Цветковые растения (покрытосеменные)

Покрытосеменные или цветковые растения — это наиболее многочисленная и современная группа растительного мира. Они берут начало от вымерших водорослей, которая положила развитие и семенных папоротников. В результате, голосеменные и покрытосеменные растения образовались параллельно и имеют общее начало, однако продолжили эволюционировать по отдельности. Остатки первых цветковых растений были найдены еще в раннемеловых отложениях. С началом широкого распространения покрытосеменных растений, они приобрели большое число преимуществ, которые отличали их от других растений.

Класс однодольные

В основе деления отдела цветковых (покрытосеменных) растений лежит признак, который заключается в количестве семядолей. Растения класса однодольные имеют всего одну семядолю. Основные признаки однодольных растений:

• Зародыш с одной семядолей имеет два главных проводящих лучка. Прорастает подземно.
  
  
• Лист не имеет черешка и отличается наличием влагалищного основания с параллельным или дуговым жилкованием.
  
  
• Отсутствие камбия, а проводящая система представлено большим число отдельных пучков.
  
  
• Наличие мочковатой корневой системы. Зародышевый корешок отмирает очень рано, заменяясь системой придаточных корней.
  
  
• Чаще всего однодольные растения имеют травянистую форму жизни.
  
  
• Количество элементов цветка может быть кратно 3, редко – 4.

Практически четверть всех цветковых растений являются однодольными. Самыми распространенными и значимыми являются: орхидные, злаковые, осоковые, пальмовые, ароидные, бромелиевые, спаржевые, луковые и лилейные. Некоторые однодольные растения человек употребляет в пищу (например, чеснок, спаржа и пшеница). Многие растения получили широкое распространение в народной и традиционной медицине, для изготовления волокон ткани, для производства бумаги, краски и мебели. Рассмотрим подробнее семейство злаки и лилейные.

Семейство Злаки

В семейство злаковые относят различные зерновые культуры, которые употребляются в пищу. Это семейство встречается на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. В природе они приобрели крайне разнообразные жизненные формы. Они могут быть как однолетними, так и многолетними растениями, которые представлены травами, кустарниками и деревьями. Всего их насчитывают порядка 11 тысяч разновидностей.

Стебли злаковых растений простые или ветвистые. Могут быть цилиндрической или сплюснутой формы. У многих растениях полые междоузлия, а наличие ткани есть только в узлах. Такой стебель называется соломиной. Листья могут быть линейными или ланцетными. В месте перехода влагалища в пластинку находится специальный вырост, который называется язычок. Форма этого выроста является основной особенностью злаков. Цветки окрашены в желтовато-зеленый цвет. Отличаются мелкими размерами и собираются в соцветия – колоски, которые образуют колос, кисть, метелку. Возле основания у каждого колоса находится две колосковые чешуи, которые закрывают сам колосок. В одном колоске располагает от 2 до 5 цветков. Околоцветник представлен двумя цветочными чешуями и пленками. В двуполом цветке содержатся три тычинки и пестик. Плод – зерновка (орешек или ягода).

Примеры злаковых

Семейство Лилейные

Семейство лилейные зародилось на территории Китая и Азии. На данный момент известно о 610 разновидностей этих растений. Прижились они в местах с умеренным и тропическим климатом. Основная часть семейства представлена травянистыми многолетними растениями, чуть реже – кустарниками и деревьями. Отличительная черта этого семейства заключается в видоизмененном подземном побеге и простом околоцветнике. Самыми распространенными декоративными представителями этого семейства являются тюльпаны и лилии.

Для многолетних трав семейства лилейных характерно наличие корневища и луковицы. Цветки двуполые или однополые. Околоцветник венчиковидный, но встречаются представители с чашечковидным. В цветке располагаются тычинки, количество которых соответствует количеству листиков околоцветника. Пестик всего один. Плодом является коробочка из трех гнезд, иногда – ягода. Стебли растения сочные и прямые. Лепестки хорошо выраженные и яркие.

Примеры лилейных

Класс двудольные

Основные признаки двудольных растений заключаются в следующих характерных особенностях:

• Наличие в зародыше 2 семядоли, которые прорастают надземно. Они имеют 3 проводящихся пучка.
  
