Видовое разнообразие семейства крестоцветные
Содержание
Введение
1. Основные признаки семейства крестоцветные, видовое разнообразие
2. Экологическая и хозяйственная роль некоторых представителей семейства крестоцветные
Заключение
Список литературы
Введение
Флорография и систематика - две наиболее фундаментальные, взаимно связанные отрасли ботаники. Без них немыслимо развитие ни теоретической, ни экспериментальной ботаники - селекции, семеноводства, интродукции растений и т.д.
Практические познания об окружающих человека растениях известны с незапамятных времен. Еще до возникновения какой бы то ни было науки люди умели различать растения, распознавать их полезные или вредные свойства, группировать растения по общим признакам. Такие ботанические понятия, как "дерево", "кустарник", "трава" или "мхи", "лишайники", бесчисленные названия конкретных растительных форм, например "пастушья сумка", "дуб", "яблоня", "груша", "рожь", "пшеница" и прочие, существуют на всех языках. Созданные человеком культурные растения известны со времен каменного века. Причем происхождение некоторых из них совершенно загадочно, поскольку близких к ним форм в естественной флоре нет.
В XVII-XVIII вв. древняя ботаника постепенно отходит от своего узкого утилитарного практицизма. Возникает новая более общая задача - выяснить и описать все многообразие растительного мира и в региональном, по отдельным странам, и в мировом, по всей Земле, масштабе. Задача эта так грандиозна, что до сих пор еще далека от завершения.
В наши дни ботаники продолжают, как и во время Линнея и задолго до него, открывать и описывать новые виды растений. Ограниченный объем данной работы и выбранная тема позволили нам затронуть лишь одно семейство в многообразном мире флоры - это семейство крестоцветные. Именно описание видового разнообразия этого семейства, экологическая и хозяйственная роль его представителей мы выбрали в качестве цели нашего небольшого исследования.
1. Основные признаки семейства крестоцветные, видовое разнообразие
Семейство крестоцветные (Cruciferae, Brassicaceae). Травянистые растения, редко полукустарники с очередными листьями, лишенными прилистников. Пластинка листа простая, цельная или в разной степени расчлененная. Характерны одноклеточные, простые или разветвленные, реже многоклеточные, железистые волоски. Вегетативные органы крестоцветных имеют особые клетки (идиобласты), содержащие мирозин. Цветки в кистях, которые нередко собраны в метелки.
Распускание цветков обычно начинается раньше, чем соответствующая часть оси соцветия закончит свой рост в длину, поэтому в начале цветения цветки вместе с бутонами кажутся расположенными как бы щитком (щитковидная кисть). Кроющие листья цветков и прицветнички не развиваются. Цветок имеет двойной околоцветник: чашечка образована двумя двучленными кругами, причем чашелистики внутреннего круга трансверсальные по положению, иногда в основании имеют углубления, в которых скопляется нектар.
Венчик из четырех лепестков в одном круге, занимающих промежутки между чашелистиками. Андроцей у большинства крестоцветных из шести тычинок; две из них, образующие внешний круг, имеют более короткие нити и располагаются в трансверсальной плоскости симметрии цветка. У четырех тычинок внутреннего круга, которые расположены двумя парами, чередующимися с тычинками наружного круга, нити более длинные. Гинецей всегда ценокарпный, с верхней завязью, состоящей из двух трансверсально расположенных плодолистиков, сросшихся краями. От швов вырастает перегородка, делящая полость завязи по вертикальному направлению на два гнезда. Семяпочек обычно несколько, и прикреплены они вдоль швов. Некоторые морфологи считают, что плодолистиков у крестоцветных четыре, причем два из них, образующих впоследствии створки плода, стерильные (не развивают на себе семяпочек), а два других плодущие. Из этих последних формируется рамка, на которой натянута в виде пленочки ложная перегородка, сохраняющаяся в плоде.
