2020-04-12
731
Семейство Brassicaceae – Крестоцветные. Семейство Apiceae – Зонтичные. Семейство Caryophyllaceae – Гвоздичные
Теоретические сведения
Семейство Brassicaceae – Крестоцветные, практически космополитно, оно включает 380 родов и более 3200 видов, большинство из которых сосредоточено в умеренном поясе Евразии. В основном это однолетние, двулетние или многолетние травы, редко кустарнички или невысокие кустарники. Встречаются здесь подушковидные и водные плавающие формы.
Очередные листья многих видов образуют прикорневую розетку, а цветки собраны в верхушечную кисть или щиток. Околоцветник двойной, чашечка и венчик состоят из 4 листочков, расположенных крестообразно. Лепестки свободные и нередко ярко окрашенные. Тычинок обычно 6, они расположены в двух кругах, в большинстве случаев 2 тычинки наружного круга короткие, а 4 тычинки внутреннего круга более длинные. Ценокарпный гинецей образован 2 плодолистиками, с продольной ложной перегородкой, делящей завязь на 2 продольные камеры. Завязь верхняя, обычно сидячая, лишь изредка она располагается на небольшом гинофоре. Плоды крестоцветных исключительно разнообразны: удлиненные принято называть стручками, а укороченные (когда длина их соизмерима с толщиной) называют стручочками. И те и другие могут быть раскрывающимися и нераскрывающимися, более или менее ореховидными или четковидными. У раскрывающихся плодов при опадании семян нередко остается рамка, затянутая ложной перегородкой, как, например, у лунника (Lunaria). Сухие метельчатые соплодия этого растения с крупными округлыми бумажистыми остатками плодов нередко используют в зимних букетах. Семена или членики стручков крестоцветных часто имеют очень разнообразные крючковидные или крыловидные выросты, способствующие распространению их ветром или животными. У некоторых видов, например сердечника недотроги (Cardamine impatiens), створки созревших плодов раскрываются с такой силой, что семена отлетают на значительное расстояние. Очень характерна для многих крестоцветных гетерокарпия, когда плоды или семена одного растения сильно разнятся между собой по форме и размеру, что существенно увеличивает адаптивные возможности вида.
|
|
|
Многие представители семейства имеют первостепенное хозяйственное значение. К ним относится капуста огородная (Brassica oleracea) – вид, давший в процессе селекции бесчисленное число сортов. Основные группы сортов – кочанная, цветная, брюссельская капуста, кольраби и многие другие. На юге и востоке Азии окультурены капусты китайская (В. chinensis) и пекинская (В. pekinensis). Хорошо известны в качестве овощей относящиеся к одному виду (Raphanus sativus) редька и редис, репа (Brassica rара) и брюква (В. napus). Острые приправы приготовляют из хрена (Armoracia rusticana) и горчиц – сарептской (Brassica juncea) и черной (Sinapis nigra). Салатную зелень дает кресс-салат (Lepidium sativum). Съедобны молодые побеги и многих дикорастущих крестоцветных. Большое хозяйственное значение имеют и масличные культуры крестоцветных, такие, как рапс (Brassica napus), горчицы сарептская и белая (Sinapis alba) и др., семена которых дают ценные, большей частью технические масла. Широко используются крестоцветные, особенно турнепс (Brassica rара), и для получения высококачественных зеленых кормов. Кроме того, в семействе много декоративных красивоцветущих видов, левкои (Matthiola inсаnа), ночная фиалка (Hesperis matronalis), виды алиссума (Alissum) издавна культивируют в садах и парках. Много среди крестоцветных и злостных сорняков. Это всем известные пастушья сумка (Capsella bursapastoris), сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris), клоповники (Lepidium), ярутка полевая (Thlaspi aruense), редька дикая (Raphanus raphanistrum), икотник серый (Berteroa incana) и многие другие.
|
|
|
Семейство Apiceae – Зонтичные – одно из крупнейших среди цветковых растений, оно насчитывает около 300 родов и более 3000 видов, распространенных почти по всему земному шару. Преобладают среди них однолетние и многолетние травы, но изредка встречаются подушковидные, полукустарничковые или даже кустарниковые формы. Немало среди зонтичных гигантских трав, многие из которых монокарпики, образующие мощный цветоносный побег до 3 м высотой и после цветения отмирающие. Наряду с ними в семействе имеются и ползучие, укореняющиеся в узлах формы с пазушными соцветиями.
