Лекция: Определение растений класса Однодольные

Цель работы: изучить особенности вегетативных и генеративных органов растений основных семейств однодольных растений, познакомиться с типичными видами, характерными для средней полосы России.

Необходимые материалы и оборудование: лупы, препаровальные иглы, скальпели, живой демонстрационный материал, гербарные образцы.

Задания:

1. Рассмотреть гербарные образцы и живые растения, предложенные для определения. Составить характеристику вегетативных органов по плану морфологического описания.

2. Зарисовать цветущее растение.

3. Зарисовать цветок и составить его формулу.

4. Определить растение, кратко записывая путь определения.

Семейство Лилейные – Liliaceae

Краткое описание семейства

Видовое разнообразие.Семейство насчитывает около 750 видов, которые относятся более чем к 10 родам. На территории России встречается около 75 видов из 8 родов.

Географическое распространение. Виды семейства встречаются преимущественно в умеренных и субтропических областях Северного полушария.

Жизненные формы. Преобладают многолетние луковичные травы, геофиты. Многие лилейные – эфемероиды: растения, проходящие все ежегодные фазы развития от появления первых листьев и бутонизации до созревания плодов и семян и гибели надземной части растений за очень короткий период 1-2 месяцев. К эфемероидам относятся, например, представители рода гусиный лук (Gagea) (рис. 47) и тюльпан (Tulipa). Редко встречаются лианы и деревья своеобразного облика.

Особенности вегетативных органов.Линейные простые листья с параллельным жилкованием, цельнокрайние или зубчатые, очерёдные, иногда супротивные или мутовчатые, часто влагалищные, мочковатая корневая система.

Особенности генеративных органов. Соцветия – кисть, метелка, колос, зонтик или одиночные.

Цветки:

1) актиноморфные, обоеполые;

2) околоцветник простой венчиковидный, трёхчленный;

3) андроцей – из 6 тычинок, расположенных по три в двух кругах;

4) гинецей – ценокарпный, образованный тремя (2, 4) сросшимися плодолистиками, завязь верхняя.

Формула цветка: *P3+3A3+3G(3)

Цветки энтомофильные.

Плод – коробочка или ягода.

Представители. Кроме тюльпанов и гусиного лука, к семейству относятся род лилия (Lilium), рябчик (Fritillaria).

Следует отметить, что многие близкие к лилейным семейства из порядка Liliales имеют сходные с лилейными признаки и ранее рассматривались как подсемейства семейства Лилейные. Это такие семейства, как Луковые (Alliaceae), к которому относятся лук (Allium), чеснок (A. sativum), черемша (A. ursinum); Ландышевые (Convallariaceae), объединяющие майник (Maianthemum), ландыш (Convallaria), купену (Polygonatum); Спаржевые (Asparagaceae), Гиацинтовые (Hyacinthaceae). Во многих современных определителях представители указанных семейств рассматриваются в составе семейства Лилейные.

Семейство Злаковые – Poaceae

Краткое описание семейства

Видовое разнообразие.Объединяет около 10000 видов из 650 родов; в России отмечено более 800 видов из 130 родов.

Географическое распространение. Злаки встречаются по всему Земному шару, причём играют одну из важнейших ролей в сложении растительного покрова особенно в луговых, степных фитоценозах, прериях, пампах, саваннах.

Жизненные формы. Многолетние травянистые растения с мочковатой корневой системой. Представлены и однолетние травы, а в тропиках и субтропиках встречаются деревянистые злаки — бамбуки (на территории России последние распространены в дикорастущем виде на Сахалине и Курильских островах).

Особенности вегетативных органов.Стебель – соломина: тонкий, цилиндрический, с полыми междоузлиями и лишь в узлах заполненный паренхимной тканью. У некоторых злаков (например, у кукурузы) полости в стебле нет, или она очень мала.

Листья у злаков очерёдные, расположены двурядно и состоят из влагалища, охватывающего стебель, и довольно длинной линейной листовой пластинки. В месте перехода влагалища в листовую пластинку находится по-разному устроенный язычок (чаще всего представляющий собой плёнчатый вырост). У некоторых злаков язычок видоизменён в волоски или щетинки или отсутствует. Хорошим диагностическим признаком при определении злаков служит наличие у ряда злаков в месте перехода влагалища в листовую пластинку ушек, образованных краями влагалища листа. Ветвление побегов происходит почти всегда лишь в зоне кущения.

У большинства злаков края влагалища налегают друг на друга, срастаясь лишь в самом основании, а на остальном протяжении края остаются свободными. В этом случае влагалище называется незамкнутым. У некоторых злаков края влагалища срастаются почти на всём протяжении – это замкнутое влагалище.