На цветоложе, выше листочков околоцветника, находятся нектарники, имеющие у разных представителей самые разнообразные очертания. Нектарники чаще образуются около коротких тычинок, но нередко и около медианных; в последнем случае могут даже сливаться в единое кольцо. Плоды - стручки, стручочки, реже орешки. Цветок в пределах семейства крестоцветных отличается удивительным однообразием. Изменяясь по величине и окраске лепестков (белая, желтая, розовая, лиловая), он сохраняет почти неизменный план строения. Иногда, вследствие неодинакового, развития лепестков, цветок становится зигоморфным. У немногих крестоцветных вместо шести тычинок бывает четыре или две, или, наоборот, больше шести; иногда тычинки внутреннего круга сращены основаниями попарно; редко совсем отсутствуют лепестки. Попарное расположение тычинок внутреннего круга, "срастание" их, наблюдаемое у некоторых крестоцветных, а также процесс развития этих тычинок, при котором сначала на месте каждой пары закладывается один, в дальнейшем раздваивающийся бугорок, дают основание считать, что внутренний круг андроцея у предков крестоцветных состоял из двух медианных микроспорофиллов, которые впоследствии расщепились вдоль. Некоторые тератологические данные говорят о том, что и четыре лепестка крестоцветных есть продукт расщепления двух листочков венчика. Если предположение относительно расщепления лепестков и медианных тычинок верно, то теоретическую формулу цветка крестоцветных, не выделяя в ней чашечку и венчик, можно выразить так:
P2+2C2×2A2+ (2×2) G (2).
Эта теоретическая формула вполне соответствует формуле цветка некоторых маковых (род Нуресоит); она же повторяется у некоторых каперсовых. У крестоцветных нет особо специализированных приспособлений к перекрестному опылению - обычна дихогамия.
Сохраняя единый, почти неизменяющийся план строения цветка, крестоцветные эволюционировали главным образом по линии изменений плода в следующих направлениях. Из типичного длинного стручка у многих крестоцветных выработался короткий стручок с длиной, превышающей ширину не более чем в 3-4 раза, называемый стручочком. Стручочки бывают двух родов. У одних выпуклость створок незначительна и наибольшая ширина стручочка равна ширине внутренней перегородки его (широкоперегородчатые стручочки). У других створки стали резко выпуклыми и наибольшая ширина стручочка благодаря этому совпадает с плоскостью, перпендикулярной перегородке (узкоперегородчатые стручки). У многих крестоцветных стручок потерял способность раскрываться, и рассеивание семян происходит благодаря разламыванию плода на односеменные членики. У таких крестоцветных стручки имеют членистый характер. Наконец, у некоторых крестоцветных число семян в плоде сократилось до одного и плод превратился в орешек (односемянной стручочек).
Семена крестоцветных не имеют эндосперма. Зародыш у них всегда согнутый, причем зародышевый корешок у одних лежит, соприкасаясь с краями двух сложных семядолей, у других располагается вдоль поверхности одной из семядолей, а у третьих, при той же ориентировке зародышевого корешка, сами семядоли согнуты вдоль средней линии и корешок оказывается лежащим в ложбинке. Наконец, четвертый тип характеризуется тем, что семядоли спирально скручены, и потому на поперечном разрезе семени они пересекаются два раза. Строение плода и форма зародыша - важные признаки, на которых обычно основывается деление семейства на более мелкие группы (трибы).
Роль крестоцветных в составе растительности южного полушария и тропической зоны, где они встречаются главным образом в горах, незначительна. В пределах северного полушария главная масса крестоцветных сосредоточена в странах Средиземноморья и Передней Азии.
Многие крестоцветные имеют существенное хозяйственное значение.
Из масличных крестоцветных наиболее важны горчицы и рапс. Под именем горчиц соединяют несколько различных видов: сарептскую горчицу (Brassica juncea), черную горчицу (В. nigra), белую горчицу (Sinapis alba).
Сарептская горчица (сизая) - однолетнее травянистое растение, вероятной родиной которого считают Юго-Западную Азию. Культура ее с целью получения из семян жирного масла сосредоточена в России в Волгоградской, Саратовской, Ростовской и отчасти в других южных областях. Горчичное масло по вкусовым качествам и способности к длительному хранению считается одним из лучших пищевых растительных масел. Его используют в консервной, маргариновой, парфюмерной и фармацевтической промышленности, особенно в кондитерском и хлебопекарном деле. Содержащееся в семенах в большом количестве (от 35 до 47%) горчичное масло получают путем холодного прессования.
