Классы и семейства Покрытосеменных растений. Часть 1

На этой странице вы узнаете

• Что общего у подорожника и шпионов?
• Почему бамбук может расти со скоростью 120 см/сутки ? 
• Почему рис может быть золотым?

Слово «семейство» ассоциируется у нас с большой и дружной семьей, однако в биологии «семейство» – это ботанический термин, хотя он тоже объединяет под собой множество родственных представителей. В этой статье мы рассмотрим некоторые семейства, относящиеся к отделу Покрытосеменных (Цветковых) и их основные отличия.

Классы Покрытосеменных растений

В прошлой статье на тему «Семенные растения» мы говорили о том, кто такие Покрытосеменные и почему они являются самым распространенным современным отделом растений. В этой статье мы подробнее разберем, какие растения относятся к Покрытосеменным. 

Отдел Покрытосеменные растения включает в себя 2 класса: 

• Однодольные; 
• Двудольные. 

Эти таксоны растений названы так не случайно: как можно понять из названия, здесь ключевую роль сыграло количество семядолей в семени.

Семядоля — часть эмбриона семени растения, при развитии семядоли формируются первые листья зародыша растения.

При прорастании растения семядоли превращаются в первые листья, но делают ли они что-то на первых этапах развития зародыша? Дело в том, что у Двудольных растений семядоли в большом количестве запасают питательные вещества. Это можно легко запомнить — у Двудольных целых две семядоли, значит, в них достаточно много места и его можно использовать в качестве «кладовки» с пропитанием. А вот у Однодольных семядоля только одна, поэтому большая часть их питательных веществ запасается в эндосперме — внезародышевой питательной ткани. 

А чтобы вспомнить другие детали строения семян, можно вернуться к статье «Семенные растения».

Чем же еще отличаются Однодольные и Двудольные друг от друга, кроме строения семени? Чтобы узнать это, рассмотрим сравнительную таблицу. 

Как же запомнить это все? Для этого можно воспользоваться небольшим правилом: Однодольные очень любят цифру один и более простое строение, а Двудольные любят сложности и более крупные цифры. Убедимся в этом правиле на практике, рассмотрев детально отличия Однодольных от Двудольных.

1. Строение семени

Это отличие мы уже обсудили выше — Однодольные имеют одну семядолю в семени, а Двудольные — две.

2. Число элементов цветка

У Двудольных цветок более сложный: число элементов цветка кратно четырем или пяти. Однодольные в этом отношении любят цифры поменьше — их цветок трехчленный, то есть число элементов их цветков будет ровно делиться на три.

3. Строение околоцветника

Двудольные и тут сохраняют свою любовь к сложностям: они имеют двойной околоцветник, который состоит из чашечки и венчика. А вот у Однодольных околоцветник простой: у него есть либо чашечка, либо венчик. Чтобы изучить строение цветка поближе, можно обратиться к статье «Размножение Покрытосеменных». 

4. Корневая система

У Двудольных хорошо развит главный корень, так что их тип корневой системы называют стержневым. А вот у Однодольных главный корень почти не развит, поэтому они вынуждены иметь развитую систему боковых и придаточных корней, из-за чего корневая система становится похожей на мочалку. Такой тип корневой системы называют мочковатым. Вспомнить строение корня и корневых систем поможет статья «Ткани растений. Органы растений. Часть 1».

5. Жилкование и форма листьев

Любимая цифра Однодольных — один, так что и жилки у листа у них идут в одном направлении: основные типы жилкования для них — параллельное и дуговое. Двудольные имеют более сложные виды жилкования — сетчатое, пальчатое и перистое. При этом семейства Однодольные характерно наличие только простых листьев, а у Двудольных бывают и простые, и сложные листья. Вспомнить типы жилкования и формы листьев поможет статья «Органы растений. Часть 2».

6. Расположение проводящих пучков

Двудольные имеют камбий, который обеспечивает образование ксилемы и флоэмы. Так как камбий расположен в стебле растений в виде кольца, то и проводящие пучки, образующиеся при делении камбия, тоже будут выстроены кольцом. А вот у Однодольных камбия нет, их стебель устроен более просто, поэтому проводящие пучки разбросаны по всему стеблю, то есть располагаются диффузно. 

