Порядок лютикоцветные (Ranunculales)

Подкласс ранункулиды (Ranunculidae)

Подкласс магнолииды (Magnoliidae)

Класс Магнолиопсиды(MAGNOLIOPSIDA, ИЛИ DICOTYLEDONES)

Подкласс хвойные, или пиниды (Pinidae)

ОТДЕЛ ХВОЙНЫЕ (PINOPHYTA). Порядок сосновые (Pinales), кипарисовые (Cupressales).

Зарисовать цикл развития гинкго двулопастного.

Зарисовать цикл развития саговника поникающего.

Лабораторная работа№11

Хвойные подразделяются на два п о д к л а с с а – кордаитовые (Cordaitidae) и хвойные (Pinidae).

Подкласс хвойные – наиболее многочисленная группа среди голосеменных в современной флоре. Насчитывает около 600 видов, 55 родов, 7 семейств и 7 порядков. В Беларуси хвойные представлены 2 семействами, 4 родами и 4 видами.

Распространены хвойные, главным образом, в северном полушарии. Многие из них: сосна, ель, лиственница, пихта образуют огромные площади хвойных лесов в северном полушарии, а также в южном (Огненная Земля, Новая Зеландия, Тасмания). В горах хвойные нередко образуют леса даже в тропиках.

Анатомическое строение стебля хвойных однообразно. Стебель имеет слаборазвитую сердцевину, хорошо развитую вторичную древесину, кольцо камбия, вторичную флоэму, кору с мощной пробкой.. Древесина хвойных из т р а х е и д с сердцевинными лучами. В коре – смоляные ходы с эфирными маслами (живицей). Из живицы получают скипидар, канифоль, деготь.

Листья у большинства хвойных игольчатые, хвоя. У более древних форм они ланцетные или широколанцетные (агатис, араукария). У некоторых листья чешуйчатые (кипарис, подокарпус). Листья обычно сидячие, цельные, редко выемчатые на верхушке (пихта). Размеры листьев сильно варьируют: от 1-2 см (ель) до 30-40 см (сосна болотная). У араукарии листья пластинчатые 17-18 см длины и 4-5 см ширины.

Подкласс хвойные включает 7 п о р я д к о в: вольтциевые (Voltziales), подозамитовые (Podozamitales), араукариевые (Araucariales), сосновые (Pinales), кипарисовые (Cupressales), подокарповые (Podocarpales), тиссовые (Taxales) и соответствующие им семейства.

Р о д сосна (Pinus) включает около 100 видов, представлен сосной обыкновенной (Pinus sylvestris). На брахибластах у нее по 2 хвоинки. Имеет большой ареал – Южная (Пиренеи, Балканы), вся Средняя и Северная Европа, Северная Азия (от Урала до Дальнего Востока включительно). Повсеместно встречается в Республике Беларусь. Другой важный вид в СНГ – сосна сибирская, которую часто называют кедром сибирским (Pinus sibirica), с 5-ю хвоинками в пучке на брахибластах, имеет семена без крыла – кедровые орехи. Распространена от Урала до Восточной Сибири.

Из других видов известны кедр европейский (Pinus cembra), который растет в горах Европы. В Забайкалье, на Дальнем Востоке, на Японских островах распространен кедровый стланик (P. pumila). В Крыму растет сосна крымская (P. pallasiana). На Черноморском побережье Кавказа встречается реликтовая эндемичная пицундская сосна (P. pithyusa). В Крыму, Закавказье выращивают пинию (P. pinia). В Северной Америке растут веймутова сосна (P. strobus) и банксова сосна (P. banksiana), их выращивают и в нашей Беларуси.

Размножение хвойных рассмотрим на примере представителя п о р я д -к а сосновых (Pinales), с е м е й с т в а сосновых (Pinaceae) – сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Растение это однодомное, шишки у нее однополые.

Семейство кипарисовых (Cupressaceae) содержит 20 родов и более 145 видов, распространены на всех материках, кроме Антарктиды, преимущественно в Северном полушарии. По строению они близки к таксодиевым.

Представители семейства – деревья сравнительно небольших размеров или кустарники. Древесина без смоляных ходов. Листья игловидные или чешуевидные, многолетние, расположены мутовчато, супротивно, реже спирально. Растения однодомные, реже двудомные. Семейство по строению женских шишек делится на три подсемейства: кипарисовые (Cupressoideae),можжевеловые (Juniperoideae) и туевые (Thujoideae).