Жмыхи, остающиеся после выделения масла, перемалывают в тонкий порошок, известный под названием сухой горчицы, который используют для изготовления всем известной приправы. Из сухой горчицы приготовляют также горчичники. Использование жмыхов на корм скоту возможно лишь в ограниченных размерах, так как содержащийся в них глюкозид синигрин вызывает раздражение органов пищеварения. Поэтому при скармливании жмых подвергают предварительной обработке горячей водой.
Черную горчицу у нас возделывают мало.
крестоцветный семейство видовое разнообразие
Посевы белой горчицы встречаются главным образом в нечерноземной полосе. Масло, получаемое из семян белой горчицы, находит применение, аналогичное применению масла сарептской горчицы. Белая горчица считается хорошим кормовым и медоносным растением (с 1 га посева белой горчицы можно получить до 100 кг меда).
Важным масличным растением является рапс (Brassica oleifera). Это однолетнее растение, озимое или яровое. Рапсовое масло принадлежит к группе технических полувысыхающих масел и находит применение в металлургической и ряде других областей промышленности. Рапсовый жмых является хорошим кормом; вредных соединений, которые снижают ценность горчичных жмыхов, в нем значительно меньше.
Из числа овощных растений, относящихся к семейству крестоцветных, наибольшее значение имеет капуста (Brassica oleracea). Дикий предок современных культурных форм капусты обитает в Средиземноморье, по морским берегам. В культуру капуста введена, по-видимому, еще в доисторические времена. Наиболее близкой к родительской форме является листовая капуста (В. oleracea var. acephala), которая не образует кочанов; она имеет преимущественно кормовое значение. У брюссельской капусты (В. oleracea var. gemmifera) высокий стебель, в пазухах которого развиваются почки, представляющие миниатюрное повторение кочана. Кочанные капусты известны в двух основных формах: кочанной (В. oleracea var. capitata) и савойской (B. oleracea var. sabauda), причем последняя отличается более тонкими, пузырчатыми или гофрированными листьями и кочаном меньшего размера. Цветная капуста (В. oleracea var. botrytis) представляет разновидность с сильно разросшимися ветвистыми соцветиями, но с недоразвитыми цветками, сидящими на белых сочных цветоножках. Из того же вида произошла кольраби - растение с реповидно утолщенным над землей стеблем, который используется в отваренном виде в пищу. Кольраби характеризуется высоким содержанием витамина С.
Наиболее широкое распространение как овощное растение повседневного использования получила у нас кочанная капуста. Пищевое значение ее определяется довольно высоким, варьирующим в зависимости от сорта, содержанием в ее продуктивных частях питательных веществ, витаминов A, B1, B2, С, Р, К и минеральных солей, особенно фосфора и кальция, варьирующих в зависимости от сорта.
Так как ранние всходы капусты погибают от мороза, а период, необходимый для вызревания кочана, велик (до 100 дней у ранних сортов, до 160 дней у поздних), то семена капусты высевают в парники. Рассаду при появлении первого настоящего листа пикируют, вследствие чего корневая система молодых растеньиц ветвится, разрастается и укрепляется. После высадки рассады в грунт растение образует несколько крупных листьев, располагающихся розеткой. Следующие листья благодаря более энергичному росту их нижней (наружной) стороны оказываются загнутыми внутрь. Из этих листьев и формируется кочан, причем, чем глубже, тем листья его моложе и мельче, вплоть до совсем небольших ближе к конусу нарастания. Все листья кочана прикреплены к толстому укороченному стеблю - кочерыге. Из сказанного видно, что кочан, по существу, представляет гигантскую почку. Возможность роста кочерыги не исчерпывается в первый год. Высаженная на следующий год, она продолжает расти, ее стебель сильно вытягивается, развивает соцветие с большим количеством цветков (двухлетнее растение). Капуста - растение, требовательное к минеральному питанию. Поэтому ее культивируют на хорошо унавоженных почвах. Велика потребность капусты и в увлажнении; некоторые сорта потребляют в период формирования кочана до ведра воды на одно растение в сутки. Естественно, для получения хорошего урожая капусты требуется обильный полив.
К роду капуста (Brassica) относится брюква (В. пароbrassica), дающая крупные мясистые корнеплоды, содержащие до 4-5% сахара, около 1,5% белковых веществ, а также много витаминов. Произошла она от скрещивания листовой капусты и сурепицы; известна только в культуре. Разводится в огородах, но, к сожалению, сравнительно мало распространена. Есть как столовые, так и кормовые сорта.