Почти всегда очередные, снабженные влагалищами листья зонтичных могут быть цельными, но чаще они сильно рассечены, нередко на линейные или даже нитевидные доли, как, например, у укропа (Anethum graveolens). В полых стеблях многих зонтичных, как и в других их органах, есть секреторные каналы, содержащие эфирные масла, придающие ряду представителей семейства специфический запах.
Обычно довольно мелкие цветки собраны в головки или зонтики, чаще в сложные зонтики. Каждое соцветие имеет в основании обертку из прицветных листьев наружных цветков соцветия. В некоторых случаях ярко окрашенные, а иногда и срастающиеся листочки такой обертки служат для привлечения опылителей. Очень редко цветки одиночные или собраны в дихазиях. Они могут быть обоеполыми или однополыми, а в отдельных случаях растения двудомны. Нередко центральные цветки отдельного зонтика или центральные зонтики в крупных сложных соцветиях составлены исключительно или преимущественно женскими цветками, а на периферии соцветия доминируют тычиночные цветки с недоразвитым гинецеем. Актиноморфные или слабозигоморфные 5-членные цветки зонтичных имеют всегда 5 тычинок, чередующихся с довольно невзрачными лепестками, а чашечка обычно представлена лишь небольшими зубчиками. Ценокарпный гинецей состоит из 2 плодолистиков, образующих нижнюю 2-гнездную завязь, увенчанную на верхушке нектарным диском и двумя маленькими столбиками. В каждом гнезде завязи развивается только по одному семени, а изредка вследствие редукции одного из гнезд плод становится односемянным.
Наиболее характерный плод зонтичных, так называемый вислоплодник, при созревании распадается на 2 сухие половинки, или мерикарпия, которые висят, прикрепившись верхушками к колонке, или карпофору, образованному брюшной частью плодолистиков. У менее специализированных плодов зонтичных карпофор не образуется и мерикарпии опадают самостоятельно. Мерикарпии нередко несут разнообразные крылья, гребни и выросты, способствующие их распространению.
Для степей и низкогорий юга Сибири характерны виды родов ферула (Ferula), прангос (Prangos) и др. Крупнотравье гор Сибири и Кавказа, а также лугов Сахалина и Камчатки слагается видами дудника (Angelica) и борщевика (Heracleum), а в лесах средней полосы обычны виды сныти (Aegopodium) и купыря (Anthriscus). На болотах, сплавинах, по ручьям и берегам водоемов часто встречаются виды из родов поручейник (Slum), омежник (Oenanthe), вех, или цикута (Cicuta), и горичник (Реuсеdanum).
|
|
|
Многие представители семейства имеют большое значение в качестве овощных и пряных растений. Среди них морковь посевная (Daucus satiuus), важное пищевое растение, введенное в культуру в странах Средиземноморья более чем за 2 века до нашей эры. Наряду с морковью широко культивируют также пастернак (Pastinaca sativa), петрушку (Petroselinum crispum) и сельдерей (Apium graueolens). Последние две культуры выращивают не столько ради корнеплодов, сколько ради душистой овощной зелени. Для получения ароматных пищевых приправ разводят укроп, кориандр, или кинзу (Coriandrum sativum), анис (Anisum uulgare), любисток (Levisticum officinale), фенхель (Foeniculum vulgare), тмин (Carum carvi) и многие другие. Листья и плоды этих растений совершенно незаменимы при консервировании и засолке, а также в приготовлении самых различных блюд. Ряд зонтичных используют в медицине. Некоторые из представителей семейства, например цикута и болиголов (Conium mасulatum), сильно ядовиты, а прангос и борщевик Сосновского способны вызывать сильнейшие ожоги кожи.