  
• На черешке располагаются листья с сетчатым или ветвящимся жилкованием.
  
  
• Проводящая система состоит из одного кольца проводящих лучков. Они оснащены камбием.
  
  
• Жизненные формы чаще всего древесные и травянистые.
  
  
• Цветки имеют количество элементов, которое кратно 4 или 5.
  
  
• Корневая система стержневая, а зародышевый корешок развивается в славный корень.
  
  
• Хорошо выраженный эндосперм у созревших семян таких видов, как пасленовые и зонтичные. У бобовых и сложноцветных питательные вещества находятся непосредственно в семядолях зародыша.

Двудольные растения заняли очень важное место в хозяйственной деятельности человека. К ним относятся различные пищевые и кормовые растения. Самыми распространенными из них является картофель, гречиха, соя, свекла. Плодовые и ягодные культуры представлены такими представителями, как виноград, клубника и яблоня. Многие важнейшие сорта лекарственных растений являются двудольными. Рассмотрим основные семейства двудольных растений: розоцветные, бобовые, пасленовые, крестоцветные, сложноцветные.

Семейство Розоцветные

В данное семейство входят растения различных жизненных форм. Они примечательны и тем, что распространились практически на всех континентах. Наибольшее количество этих растений находится в странах с субтропическим и умеренным климатом. Многие розоцветных являются культурными растениями.

Цветки, соцветия, плоды и листья очень разнообразны по своему строению в зависимости от вида. Отличительная черта их заключается в нестандартном строении гинецея и цветоложа. Цветоложе может разрастаться. Многие растения розоцветных имеют цветки, у которых части, окружающие пестик, срастаются основаниями, образуя чашу – гипантий. Цветки розоцветных с двойным пятичленным околоцветником и большим количеством тычинок, которые располагаются по кругу в количестве кратном 5. Как правило, пестик один, но бывают растения с несколькими пестиками. Листья очередные с прилистниками. В семенах растений отсутствует эндосперм. У древесных растений на стебле образуются шипы. Завязь верхняя, средняя и нижняя. Плодами могут быть костянки, орешки. Чаще всего ложные или сборные. Розоцветные растения опыляются насекомыми.

Пример розоцветных растений

Семейство Бобовые

Семейство бобовые насчитывает около 20 тысяч различных видов. В него входят различные травы, кустарники и деревья. Многие представители этого семейства стали ценными продуктами питания человека. Основное отличие этого семейства заключается в особенном строении цветка и плода.

Цветок большинства бобовых представлен 5 чашелистиками и 5 лепестками. Внутри находится один пестик и порядка 10 тычинок. Само строение цветка отличается двусторонней симметрией. Самый крупный лепесток называют парус, два боковых – весла, два нижних срастаются и образует своеобразную лодочку. Пестик располагается ровно внутри этой «лодочки» и окружен тычинками. У некоторых бобовых все 9 тычинок срастаются между собой, а одна остается свободной. У бобовых растений плод имеет вид сухого и многосемянного боба, у которого есть две раскрывающиеся створки. Стебли и листья значительно отличаются в зависимости от вида. Соцветиями могут быть кисти (как у люпина) или головки (как у клевера). Ценность этих растений обусловлена высоким содержанием белка.

Примеры бобовых растений

Семейство Пасленовые

Пасленовые растения насчитывают около 3000 видов. Они зародились на территории Центральной и Южной Америки. Встречаются такие жизненные формы семейства пасленовые, как травы, кустарники и полукустарники. Иногда деревья. Однако все пасленовые растения имеют некоторые характерные признаки, которые их объединяют.

Листья растений семейства пасленовые очередные и не имеют прилистников. Они являются простыми и могут иметь рассеченную или цельную пластинку. Цветки встречаются как правильной, так и неправильной формы. Венчик всех пасленовых сростнолепестный и трубчатый. К самой трубочке крепятся тычинки. Как правило, их количество равно 5. Пестик всего один с верхней двухгнездовой завязью. В нем содержится большое число семенных зачатков. Цветки двуполые. Все пасленовые растения опыляются насекомыми. Плодом выступает ягода или коробочка. У некоторых представителей семейства в составе имеются алкалоиды, которые используются в небольших дозах для получения лекарственных препаратом.