7. Жизненные формы

Так как у Двудольных есть камбий, они могу одревесневать, а это означает, что среди Двудольных, помимо трав, встречаются еще кустарники и деревья. У Однодольных камбия нет, поэтому у них нет древесных форм — они представлены только травами. 

Что общего между подорожником и шпионами? Подорожник — известное всем травянистое растение, но мало кто знает, что он показывает себя не тем, кто он есть на самом деле, как самый настоящий шпион. У подорожника дуговое жилкование, мочковатая корневая система, и вообще он — травянистое растение, все улики говорят о том, что он относится к Однодольным, но все не так просто… В семенах подорожника есть две семядоли, а значит, на самом деле он относится к Двудольным. Очень похожий прием использует растение Вороний глаз — у него сетчатое жилкование, но относится он к Однодольным.

После того, как мы рассмотрели теорию по различиям классов Однодольных и Двудольных, попробуем применить наши знания на практике. 

Разберем пример задания ЕГЭ №10 — это задание тестовой части с картинкой.

Задание. Установите соответствие между характеристиками и классами, для которых характерно показанное на картинке расположение проводящих пучков.

Характеристики
А) имеют одну семядолю в строении семени 
Б) характерен двойной околоцветник
В) есть только травянистые формы
Г) среди представителей есть древесные формы
Д) имеют две семядоли в строении семени
Е) характерен простой околоцветник 

Классы

Решение. Чтобы решить данное задание, в первую очередь нам нужно понять, проводящие системы каких классов показаны на рисунке. 

Мы видим, что под цифрой 1 проводящие пучки разбросаны по всему стеблю, то есть лежат диффузно. Такое расположение характерно для класса Однодольные. А вот под цифрой 2 показан стебель Двудольных, это можно понять по упорядоченному положению проводящих пучков. 

Остается вспомнить характеристики этих классов: для Однодольных характерно наличие одной семядоли, простой околоцветник, травянистые формы. А вот для Двудольных характерны две семядоли в составе семени, двойной околоцветник, наличие древесных форм.

Ответ: 121221

Когда мы разобрались, чем же отличаются Однодольные и Двудольные, необходимо разобрать семейства, которые относятся к этим классам.

Семейства Покрытосеменных 

Отдел Покрытосеменные включает в себя множество семейств. В рамках школы мы изучаем подробно 9 из них, однако на самом деле их более нескольких десятков. В обычной жизни мы встречаемся с ними на каждом шагу: к Покрытосеменным относятся яблоня, одуванчик, роза и даже кактус.

Один из важных признаков, который будет отличать семейства Покрытосеменных — это строение цветка. Чтобы просто описывать строение цветка, ботаники договорились использовать формулы цветка, которые отражают количество разных элементов в строении. Важно уметь правильно их читать, чтобы понимать, чем отличаются семейства. Для этого не нужно быть математиком, достаточно запомнить пару основных правил.

Формула состоит из 4 буквенных обозначений и цифр рядом с ними. Чтобы понимать, как расшифровывается формула, нужно знать обозначения: 

Ч – чашелистики (обратите внимание, у однодольных вместо буквы Ч стоит «О» – околоцветник),
Л – лепестки,
Т – тычинки,
П – пестики. 

Что показывают цифры в формуле цветка?

Если цифра находится в скобках, то элементы будут срастаться между собой. 

Например, формула цветка Пасленовых – Ч₍₅₎Л₍₅₎Т₅П₁. Следовательно, число чашелистиков, лепестков и тычинок кратно 5 – оно может равняться 10, 15, 25… При этом число чашелистиков и лепестков указано в скобках — это означает, что эти элементы сросшиеся.

Если цифры написаны через знак «+», то это означает, что элементы будут расположены в несколько рядов. Каждое из чисел будет обозначать количество элементов в каждом ряду. 

Например, формула цветка Крестоцветных – Ч₄Л₄Т₄₊₂П₁, это значит, что тычинки расположены в два ряда — в одном ряду будет четыре тычинки, а во втором — две. 

В формуле может встречаться знак ∞. Он означает, что данный элемент цветка представлен в большом количестве (более 12) и трудно поддается счету, например, число тычинок у шиповника.