В зависимости от особенностей подземных побегов и характера кущения (рис. 48) различают корневищные (пырей ползучий – Elytrigia repens), рыхлокустовые (овсяница луговая – Festuca pratensis) и плотнокустовые (белоус – Nardus stricta) злаки (рис. 48).

У корневищных злаков вневлагалищные побеги образуют длинные стелющиеся в земле на некоторой глубине от ее поверхности ветвящиеся корневища, от которых отходят олиственные надземные побеги, обычно удалённые один от другого.

У рыхлокустовых злаков подземная часть вневлагалищных побегов короткая (2-10 см), концы побегов, дуговидно изгибаясь к поверхности почвы, превращаются в надземные побеги. В результате образуется рыхлая дерновина, которая состоит из материнского побега и расположенных на некотором расстоянии от него боковых побегов.

У плотнокустовых злаков, имеющих внутривлагалищное возобновление, формируется плотная дерновина, боковые побеги растут вертикально и плотно прижаты к стеблю материнского растения.

Особенности генеративных органов. Соцветие – колосок (рис. 49), состоящий из разного числа цветков и, как правило, двух колосковых чешуй. Колоски, как правило, образуют сложные соцветия, расположенные на верхушках стеблей: сложный колос, метёлку, султан и др.

Рис. 49. Схема и диаграмма колоска злака(по В.Г. Хржановскому и др., 1963):

А – схема; Б — диаграмма

1 – ось колоса; 2 – ось колоска; 3 – нижняя колосковая чешуйка; 4 – верхняя колосковая чешуйка; 5 – наружная (нижняя) цветковая чешуйка; 6 — внутренняя (верхняя) цветковая чешуйка; 7 – цветковые плёнки (лодикулы); 8 — гинецей;

9 – андроцей

Цветки:

1) мелкие, циклические, обоеполые, реже однополые;

2) в цветке большинства злаков (рис. 50) можно обнаружить верхнюю и нижнюю цветковые чешуи, плёнчатые лодикулы.

Нижняя цветковая чешуя крупнее колосковых, иногда с килем, несущим у некоторых видов реснички или шипики, у многих злаков от нее отходит короткая или длинная ость. Верхняя цветковая чешуя обычно плёнчатая, на верхушке часто слегка расщепленная, всегда безостая. У некоторых злаков отсутствует. Лодикулы — околоцветные плёнки, мелкие, прозрачные, слегка расщепленные или опушенные длинными волосками. Во время цветения у большинства злаков лодикулы набухают, раздвигают цветковые чешуи, способствуя выходу тычинок и рылец пестика из цветка.

3) андроцей – из трех тычинок (реже двух-шести). Пыльники линейные, раздваивающиеся на концах, прикрепляются к тычиночной нити в центре.

4) гинецей – апокарпный из одного плодолистика. Пестик с двумя перистыми рыльцами (реже рылец одно или три). Завязь верхняя.

Формула цветка: На происхождение отдельных частей цветка злака не существует единой точки зрения. Поэтому и формула злаков может даваться по-разному: ↑P(2)+2A3G(2) или *РоАзG1.

Цветки анемофильные.

Плод — зерновка с хорошо выраженным крахмалистым эндоспермом.

Представители. В растительном покрове средней полосы России злаки играют большую роль, преобладая в луговых и степных сообществах, принимая значительное участие в создании лесных сообществ и сообществ низинных болот. Многие виды злаков используются в пищу (рожь (рис. 51), овёс, кукуруза, пшеница, ячмень и др.) или служат прекрасным кормом для сельскохозяйственных животных (представители родов мятлик – Poa, овсяница – Festuca, ежа сборная – Dactylis glomerata и многие др.)

Семейство Осоковые – Cyperaceae

Краткое описание семейства

Видовое разнообразие.В семейство включают 4000 видов из 100 родов. На территории России отмечено около 370 видов из 20 родов.

Географическое распространение. Виды семейства распространены по всему Земному шару; многие виды встречаются в массовом количестве и играют существенную роль в сложении растительного покрова, особенно в местообитаниях с достаточным и избыточным увлажнением.

Жизненные формы. Преобладают многолетние (реже однолетние) травы.

Особенности вегетативных органов.Стебли осоковых в поперечном сечении чаще трёхгранные (у рода осока – обязательно трёхгранные), реже округлые, сплошные, часто острошероховатые. Ветвление происходит на уровне почвы или под землёй.

Листья осоковых, как правило, расположены трёхрядно (в отличие от злаковых), преимущественно в нижней части стебля. Листья расположены очерёдно, в большинстве случаев имеют хорошо заметные замкнутые влагалища, плотно охватывающие стебель. В месте перехода влагалища в листовую пластинку у осок имеется небольшой плёнчатый язычок. Нижние листья большинства представителей семейства чешуевидные.