Семейство Caryophyllaceae – Гвоздичные. Около 80 родов и 2000 видов гвоздичных распространены по всему земному шару, в большей степени в прохладных засушливых и холодных высокогорных или арктических областях.
Гвоздичные можно разделить на 3 подсемейства, рассматриваемые некоторыми авторами как особые семейства.
Многолетние и однолетние травы, полукустарнички, часто со вздутыми в узлах стеблями, иногда с атипичным поликамбиальным утолщением. Листья супротивные, редко очередные, простые, часто нерасчлененные на черешок и пластинку, с прилистниками или без них. Цветки в сложных цимозных соцветиях различного облика, реже одиночные, актиноморфные или слегка зигоморфные, как правило, обоеполые, нередко (часто лишь функционально) раздельнополые. Околоцветник простой или двойной, цветок может иметь дополнительное покрывало из сближенных с ним прицветных листьев. Листочков простого околоцветника, чашелистиков и лепестков 4-5, очень редко больше. Лепестки часто хорошо дифференцированы на ноготок и отгиб, нередко глубокораздельный, иногда с адаксиальными придатками в основании. У части видов венчик полностью редуцирован. Тычинок 10, в двух кругах. Тычинки любого круга могут редуцироваться. Гинецей из 2-5 плодолистиков, сросшихся в основании в верхнюю многогнездную или одногнездную завязь, с большим числом семязачатков. Плацентацию семязачатков гвоздичных часто называют свободной (центральной) колончатой, а их гинецей относят к лизикарпному типу. Плод – коробочка, иногда кожистая и невскрывающаяся ("ягодообразная"), или орех.
|
|
|
Представители семейства Гвоздичные имеют важное хозяйственное значение. Некоторые представители гвоздичных, такие как гипсофила, гвоздика, мыльнянка, дрёма, зорька введены в культуру и используются как декоративные растения. Гвоздичные содержат различные физиологически активные вещества: флавоноиды, алкалоиды, витамины, органические кислоты, фитоэкдистероиды и сапонины. Наличие данных веществ обусловливает применение отдельных видов семейства – грыжник гладкий (Herniaria glabra), представителей родов качим (Gypsophila), колючелистник (Acanthophyllum), смолёвка (Silene) – в народной и официальной медицине. Из-за значительного содержания сапонинов ряд гвоздичных используется в качестве заменителей мыла, при производстве пенобетона и восточных сладостей. Многие виды дают хорошее сено, торица полевая (Spergula arvensis) сеется как кормовая трава. Ядовит для человека и скота куколь обыкновенный (Agrostemma githago). Сорняками являются звездчатка средняя (Stellaria media), тысячеголов испанский (Vaccaria hispanica) и некоторые другие виды.
Практические задания и контрольные вопросы
К занятию необходимо знать следующие вопросы:
Общая характеристика семейств крестоцветные, зонтичные, гвоздичные. Систематика семейств. Уметь правильно препарировать предложенные цветки, составлять их формулы и диаграммы. Определять эволюционно прогрессивные и примитивные признаки
Цель занятия: Познакомиться с разнообразием, особенностями строения вегетативной и генеративной сфер некоторых представителей трёх семейств: крестоцветные, зонтичные, гвоздичные. При этом:
- познакомиться с разнообразием видов этих родов, в том числе, характерных для Архангельской области;
- закрепить навыки препарирования цветков и изучения их под бинокуляром, навыки написания формул и изображения диаграмм;
- закрепить полученные ранее навыки определения прогрессивных и примитивных признаков в строении цветков.