Когда мы разобрались с формулами, можем рассмотреть конкретные семейства, и начнем мы наше знакомство с семейств, которые относятся к классу Однодольные. 

Семейство Злаковые 

Вероятно, вы видели на полке магазина «злаковый хлеб» или «злаковые хлопья». Продукты из этих растений очень полезны для организма. В природе они не так многочисленны и представлены только травами.

Стебель у большинства злаковых растений представлен соломиной: он полый внутри междоузлий и заполненный тканями в узлах. 

Листья могут быть сидячими или влагалищными. Такие листья характеризуются отсутствием черешка, который прикрепляет лист к стеблю растения. Но у этого есть и плюс: влагалище защищает образовательную ткань в узле, что позволяет надолго сохранить способность к вставочному росту.

Злаковые могут иметь подземное видоизменение побега – корневище. 

Корневище — видоизмененный подземный побег довольно большой длины, от которого отрастают придаточные корни.

Корневище занимается запасами питательных веществ, отвечает за вегетативное размножение растения, а еще придает дополнительную прочность растению: так просто его не выдернешь из земли.

Почему бамбук может расти со скоростью 120 см/сут? Бамбук – представитель семейства Злаковые. Возможно, многие считают, что бамбук относится к древесным растениям, но мы знаем, что бамбук, как и любое Однодольное растение, является травой. Откуда же такой быстрый темп роста у непримечательной травы?  Дело в том, что для злаковых характерен вставочный рост. Ростовые точки находятся в каждом междоузлии (участке стебля между узлами), и растение может увеличивать длину одновременно в нескольких местах на стебле, что позволяет злакам расти в разы быстрее, чем другим растениям. Поэтому бамбук так быстро вырастает и распространяется, создавая целые бамбуковые леса.

• Представители

К Злаковым относятся травянистые растения, в том числе культурные. Среди Злаков стоит запомнить следующих представителей — мятлик, пырей, тимофеевка, бамбук, сахарный тростник, пшеница, рожь, ячмень, рис, кукуруза, просо, овес.

Почему рис может быть золотым? Рис — популярная злаковая культура, его употребляют в пищу во всех уголках планеты, ведь он достаточно недорог для выращивания. Мы привыкли видеть на полках магазинов белый отшлифованный рис, но в 2000 году был создан сорт риса, который имеет золотистый цвет. На самом деле это трансгенный организм, полученный учеными для борьбы с заболеванием куриная слепота, которое появляется при нехватке витамина А. Золотой рис содержит встроенный ген, который кодирует образование предшественника витамина А, так что употребление этой крупы в пищу помогло бороться с куриной слепотой.

• Строение цветка

Для злаковых характерен цветок с формулой О₍₂₎₊₂Т₃П₁. Особенно интересен тот факт, что почти все злаки опыляются ветром, из-за чего у них есть длинные тычинки и пушистый пестик, который улавливает большое количество пыльцы.

• Строение соцветий

Соцветия Злаковых очень разнообразны: встречаются метелка, початок, сложный колос. У некоторых представителей могут быть разные соцветия на одном растении. Например, у кукурузы пестичные (женские) цветки образуют початок, а тычиночные (мужские) – метелку. 

Попробуем решить задание ЕГЭ 26, которое традиционно вызывает больше всего трудностей при решении второй части.

Задание. На кукурузном поле произошло заражение метелок кукурузы паразитическими грибами. К каким последствиям для урожая приведет заражение и почему? Ответ поясните.

Решение. Вспоминаем, что представляет из себя метелка — это соцветие, содержащее тычиночные (то есть мужские) цветки кукурузы. Если метелки будут поражены, то не будет происходить образования пыльцы в них, а это значит, что в женских соцветиях — початках — в итоге не будут образовываться плоды, и урожая не будет. Осталось разбить размышления по пунктам и записать это в наше решение.

Ответ: 
1) Метелка — это мужские соцветия кукурузы, которые содержат тычиночные цветки.
2) В метелках образуется пыльца (пыльцевые зерна). 
3) При поражении метелок паразитом будет нарушено образование пыльцы.
4) Из-за отсутствия пыльцы опыление будет невозможно, поэтому формирования плодов происходить не будет, а значит, урожайность упадет.