Особенности генеративных органов. Соцветия – колоски (иногда одноцветковые), которые в свою очередь могут быть собраны в более сложные головчатые, зонтиковидные, метельчатые или колосовидные соцветия.

Цветки (расположены в пазухах кожистых чешуевидных листьев):

1) зигоморфные, обоеполые или однополые, мелкие, невзрачные;

2) околоцветник простой или отсутствует (цветок голый); в обоеполых цветках околоцветник в виде шести плёночек или чешуек, чаще в виде 1-6 или многих щетинок, или же совсем редуцирован, и тогда цветки голые. Однополые цветки не имеют околоцветника;

3) андроцей – состоит из трех, реже шести или двух тычинок. Пыльники неподвижные, прикрепляются к тычиночной нити своим основанием;

4) гинецей – образован двумя либо тремя плодолистиками. Завязь верхняя. Столбик с тремя или двумя рыльцами по числу плодолистиков, образовавших пестик.

Формула цветка: *P6 или 0А3 G 2 или 3.

Цветки анемофильные.

По характеру расположения тычиночных и пестичных цветков однодомные виды осок делятся на две группы: равноколосковые (пестичные и тычиночные цветки располагаются в одних и тех же колосках) и разноколосковые (пестичные цветки обычно находятся на стебле ниже тычиночных) (рис. 52).

Плод — трёхгранный шаровидный или сплюснутый орешек, голый или окружённый остающимся околоцветником. У осок образуется мешочек, заключающий в себя пестик женских цветков и способствующий переносу плодика водой на большие расстояния.

Представители. Центральным родом семейства, богатейшим по видовому составу (более 2000 видов) и имеющим наибольшую роль в растительном покрове Земного шара, является род осока (Carex). Различные виды рода осока могут встречаться во всех основных вариантах сообществ – хвойных лесах (осока пальчатая – C. digitata), широколиственных (осока волосистая – C. pilosa, осока лесная – C. sylvatica), мелколиственных лесах (осока заячья – C. leporina, осока бледноватая – C. pallescens), на лугах (осока ранняя – C. praecox, осока соседняя – C. contigua) и, конечно, на болотах (осока топяная – C. limosa и др.). Для болот, тундр, альпийского пояса гор типичны также виды рода пушица (Eriophorum). По берегам водоемов обычен камыш озерный (Scirpus lacustris) с высокими стеблями до 2,5 м.

Семейство Орхидные – Orchidaceae

Краткое описание семейства

Видовое разнообразие.Семейство насчитывает 20 000-25 000 (по некоторым данным до 35 000) видов, 600 — 750 родов. На территории России отмечено 120 видов орхидей.

Географическое распространение. Представители семейства встречаются по всему миру, однако, центр разнообразия орхидных – тропические области.

Жизненные формы. Многолетние наземные травы, часто с по-разному устроенными запасающими органами. Довольно велика доля эпифитных и лиановидных видов. Многие виды – облигатные микотрофы и на ранних этапах жизни зависят от гриба-микоризообразователя.

Особенности вегетативных органов.Для орхидей характерны простые, часто сидячие листья, с параллельным или дуговидным жилкованием, часто мясистые, обычно с влагалищами. Листорасположение очерёдное, иногда двухрядное, редко супротивное или мутовчатое.

Особенности генеративных органов. Соцветия – кисть, колос, метёлка, реже одиночные цветки.

Цветки:

1) зигоморфные, обоеполые; цветки тропических орхидей, как правило, яркие и крупные, в умеренном климате большая часть видов имеет сравнительно неброские цветки.

2) околоцветник двойной, трёхчленный;

3)чашечка из трёх свободных чашелистиков;

4) венчик – из трёх свободных лепестков. Задний лепесток называется губой – он крупнее остальных, ярко окрашен и имеет шпору, на дне которой скапливается нектар. Она же служит посадочной площадкой для насекомых и птиц.

5) андроцей – из одной, редко двух или трёх тычинок.

Е) гинецей – ценокарпный из трёх плодолистиков, завязь нижняя.

Цветки опыляются насекомыми и птицами.

Формула цветка: ↑Ca3Co3A3-1G(3);

Плод — коробочка с мелкими многочисленными семенами, распространяемыми ветром.

Представители. В хвойных лесах можно увидеть миниатюрную гудайеру ползучую (Goodyera repens), на лугах, в светлых лесах и на опушках – виды родов пальчатокоренник (Dactylorhiza), тайник (Listera) и любка (Platanthera). Очень редко удается увидеть наиболее крупную и декоративную из орхидей средней России – башмачок настоящий (Cypripedium calceolus).