Систематика отдела Покрытосеменные: классы и семейства

Содержание

1. 1. Покрытосеменные: общая характеристика и значение3
2. 2. Класс Двудольные: характерные признаки и семейства5
3. 3. Класс Однодольные: особенности и основные семейства7
4. 4. Сравнительный анализ классов и значение систематики10
5. Список литературы12

1. Покрытосеменные: общая характеристика и значение

Покрытосеменные, или цветковые, самый молодой и одновременно самый процветающий отдел растительного царства. В современной флоре они доминируют: на их долю приходится около 250 тысяч видов, то есть более половины всех известных растений на Земле. Название отдела отражает его главную особенность: семязачатки спрятаны внутри завязи, а семена развиваются под защитой плода. Вместе с появлением цветка эти два признака дали цветковым огромное эволюционное преимущество перед голосеменными, чьи семена открыто лежат на чешуях шишек.

В биологической систематике общепринято деление отдела на два класса: Двудольные и Однодольные. Основания для этого заложил ещё Джон Рей в XVII веке, но чёткие критерии позднее сформулировал Антуан Жюссьё. У двудольных, как правило, две семядоли в зародыше, стержневая корневая система и сетчатое жилкование листьев. У однодольных одна семядоля, корни образуют мочковатую систему, а листья пронизаны параллельными или дуговыми жилками. Этими признаками различия не исчерпываются. У двудольных чаще есть камбий, за счёт которого стебель утолщается вторично; однодольные же в основном травянистые. Число частей цветка тоже разное: у двудольных оно обычно кратно четырём или пяти, у однодольных, трём.

Происхождение покрытосеменных до сих пор вызывает споры. Большинство палеоботаников, включая Питера Крейна и Дэвида Дилчера, относят их появление к раннему меловому периоду, около 130-140 миллионов лет назад. Окаменелости первых цветковых, например архефруктус из Китая, показывают примитивные черты строения. Эволюция группы шла рука об руку с насекомыми-опылителями. Яркая окраска венчика, запах и нектар формировались параллельно с развитием органов восприятия у пчёл, бабочек и жуков. Такая взаимная адаптация ускорила видообразование: опыление стало целенаправленным, а не случайным, что

резко повысило эффективность размножения.

Роль цветковых в биосфере огромна. Они формируют основу растительного покрова на большей части суши, от тропических лесов до тундр. Именно покрытосеменные, а не мхи или хвойные, определяют облик экосистем; их биомасса составляет около 90 процентов всей растительной массы планеты. Фотосинтез этих растений снабжает атмосферу кислородом, а сами они служат первым звеном пищевых цепей. Практически все сельскохозяйственные культуры, которыми питается человечество, относятся к этому отделу: злаки, бобовые, паслёновые, крестоцветные. Без них невозможно существование наземных животных, включая человека.

Покрытосеменные, фундамент современной биосферы, а не просто одна из групп растений. Их появление ознаменовало новую эру в истории жизни на Земле. Разделение на два класса отражает два разных пути адаптации к условиям среды. Дальнейшее изучение этих классов позволяет понять логику эволюционных преобразований, которые привели к удивительному разнообразию форм, окружающих нас повсюду.

2. Класс Двудольные: характерные признаки и семейства

Двудольные, самый обширный класс цветковых растений. По разным оценкам, к нему относится около трех четвертей всех известных видов. Название класса связано с главным диагностическим признаком: зародыш семени несет две боковые семядоли. У многих видов они выносятся на поверхность при прорастании и начинают фотосинтезировать. Систематика, впрочем, опирается не на один изолированный признак, а на их комплекс. У двудольных, как правило, развивается стержневая корневая система с отчетливо выраженным главным корнем, а листья пронизаны сетью разветвленных жилок. Решающее значение для жизненной формы имеет наличие камбия. Эта боковая меристема обеспечивает утолщение стебля и корня вторичными тканями. Именно благодаря камбию среди двудольных так много деревьев и кустарников, тогда как травянистые формы в этом классе произошли вторично.

Семейство Крестоцветные (или Капустные) легко узнать по характерному четырехчленному цветку. У него четыре чашелистика, четыре свободных лепестка, расположенных крест-накрест, и шесть тычинок, из которых две короче остальных. Плод, стручок или стручочек, раскрывающийся двумя створками. Хозяйственное значение этой группы огромно. Капуста огородная, редька, редис, репа и брюква дают корнеплоды и сочные листья. Рапс и горчица служат источником растительного масла. Среди крестоцветных немало сорняков вроде пастушьей сумки. Однако селекционеры, начиная с работ Н. И. Вавилова по центрам происхождения культурных растений, вывели из диких форм множество высокопродуктивных сортов.