Примеры пасленовых

Семейство Крестоцветные

Крестоцветное семейство считается самым легко идентифицируемым семейством из всего класса двудольных растений. Название с приставкой «крест» они получили за характерную форму цветка, в котором крест-накрест расположены 4 лепестка и 4 чашелистика. Чаще всего семейство крестоцветные представлены многолетними или однолетними травами. Встречаются также кустарники и полукустарники. Примечательно, что тип плода и цветок характерен для всех 3200 видов растений семейства. Широкое распространение крестоцветные получили в нетропических регионах Америки и Евразии. Наибольшее видовое разнообразие встречается на территории Средней Азии, Андах и Средиземноморье.

Цветки растений двуполые и собираются в кистевидное соцветия. Околоцветник двойной и четырехчленный. Внутри цветка располагается 6 тычинок, из которых 4 длиннее, а 2 короче. Пестик только один. Плодом является стручок или стручочек. Их отличие заключается в том, что длина стручка превышает ширину почти в 4 раза, а у строчочков – в 3 раза. В семенах растений находится от 15 до 49,5 процентов масла. Листья собраны в розетку.

Примеры крестоцветных растений

Семейство Сложноцветные

Растения семейства сложноцветные являются одним из самых обширных двудольных растений. В него входит около 32 913 различных видов, которые образуют 1911 родов. Они распространились практически по всей Земле. Их характерная особенность заключается в наличие соцветия корзинки. Как правило, в соцветии содержится множество мелких цветков, которые сидят на большом ложе соцветия. Вокруг цветков имеется обертка из зеленых листочков. Примечательно семейство тем, что в нем встречаются большое количество декоративных и лекарственных растений.

Цветки растений семейства имеют двойной околоцветник с неразвитой чашечкой. Иногда она представлена щетинами или волосками, которые создают своеобразный хохолок. Венчик состоит из 5 сросшихся в трубку лепестков. Внутри располагается 5 тычинок, пыльники которых объединяются в тычиночную трубку, которая находится вокруг столбика. В цветке находится всего один пестик, который формирует плод семянки. Семянки многих сложноцветных растений имеют специальные приспособления, которые позволяют им распространяться при помощи ветра. Как правило, эти летучки развиваются из хохолков.

Примеры сложноцветных растений

Признаки покрытосеменных растений

Покрытосеменные растения являются одной из самых многочисленных и распространённых групп. Они отличаются высокой адаптивностью к различным условиям внешней среды. Именно эти растения легли в основу развития таких экосистем, как луг, лес и водоемы. В составе покрытосеменных входит порядка 400 различных семейств.

Признак покрытосеменных заключается в том, что в отличие от других растений, которые имеют корень, листья и стебель, они имеют цветок. Этот цветок является органом семенного размножения. Он образуется в цветке после оплодотворения семена и содержит запас питательных веществ. Из частей цветка образуется плод. Еще одной примечательной особенностью семейства покрытосеменных является двойное оплодотворение. Для проводящей ткани покрытосеменных растений характерно наличие ситовидных трубок и сосудов. Практически все растения семейства опыляются насекомыми.

Размножение, развитие, опыление

Перед непосредственным размножением происходит процесс опыления. Он предполагает перенос пыльцы от пыльцевых мешков тычинок к рыльцам пестиков. Попав на рыльце пестика, пыльца начинает прорастать. В результате чего формируется пыльцевая трубка, которая внедряется в ткань рыльца. Окончание пыльцевой трубки выделяет вещества, которые смягчают ткань рыльца и столбика. В процессе формирования пыльцевой трубки используется сифоногенная клетка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходит спермагенная клетка, которая делится митозом с образованием двух спермиев. Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и врастает в зародышевый мешок. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, образуя триплоидную клетку, из которой далее формируется эндосперм семени, обеспечивающий питание зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Этот процесс называется двойным оплодотворением. Оно было открыто в 1898 году ботаником С.Г. Навашиным.

Схема размножения цветковых

После двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами.