Возделываемая репа (В. rара) имеет утолщенный корнеплод с белой или желтой мякотью.
К этому же виду относится и турнепс - растение с удлиненным корнеплодом, достигающим нередко 16 кг. По сравнению с другими кормовыми корнеплодами турнепс относительно беден сухим веществом и богат водой. Возделывается преимущественно как кормовое растение.
Перечисленные овощи из рода Brassica все имеют двухлетний цикл развития.
Редька, образующая, как и представители рода капуста, корнеплод и широко распространенная в огородной культуре, относится к роду Raphanus. Огородная редька (R. sativus) имеет лиловые или белые с лиловыми прожилками цветки и несколько вздутые, внутри губчатые стручки с неясно намеченными внутри полостями. Корнеплод содержит большое количество витаминов и эфирных масел, которые, по-видимому, обладают лекарственными свойствами. Редька подразделяется на несколько культурных разновидностей, и одной из них является редис (R. sativus var. radicula), сорта которого различны по форме клубней, окраске и т.д. Редис ценится как одно из самых ранних овощных растений. Благодаря быстрому росту (от посева до созревания проходит 30-40 дней) культура редиса удается даже на Крайнем Севере, что имеет большое значение при недостатке в этих местах свежих овощей.
В качестве приправы, а также с лечебными целями используют корни хрена обыкновенного (Armoracia rusticana), являющегося одним из лучших противоцинготных растений.
Технически ценным крестоцветным является вайда красильная (Isatis tinctoria), растущая в степной полосе. Из листьев вайды получают синюю краску (подобную индиго), годную для окраски сукна. Ради этого вайду в прежнее время широко культивировали, особенно во Франции и в Германии. В настоящее время значение этого растения упало в связи с производством синтетических анилиновых красок. Вайда - растение медоносное.
Целый ряд крестоцветных известен как сорные растения полей и огородов. Таковы виды гулявников (Sisymbrium), желтушник левкойный (Erysimum cheiranthoides), сурепка (Barbarea vulgaris), дикая редька (Raphanus raphanistrum) - из числа имеющих стручки, а из стручочковых - пастушья сумка (Capsella bursapastoris), ярутка полевая (Thlaspi arvense), виды рыжика (Camelina), икотник (Berteroa incana), некоторые виды крупки (Draba) и др.
Некоторые крестоцветные вошли в культуру как декоративные. В этом отношении на первом месте стоит левкой (Matthiola annua), родом из Южной Европы. Декоративны также лакфиоль (Cheiranthus cheiri), ночная красавица (Hesperis matronalis) и некоторые другие.
Заключение
Таким образом, капустные - одно из довольно полиморфных и вместе с тем вполне естественных семейств. Распространены на всех континентах, но преимущественно в умеренных и холодных областях вплоть до Арктики. Число видов около 3000 (350 родов). Основные жизненные формы - травы (преимущественно) и кустарники.
Крестоцветные - несомненно, древнее, но в то же время высокоспециализированное семейство с целым комплексом продвинутых признаков (специализация соцветий, редукция прицветников и прицветничков, полное срастание плодолистиков, вплоть до рыльцевых зон, однолетние жизненные формы в различных родах и др.).
Систематика крестоцветных основывается, прежде всего, на следующих признаках:
)форма плодов;
2)окраска венчика;
)характер опушения (волоски простые, железистые, двураздельные, ветвистые или вообще отсутствуют);
)строение зародыша;
)расположение нектарников;
)анатомия околоплодника.
Список литературы
1.Еленевский А.Г. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений: учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений / А.Г. Еленевский, М.П. Соловьева, В.Н. Тихомиров. - 4-е изд., испр. - М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 464 с.
2.Комарницкий Н.А. и др. Ботаника (систематика растений). - 7-е изд., перераб. - М.: "Просвещение", 1975. - 608 с.
.Сапегин Л.М. Ботаника. Систематика высших растений: Учебное пособие для студентов ВУЗов. - Мн.: Дизайн ПРО, 2004. - 248 с.
.Хржановский В.Г. Курс общей ботаники (систематика растений): Учебник для сельхозвузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1982. - 544 с.
.Шостаковский С.А. Систематика высших растений. - М.: Высш. школа, 1970. - 352 с.