К подсемейству кипарисовых относятся два рода: кипарис (Cupressus), включающий 15 видов, и кипарисовник (Chamaecyparis), растущих в субтропиках северного полушария. Наиболее распространенный вид кипарис вечнозеленый пирамидальный (C. sempervirens var. semperviren). Он достигает 30 м высоты и живет до 2000 лет. Родом из Южной Европы и Западной Азии. Декоративное дерево, выращивается на Черноморском побережье Крыма и Кавказа.

Кипарисовник также дерево, родом из Восточной Азии и Северной Америки (Канада). Часто разводится кипарисовник лавсониана (C. lawsoniana) с красивой чешуевидной сизой хвоей. Выращивается в южных странах СНГ.

Задание:

1. Зарисовать цикл развития сосны обыкновенной.

2. Зарисовать строение стебля, листьев сосны обыкновенной.

Лабораторная работа №12

Отдел Покрытосеменные, или цветковые (Magnoliophyta). Общая характеристика и классификация отделов.

Этот о т д е л высших растений называют еще покрытосеменными (Angiospermae), или пестичными (Gynaeciate). Он включает два класса, 533 семейства, около 13000 родов и не менее 250 000 видов. Это сложнейшая по строению и развитию группа растений. Она характеризуется следующими признаками.

1. Растения имеют специализированный орган размножения - цветок, в котором важной его частью является п е с т и к, образованный одним или несколькими п л о д о л и с т и к а м и, к а р п е л л а м и (мегаспорофиллами), сросшимися с образованием замкнутого полого вместилища – завязи, в которой развиваются семязачатки (гомологичны мегаспорангиям голосеменных). После оплодотворения завязь разрастается в плод, внутри которого находятся развивающиеся из семязачатков семена. Отсюда и название этих растений цветковые, пестичные, покрытосеменные в отличие от голосеменных, у которых семена лежат открыто, голо на семенной чешуйке.

2. Процесс двойного оплодотворения. Гаметофит, особенно женский, еще более редуцирован. Вместо эндосперма (заростка) образуется 8-ядерный зародышевый мешок (женский гаметофит). Если эндосперм у голосеменных образуется до оплодотворения, то у покрытосеменных эндосперм (питательная ткань) возникает в результате двойного оплодотворения.

Если спора несет наследственность одного организма (она гаплоидна), а семя голосеменных несет двойную наследственность (оно диплоидно), то у цветковых растений в результате двойного оплодотворения из оплодотворенной яйцеклетки формируется диплоидный зародыш, а из оплодотворенного диплоидного ядра центральной клетки развивается полиплоидный эндосперм с тройным набором хромосом, роль которого для цветковых растений чрезвычайно велика. Триплоидный эндосперм как питательная ткань, по-видимому, обеспечивает более благоприятные условия для развития зародыша и поэтому мог сыграть важную роль в эволюции цветковых растений. Цветковые растения оказались наиболее адаптированными к разнообразным условиям жизни на Земле.

3.У покрытосеменных наиболее совершенная проводящая система, образованная настоящими сосудами и ситовидными трубками.

В строении гаметофитов в ходе полового процесса и в развитии семян покрытосеменных и голосеменных имеются существенные различия.

У покрытосеменных	У голосеменных
1. Семязачаток находится под покровом мегаспоролистиков (плодо-листиков)	1. Семязачаток лежит открыто, на верхней (адаксиальной) стороне семенной чешуйки (мегаспорофилла)
2. Женский гаметофит. Или заросток в виде 8-ядерного зародышевого мешка	2. Женский гаметофит, или заросток, в виде эндосперма (первичного) с двумя архегониями
3. Развитие семязачатка и образование семян происходит сравнительно быстро, особенно у травянистых форм, иногда за 3-4 недели (предельно один вегетационный период)	3. Развитие семязачатков и образование семени происходит очень медленно (у сосны около 18 месяцев), причем интервал между опылением и оплодотворением, например у сосны, около 13 месяцев
4. Мужской гаметофит – пыльца – состоит из вегетативной клетки и репродуктивной; образуется два спермия	4. Мужской гаметофит состоит из двух или нескольких проталлиальных клеток, антеридиальной и клетки трубки
5. Двойное оплодотворение, диплоидный зародыш и триплоидный вторичный эндосперм	5. Оплодотворение одинарное: один из спермиев (сперматозоидов оплодотворяет яйцеклетку одного из двух архегониев; диплоидный зародыш и гаплоидный первичный эндосперм (заросток)

Общепринятой филогенетической системы покрытосеменных нет. Разногласия между авторами систем начинаются уже с исходного пункта – какие группы растений необходимо считать более примитивными и что принимать для покрытосеменных – моно-, би- или полифилетическое происхождение.

