В основном многолетние травянистые растения, реже – однолетние. Существуют деревянистые злаки: бамбуки, растущие в тропиках и субтропиках, и несколько видов на Сахалине и Курильских островах.

Вегетативные органы. Стебель тонкий цилиндрический, с полыми междоузлиями – соломина (пшеница) или заполненными паренхимной тканью (кукуруза); обладает вставочным ростом. Листья влагалищные, листовая пластинка узкая длинная. Листорасположение очередное. Побеги ветвятся под землей или над поверхностью почвы, образуя зону кущения.

Цветки. Мелкие, обоеполые. Обычно состоят из двух цветковых чешуй, трех тычинок, одного пестика с двумя перистыми рыльцами. При раскрывании цветка тычиночные нити удлиняются и выносят пыльники из цветка. Над цветочными чешуями находятся две околоцветные пленки (лодикулы). Формула цветка: *P0A3G1.

Соцветия. Ветроопыляемые цветки собраны в колоски, которые в свою очередь образуют сложные соцветия: метелку, сложный колос, султан и др.

Плоды. Зерновка, семенная кожура плотно соединена с околоплодником. Семя с крахмалистым эндоспермом.

Значение. Пищевые злаки (пшеница, рожь, рис, овес, кукуруза, ячмень, просо, сорго, сахарный тростник и др.) – основные продукты питания человечества с глубокой древности. Кормовые травы (тимофеевка, мятлик и др.). Злаки используют для устройства газонов, закрепления насыпей, песков; некоторые (тростник, бамбук) дают строительный материал и сырье для производства бумаги. Ряд злаков (пырей ползучий, овсюг, костер ржаной и др.) – злостные сорняки.

Вопросы для повторения и задания

  1. По каким признакам отличают представителей класса однодольных от представителей класса двудольных растений?
  2. Назовите основные семейства двудольных и однодольных растений.
  3. Дайте краткие характеристики основных семейств двудольных и однодольных растений.
  4. На примере изученных семейств определите хозяйственное значение покрытосеменных растений.