Семейство Розоцветные отличается удивительным разнообразием плодов, что отражено в его научном названии. Цветок здесь обычно имеет пять лепестков, пятичленную чашечку и большое количество тычинок, расположенных по кругу на цветоложе. Из такого цветка развиваются

яблоко у яблони и груши, костянка у вишни, сливы и персика, многокостянка у малины и ежевики. У земляники сочное разрастающееся цветоложе образует ложную ягоду. Эти растения составляют основу промышленного садоводства умеренной зоны. Лекарственное значение розоцветных также велико. Плоды шиповника содержат рекордное количество аскорбиновой кислоты, а кора дуба и корневища лапчатки используются как вяжущие средства.

Семейство Бобовые (или Мотыльковые) занимает особое место в экосистемах благодаря симбиозу с азотфиксирующими бактериями рода Rhizobium. Проникая через корневые волоски, бактерии вызывают образование клубеньков, где превращают атмосферный азот в доступные для растения соединения. Поэтому бобовые обогащают почву, и их часто высевают как сидераты. Цветок у них неправильный, напоминающий сидящего мотылька. Крупный верхний лепесток называется парусом, боковые, веслами, а два нижних срастаются в лодочку. Плод боб, в отличие от стручка, не имеет внутренней перегородки и раскрывается двумя створками. Горох, фасоль, соя, чечевица и арахис дают человеку растительный белок. Клевер и люцерна являются ценнейшими кормовыми травами.

Семейство Паслёновые характеризуется цветком с пятью сросшимися лепестками, образующими колесовидный или воронковидный венчик, и пятью сросшимися чашелистиками. Тычинок обычно пять, они прикреплены к трубке венчика. Плод представлен ягодой у картофеля, томата, баклажана и перца. У белены и табака он сухой, в виде коробочки. Это семейство дает продукты питания и важнейшие лекарственные средства. Из листьев красавки (белладонны) получают атропин, применяемый в офтальмологии, а из белены, дурман. При этом многие паслёновые ядовиты из-за содержания алкалоидов, например, соланина в позеленевших клубнях картофеля. Это требует осторожности при хранении урожая.

3. Класс Однодольные: особенности и основные семейства

У двудольных зародыш несёт две семядоли, у однодольных он всегда один. К этому фундаментальному различию добавляется целый набор анатомических признаков. Корневая система здесь мочковатая: главный корень не развивается, его заменяют придаточные корни, отрастающие от основания стебля пучком. Листья однодольных имеют дуговое или параллельное жилкование, что хорошо видно у злаков, осок и большинства луковичных растений. В стеблях отсутствует камбий, поэтому вторичного утолщения не происходит, и травянистый образ жизни для этого класса становится единственно возможным. Правда, у некоторых древовидных форм, например у пальм, ствол утолщается за счёт деятельности первичных меристем, но это скорее исключение, чем правило.

Среди однодольных особое место занимает семейство Злаки, или Мятликовые. Это важнейшая для человечества группа, ведь именно она обеспечивает основу продовольственной безопасности. Пшеница, рис, кукуруза, рожь, ячмень, овёс, просо и сорго дают около 80% всех зерновых, потребляемых человеком. Стебель злаков называется соломиной: он полый в междоузлиях и имеет вздутые узлы. Такое строение придаёт ему удивительную прочность на излом при относительно малой массе. Соцветия у злаков бывают двух типов: сложный колос, как у пшеницы и ржи, или метёлка, как у овса и риса. Плод злаков, зерновка, это односемянный плод, в котором семенная кожура плотно срастается с околоплодником. Помимо зерновых, к этому семейству относятся и кормовые травы: тимофеевка, овсяница, ежа сборная. Они составляют основу пастбищ и сенокосов. Из сахарного тростника, тоже злака, получают примерно половину мирового производства сахара.

Семейство Лилейные объединяет растения, которые человек ценит за красоту и вкус. Для них характерен цветок с простым околоцветником из шести

свободных или сросшихся листочков, расположенных в два круга. Тычинок тоже шесть. Плодом служит либо ягода, как у ландыша и спаржи, либо коробочка, как у тюльпана и лилии. Классический пример пищевого растения этого семейства лук репчатый, который человек культивирует более пяти тысяч лет. Сюда же относятся чеснок, черемша, спаржа, лук-порей. Декоративные представители семейства, тюльпаны, лилии и гиацинты, издавна стали символами садоводства. Достаточно вспомнить знаменитую «тюльпановую лихорадку» в Голландии XVII века, когда луковицы редких сортов стоили целые состояния. Многие лилейные содержат алкалоиды и сердечные гликозиды, поэтому используются в фармацевтике.

Отдельного внимания заслуживает семейство Орхидные, одно из самых многочисленных в растительном мире. По разным данным, оно насчитывает от 20 до 30 тысяч видов, что сопоставимо с численностью всего класса птиц. Орхидеи поражают разнообразием форм и окрасок цветков, которые представляют собой вершину эволюционной адаптации к опылению насекомыми. Их цветок устроен необычайно сложно: три чашелистика, три лепестка. Один из лепестков, называемый губой, видоизменён и часто образует шпорец, накапливающий нектар. Многие орхидеи ведут эпифитный образ жизни, поселяясь на стволах и ветвях деревьев в тропических лесах. Их воздушные корни покрыты веламеном, гигроскопичной тканью, способной впитывать влагу прямо из атмосферы. Некоторые виды имеют прямое хозяйственное значение. Например, ваниль плосколистная: её плоды дают пряность ваниль. В странах Юго-Восточной Азии орхидеи массово выращивают на плантациях для срезки.