По системе А. Энглера и Р. Веттштейна (конец ХIХ и начало ХХ столетия), наиболее примитивными среди покрытосеменных считают растения с однопокровным или беспокровным невзрачным цветком (казуарины, перечные, ивовые, березовые, буковые и т.д.).

По системе Н. Буша, Б. Козо-Полянского, А. Гроссгейма, Г. Галлира, И. Бэсси, А. Тахтаджяна и др., в ее начале ставятся семейства с хорошо развитыми многочленными, раздельнолепестными, двупокровными, энтомофильными цветками (магнолиевые, лютиковые, кувшинковые и проч.).

Большинство систематиков делит покрытосеменные на два к л а с с а: двусемядольные (Magnoliopsida, или Dicotyledones) и односемядольные (Liliopsida, или Monocotyledones). Искусственность деления покрытосеменных на два класса очевидная. Английский ботаник Э. Сарджент (Sargant E.) называет 40 примеров совместных признаков растений обоих классов.

В учебном пособии принята филогенетическая система цветковых растений (магнолиофитов) по А.Л. Тахтаджяну. О т д е л магнолиофиты подразделяется на два к л а с с а – двусемядольные и односемядольные.

Лабораторная работа №13

Растения класса двусемядольные характеризуются следующими признаками: зародыш семени с двумя семядолями; проводящие пучки открытые, с камбием; листья имеют сетчатое жилкование, корневая система стержневого типа, цветки 5-, 4-, 2-членного типа; оболочки пыльцевого зерна трехкольпатная (с тремя бороздками или порами).

Класс включает 8 подклассов, 429 семейств, около 10 000 родов и не менее чем 190 000 видов. Он подразделяется на п о д к л а с с ы: Magnoliidae, Ranunculidae, Hamamelididae, Caryophyllidae, Dilleniidae, Rosidae, Lamiidae, Asteridae.

К п о д к л а с с у магнолиидные относят большей частью древесные растения. Сосуды у представителей некоторых таксонов отсутствуют (сем. Winteraceae, Trochodendraceae, Tetracentraceae). Цветки обоеполые, реже однополые, спиральные (а ц и к л и ч е с к и е) или спироциклические (г е м и -ц и к л и ч е с к и е). Г и н е ц е й а п о к а р п н ы й, реже с и н к а р п н ы й или п а р а к а р п н ы й. Подкласс включает группу наиболее архаичных порядков цветковых растений. Все они отличаются чрезвычайной г е т е р о -б а т м и ч н о с т ь ю (от греч. heteros-другой и batmos – ступень). Кроме очень примитивных признаков, этим растениям присуще большее или меньшее количество вторичных, производных признаков. Магнолиофиты – это скорее всего «обломки», или «фрагменты», ранее процветавшей большой группы примитивных цветковых растений. Подкласс включает 18 порядков.

Зарисовать:

1. Некоторых представителей класса однодольные.

2. Некоторых представителей класса двудольные.

Лабораторная работа №14

Подкласс Ранункулиды (Ranunculidae), подкласс Кариофилиды (Caryophyllidae)

Близок к подклассу магнолиид, но эволюционно более продвинут. Большей частью травы. Все представители обладают сосудами. Цветки обоеполые или однополые, часто спиральные (ациклические) или спироциклические (гемициклические). Пыльца трехбороздная или производная от трехбороздного типа, но не бывает однобороздной. Включает три порядка.

В п о р я д о к лютикоцветные входят многолетние или однолетние травы, кустарники или лианы. Листья простые или сложные, обычно без прилистников. Листорасположение очередное, редко супротивное. Цветки обоеполые или однополые, а к т и н о м о р ф н ы е или реже з и г о м о р ф- н ы е, с двойным или простым околоцветником, редко без околоцветника. Тычинки многочисленные или их 6 (редко 3), обычно хорошо дифференцированные на нить и пыльник. Гинецей большей частью апокарпный. Пыльцевые зерна трехбороздные. Плод – листовка, орешек, ягода или костянка, сборные плоды – многолистовка, многоорешек. Порядок включает 8 семейств.

С е м е й с т в о лютиковые (Ranunculaceae) очень широко распространено, но сосредоточено главным образом в умеренных и холодных областях северного и южного полушарий. Семейство крайне гетеробатмично и трудно для классификации. А. Л. Тахтаджян (1987) подразделяет семейство на следующие подсемейства: Coptidoideae, Thalictroideae, Anemonoideae, Ranunculoideae, Delphinioideae, Helleboroideae.