Систематическое положение изучаемых объектов:
Отдел: Angiospermae или Magnoliophyta – Покрытосеменные или цветковые
Класс: Dicotyledones – Двудольные
П/класс: Dilleniidae – Дилленииды
Порядок: Capparales – Каперсовые
Семейство: Brassicaceae – Крестоцветные
Род:
Вид:
Подкласс: Rosidae – Розиды
Порядок: Araliales – Аралиевые
Семейство: Apiceae – Зонтичные
Род:
Вид:
Подкласс: Caryophyllidae – Кариофиллиды
Порядок: Caryophyllales – Гвоздичные
Семейство: Caryophyllaceae – Гвоздичные
Род:
Вид:
Материалы и оборудование: бинокулярные микроскопы, наборы для микропрепарирования, влажные препараты, чашки Петри, гербарные образцы, таблицы, мультимедийные материалы.
Задания:
1. Познакомьтесь с разнообразием видов семейств крестоцветные, зонтичные, гвоздичные Архангельской области по гербарным материалам, запишите названия не менее 10 представителей каждого из семейств на латинском языке:
| Brassicaceae | Apiceae | Caryophyllaceae |
2. Отметьте природное и хозяйственное значение видов семейства крестоцветные для нашего региона?
3. Отпрепарируйте и проанализируйте предложенный цветок вида из семейства крестоцветные. Рассмотрите рисунок. Составьте формулу и диаграмму, зарисуйте цветок в разрезе.
 
|
| Raphanus sativus: 1 – цветущее растение; 2 – цветок; 3 – андроцей (двубратственный) и гинецей; 4 – плод (стручок) |
|
| |
| Рисунки частей цветка | |
| Формула цветка | Диаграмма цветка |
4. Отметьте в строении цветка крестоцветных примитивные и прогрессивные признаки:
| Примитивные эволюционные признаки строения цветка крестоцветных | Прогрессивные эволюционные признаки строения цветка крестоцветных |
5. Какое природное и хозяйственное значение видов семейства зонтичных для нашего региона?
6. Отпрепарируйте и проанализируйте предложенный цветок одного из видов семейства зонтичные. Рассмотрите предложенный рисунок. Составьте формулу и диаграмму, зарисуйте цветок в разрезе с учетом особенностей строения и расположения околоцветника, тычинок, пестика.
  
|
| Daucus carota: 1 – цветущее растение; 2 – цветок; 3 – плод; 4 – продольный разрез плода, составленного двумя мерикарпиями. |
|
| |
| Рисунки частей цветка | |
| Формула цветка | Диаграмма цветка |
7. Обозначьте на предложенной схеме типичного соцветия зонтичных – сложного зонтика все части.
| Условные обозначения: |
| Схема сложного зонтика – типичного соцветия зонтичных | |
8. Отметьте в строении цветка зонтичных примитивные и прогрессивные признаки:
| Примитивные эволюционные признаки строения цветка зонтичных | Прогрессивные эволюционные признаки строения цветка зонтичных |
9. Отметьте природное и хозяйственное значение видов семейства гвоздичные для нашего региона?
11. Отпрепарируйте и проанализируйте предложенный цветок одного из видов семейства гвоздичные. Составьте формулу и диаграмму, зарисуйте цветок в разрезе с учетом особенностей строения и расположения околоцветника, тычинок, пестика.
|
| |
| Рисунки частей цветка | |
| Формула цветка | Диаграмма цветка |
11. Отметьте в строении цветка гвоздичных примитивные и прогрессивные признаки:
| Примитивные эволюционные признаки строения цветка гвоздичных | Прогрессивные эволюционные признаки строения цветка гвоздичных |
Вопросы и задания для самопроверки:
1. Какой объем и географическое распространение изученных семейства?
2. Перечислите основные систематические признаки этих семейств?
3. Какое практическое значение у разных видов семейства крестоцветных, зонтичных, гвоздичных?
Студент _______________________
Преподаватель ______________________
«____» ___________________