Хозяйственное использование однодольных не ограничивается злаками и луком. Рис и кукуруза кормят миллиарды людей, а пшеница остаётся главной хлебной культурой умеренного пояса. Из стеблей бамбука, который тоже относится к злакам, строят дома и делают мебель. В медицине применяют препараты из ландыша для лечения сердечной недостаточности, а из алоэ получают ранозаживляющие средства (хотя к

лилейным он относится лишь отчасти). Декоративное садоводство немыслимо без тюльпанов, лилий, гладиолусов, ирисов и бесчисленных орхидей. Класс Однодольные, несмотря на более скромное число видов по сравнению с двудольными, оказывается критически важным для существования человеческой цивилизации, обеспечивая её пищей, лекарствами и эстетическим наслаждением.

4. Сравнительный анализ классов и значение систематики

Различия между классами покрытосеменных прослеживаются по целому ряду вегетативных признаков. Именно их совокупность дает надежный критерий для определения. Зародыш двудольных несет две семядоли, тогда как у однодольных она одна. Корневая система в первом случае, как правило, стержневая, с хорошо выраженным главным корнем. Во втором случае она мочковатая, и главный корень здесь рано отмирает. Листья двудольных обычно имеют сетчатое жилкование, у однодольных оно дуговое или параллельное. Наконец, наличие камбия, обеспечивающего вторичный рост стебля, характерно для двудольных; у однодольных он отсутствует, поэтому их стебли не утолщаются. Эти четыре признака работают безотказно в подавляющем большинстве случаев. Систематики, впрочем, знают и исключения: например, подорожник с дуговым жилкованием относится к двудольным.

Сама по себе систематика покрытосеменных выступает фундаментом, на котором строятся ботаника, экология и селекция. Без строгой классификации невозможна идентификация растений. Нельзя сказать, что перед тобой представитель семейства Бобовые, если нет четкой схемы родства. Для эколога система позволяет прогнозировать состав сообществ, для селекционера она указывает на близкородственные виды, которые можно скрещивать для получения новых сортов. В основе этой системы лежит филогения, отражающая эволюционные пути, пройденные разными группами.

При этом внешние и анатомические различия между классами не отменяют их глубокого родства. И двудольные, и однодольные имеют общий план строения цветка и плода, что указывает на единого предка. Разница в числе семядолей и типе корневой системы возникла как результат адаптации к разным условиям произрастания, а не как принципиальный разрыв. Палеоботанические находки и

молекулярно-генетические исследования (в частности, работы по сравнительному анализу ДНК) подтверждают монофилетическое происхождение цветковых. Сходство в строении генеративных органов, несмотря на различия в вегетативной сфере, служит аргументом в пользу единства происхождения всей группы.

Практическое значение систематики выходит далеко за пределы чистой науки. Рациональное использование растительных ресурсов невозможно без точного знания видового состава. Инвентаризация флоры, оценка запасов лекарственного сырья или древесины требуют четкой идентификации объектов. Сохранение биоразнообразия опирается на систематические кадастры редких и исчезающих видов. Решение продовольственных проблем напрямую связано с селекцией, а та зависит от понимания родственных связей между культурными растениями и их дикими сородичами. Скрещивая современные сорта пшеницы с устойчивыми к болезням дикими злаками, ученые опираются на данные систематики о принадлежности этих форм к одному семейству. Система, созданная для упорядочивания знаний, становится рабочим инструментом для решения прикладных задач от медицины до сельского хозяйства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Характеристика семейств покрытосеменных — https://biocpm.ru/harakteristika-semeystv-pokrytosemennyh

2. Классы и семейства Покрытосеменных растений — https://umschool.net/library/biologiya/klassy-i-semejstva-pokrytosemennyh-rastenij/

3. Отдел Покрытосеменные — https://foxford.ru/wiki/biologiya/pokrytosemennye

4. Лекция № 12. Систематика покрытосеменных — https://studfile.net/preview/9546325/page:12/

5. Систематика покрытосеменных — https://studizba.com/lectures/dobycha-resursov/lesnaya-botanika-i-dendrologiya/16562-sistematika-pokrytosemennyh.html

6. Основы систематики растений — https://urok.1sept.ru/articles/623085

7. Отдел покрытосеменные (цветковые) — https://ege-hub.ru/blog/otdel-pokrytosemennye-cvetkovye

8. Важнейшие семейства покрытосеменных растений — https://vk.com/topic-19943720_46453163