• Тип плода

Характерный для Злаковых тип плода — зерновка. Это сухой плод, который имеет одну важную отличительную особенность — это сросшийся с семенной кожурой околоплодник. Именно поэтому у нас не получится отделить кожуру от семени кукурузы. 

Зерновка кукурузы

Семейство Лилейные (Луковые) 

Возможно, вы видели, как по весне в магазинах начинают появляться стенды с продажей луковиц тюльпана или лилии. Эти растения – представители семейства Лилейные, которые по-другому называют Луковые. Лилейные без труда выращиваются в домашних условиях – многие подоконники весной украшают комнатные тюльпаны. Представители семейства часто имеют видоизмененные побеги: корневища или луковицы.

• Представители

Самых популярных представителей этого семейства можно встретить на полках цветочных магазинов — это лилии и тюльпаны. К этому же семейству относятся лук, чеснок, ирисы, нарциссы, подснежник, черемша, спаржа.

• Строение цветка

Как и у других Однодольных, у Лилейных простой околоцветник, состоящий из лепестков венчика. Формула цветка — О₃₊₃Т₃₊₃П₁.  

• Строения соцветия

Цветки могут быть одиночными или собранными в соцветия — чаще всего это известное нам соцветие кисть. 

• Тип плода

Чаще всего среди Лилейных встречаются коробочки или ягоды. Коробочки характерны, например, для лилии и тюльпанов, а ягоды — для ландыша.

Мы познакомились с признаками классов Однодольные и Двудольные, а также подробно изучили семейства Лилейные и Злаковые. Чтобы завершить знакомство с семействами Покрытосеменных, нам осталось изучить класс Двудольные, который будет разобран в статье «Классы и семейства Покрытосеменных. Часть 2».

Термины

Боковые корни — корни, которые отходят от главного корня.

Венчик — совокупность лепестков цветка, часть околоцветника.

Камбий — боковая образовательная ткань растений, отвечает за рост растения в толщину и образование ксилемы и флоэмы. 

Ксилема — проводящая ткань, содержащая сосуды. Проводит воду и неорганические вещества от корней к листьям, то есть обеспечивает восходящий ток. 

Придаточные корни — корни, отходящие от стебля или листьев.

Таксон – систематическая категория.

Трансгенные организмы — живые организмы, в геном которых искусственно введен ген.

Флоэма — проводящая ткань, содержащая ситовидные трубки, проводит воду и органические вещества. 

Чашечка — совокупность чашелистиков цветка, часть околоцветника.

Фактчек

• Отдел Покрытосеменные растения включает в себя 2 класса: Однодольные и Двудольные. 
• Представители классов Однодольные и Двудольные отличаются по количеству семядолей, жилкованию листа, типу корневой системы, строению околоцветника, числу элементов цветка, расположению проводящих пучков на поперечном срезе стебля, жизненным формам.
• К классу Однодольные относятся семейства Лилейные, Злаковые.
• Для Злаковых характерен плод зерновка, вставочный рост, сидячие или влагалищные листья, формула цветка О₍₂₎₊₂Т₃П₁ , соцветия початок и метелка.  
• Для Лилейных характерны плоды ягода или коробочка, трехчленный цветок, формула цветка О₃₊₃Т₃₊₃П₁ , соцветие кисть.

Проверь себя

Задание 1.

Какой из признаков характерен для класса Однодольные? 

1. Стержневая корневая система
2. Мочковатая корневая система
3. Две семядоли в семени 
4. Сетчатое жилкование

Задание 2.

Какой признак характерен для класса Двудольные?

1. Наличие камбия
2. Отсутствие камбия
3. Диффузно расположенные проводящие пучки
4. Количество элементов цветка кратно двум

Задание 3.

Для кого характерен вставочный рост?

1. Крестоцветных
2. Пасленовых
3. Луковых
4. Злаковых

Задание 4.

К какому семейству относится черемша? 

1. Бобовые
2. Капустные
3. Лилейные
4. Злаковые

Ответы: 1. – 2; 2. – 1; 3. – 4; 4. – 3.