Строение покрытосеменных растений

У цветка различается цветоножка, цветоложе, околоцетник, тычинки и пестики. В зависимости от вида, некоторые элементы могут отсутствовать. Цветки, у которых есть и тычинки, и пестики называются обоеполыми. Цветки, у которых только пестик, называются пестичными, а при наличии только тычинки – тычиночными.

Схема строения

Цветоножка — это междоузлие под цветком. Цветки, у которых нет цветоножки, называются сидячими.

Цветоложе — представляет укороченную стеблевую часть цветка. На её поверхности находятся остальные элементы цветка.

Околоцветник — это стерильная часть цветка или его покров. Он может быть как простым, так и двойным. Простой околоцветник может быть венчиковидным, образованным из ярко окрашенных листочков, или чашечковидным, образованным зелеными листочками. Цветки, у которых нет околоцветника, причисляются к голым.

Чашечка — это наружная часть двойного околоцветника, который представлен совокупностью чашелистиков. Чаще всего чашечка отличается небольшими размерами и зеленым цветом. Она имеет сходства с обычными листьями растения, но отличается более простым строением.

Венчик — это внутренняя часть двойного околоцветника. Она имеет вид совокупности лепестков, которые отличаются яркой окраской. Как правило, количество этих лепестков разнится. По своим размерам лепестки могут быть одинаковыми или разными. Все зависит от вида растения. Основная функция венчика заключается в привлечение опылителей.

Плоды, корень и листья покрытосеменных растений

В плодах семейства покрытосеменных растений может находится различное количество воды. По этой причине они подразделяются на сочные и сухие. Если плод представлен одним семенем, то его называют односеменным, если большим числом – многосеменным. У большинства злаковых растений плоды сухие и односеменные. Стенка плода очень плотно соприкасается с кожурой семени. Многосеменные сухие плоды вскрываются при созревании. Благодаря такой особенности обеспечивается лучшее распространение семян. Такой плод как боб, характерный для гороха, вскрывается при помощи двух створок, к стенкам которых прикрепляются семена. Стручок вскрывается также, как и боб. Однако отличие заключается в наличии перегородки, которой нет у бобовых плодов. Плоды в виде коробочек вскрываются различными способами. Например, у мака – дырочками, а у хлопчатника – раскрытием створок.

Корень является одним из основных вегетативных органов. Основная его задача заключается в поглощении различных питательных элементов из почвы и воды. Полученные вещества корень передает надземным органам. У многих растений корень является вместилищем всех питательных веществ.

Схема корня

Лист — это боковой орган побега. Основная его функция заключается в осуществлении процесса фотосинтеза. В результате, листья на побегах лучше всего улавливают свет. Многие листья покрытосеменных растений окрашены в зеленый цвет и состоят из черешка и листовой пластинки. Листья, которые крепятся к стеблю с помощью корешка называются черешковыми, а без него – сидячими. Также листья классифицируются по жилкованию. Они могут быть как простыми, так и сложными. У простых листьев имеется листовая пластика и черешок, у сложных – на черешке крепятся несколько листочков.

Функции и роль (значение) цветковых растений в природе

Покрытосеменные растения максимально соответствуют экологическим условиям различных климатических зон. Эволюция различных млекопитающих, птиц и насекомых сильно сопряжена с цветковыми растениями. Они друг для друга являются не только пищей, но и средой обитания. Например, семена малины отлично подходят для пищеварения птиц. Травоядные животные питаются травой покрытосеменных растений, а своими экскрементами удобряют почву, создавая тем самым условия для развития этих же трав. Насекомые, которые питаются пыльцой и нектаром цветков, содействуют перекрестному опылению растений. Однако параллельно с этим большие стаи саранчи уничтожают большие поля растений. В результате такого взаимодействия происходит как восполнение, так и уменьшения количества покрытосеменных растений.

Питание цветковых растений

Каждое растение семейства покрытосеменных имеет такие органы, как корень, лист, стебель, цветок и плод. Корень, стебель и листья используются для питания растения, поэтому их называют органами питания. С их помощью цветки и плоды могут размножаться и увеличиваться в размерах. В качестве пищи выступают различные элементы из почвы и вода.