Семейство лютиковые включает около 66 родов и свыше 2000 видов. В Республике Беларусь насчитывается 18 родов и 48 видов (Определитель…, 1999). Обычно это многолетние травы с корневищами. Листья чаще очередные, пальчато- или перистораздельные, редко цельные.

Цветки часто одиночные средних размеров или крупные, или в малоцветковых дихазиях, извилинах, временами в многоцветковых (кисти, метелки) соцветиях. Цветки обоеполые, энтомофильные, редко анемофильные (у василистника (Thalictrum) это явление вторичное), ациклические, спироциклические (полукруговые, околоцветник кругами, тычинки и пестики по спирали), циклические. Околоцветник часто простой, венчиковидный, с окрашенной чашечкой и лепестками, редуцированными или превращенными в нектарники, или двойной, с 3-9 или большего количества чашелистиков и лепестков, правильный, редко неправильный. Тычинок часто много (неопределенное количество), свободных, прикрепленных к цветоложу; пестиков 2-5 или много, свободных. Завязь верхняя, одногнездная, с одним или многими семязачатками. Плод лютиковых – с б о р н а я с е м я н к а или с б о р н а я л и с т о в к а, очень редко коробочка или ягода. Семя с маслянистым эндоспермом. У некоторых лютиковых зародыш имеет одну семядолю (лютик – Ranunculus, чистяк – Ficaria verna, ветреница – Anemone), рассеянные проводящие пучки. Это указывает на филогенетическую связь односемядольных с лютиковыми.

Прочие представители семейства: ветреница дубравная (Anemone nemorosa),ветреница лютиковая (A. ranunculoides), мышехвостник маленький (Myosurus minimus), василистник водосборолистный (Thalictrum aquilegifolium) и др.

Лютиковые – растения, богатые алкалоидами, гликозидами, поэтому некоторые из них являются важными лекарственными, а также ядовитыми. Есть декоративные растения с красивыми цветками, встречаются красильные и сорные.

В пределах семейства лютиковых прослеживается эволюция по следующим направлениям:

1) развитие от растений с цветками правильными (актиноморфными) ациклическими и гемициклическими с неопределенным числом членов цветка к цветкам правильным циклическим со стабилизацией гинецея до 5 и далее к цветкам зигоморфным с дальнейшей редукцией гинецея до 1 (живокость полевая);

2) выработка приспособлений к распространению плодов и семян ветром; в результате – редукция семязачатков, плод становится односеменным, нераскрывающимся (орешек) и на нем возникают придатки с волосками (сон-трава – Pulsatilla patens).

Эволюция цветков шла в направлении приспособления к опылению различными насекомыми. Некоторые виды не имеют нектарников: ломонос (Clematis), василистник (Thalictrum), ветреница (Anemone), перелеска (Hepatica), насекомых привлекает пыльца. Ряд растений имеют довольно разнообразные нектарники: углубления при основании плодолистиков у калужницы (Caltha), в виде ямки в основании лепестков (лютик, мышехвостник), в виде с т а м и н о д и е в (княжик сибирский – Atragene sibirica), из недоразвитых тычинок, из лепестков (равноплодник – Isopyrum, морозник – Helleborus, чернушка – Nigella).

Лютиковые имеют приспособления для распространения плодов: а н е-м о х о р и я (сон-трава, ломонос, княжик), г и д р о х о р и я (лютик длиннолистный –Ranunculus lingua, калужница болотная), з о о х о р и я (лютик едкий), м и р м е к о х о р и я, при помощи муравьев (адонис весенний, пролеска), э н д о з о о х о р и я (птицами, которые поедают плоды многих видов растений).

Большинство растений ядовитые, используются в медицине (адонис весенний, борец). Среди лютиковых имеются декоративные:водосбор, борец, чернушка.

В травостое лугов растения семейства лютиковых нежелательный компонент.

В Красную книгу Республики Беларусь внесены следующие растения этого семейства: борец шерстистоустый (Aconitum lasiostomum), борец северный (A. septentrionale), прострел луговой (Pulsatilla pratensis), купальница европейская (Trollius europaeus), ветреница лесная (Anemone sylvestris), клопогон европейский (Cimicifuga europaea), ломонос прямой (Clematis recta), живокость высокая (Delphinium elatum), равноплодник василистниковый (Isopyrum thalictroides).