Цветковые растения

Цветки и плоды покрытосеменных растений неразрывно связаны с жизнью человека. Мы используем их в качестве еды, украшений, в медицине и даже для погребения. Древнюю связь людей и растений подтверждают и антропологи. В одной из пещер Ирака было обнаружено захоронение неандертальца. Интересно, что рядом с костями были обнаружены пыльцевые зерна цветковых растений. Дальнейший анализ показал, что пыльца попала туда не случайно. Это было ритуальное погребение, как у современного Homo Sapiense. Возраст найденных  костей составил 60.000 тысяч лет.Задолго до появления первых людей, покрытосеменные начали использовать цветы для размножения. Между цветковыми и животными-опылителями сложилась тесная взаимосвязь. Особенно активно в размножении растений участвует сегодня человек. Судите сами: практически всю растительную пищу дают нам цветковые растения, их многочисленные химические вещества используют в медицине, а красивые цветки давно стали важной частью нашей культуры.

Эволюция покрытосеменныхАмборелла отделилась от остальной эволюционной ветви цветковых более 130 миллионов лет назад и считается первым покрытосеменным растением. Цветки амбореллы крошечные – всего 5 мм в ширину и довольно примитивного строения. Сосудистая система также примитивна и представлена трахеидами, обнаруживаемые у голосеменных.Важное значение в эволюции растений сыграл горизонтальный перенос генов. В ходе этого процесса гены передаются не от родителей к потомкам, а от одного организма к другому. Изучение генома амбореллы выявило, что на каждый «родной» ген имеется шесть «чужих» генов. «Чужие» гены амборелла получила от живущих рядом с ней растений и водорослей. Подобный механизм приобретения чужих генов может объяснить удвоение и утроение генома в ходе эволюции цветковых. 

Разнообразие цветковыхСовременные цветковые растения успешно заселили все экологические зоны: от экватора до полярных широт. Их размеры могут варьироваться от нескольких миллиметров, как у крошечной ряски, до нескольких сот метров, как у эвкалипта.Не все цветковые растения питаются за счет фотосинтеза. Более 4000 видов являются паразитами,  полностью или частично зависящих от своего хозяина. Например, растение-паразит повилика обвивает тело своего хозяина, проникает в его ткани и высасывает питательные вещества и воду. Некоторые цветковые, такие как подъельник одноцветковый, являются сапротрофами, которые могут обходиться без корней и листьев и получать питание из разлагающейся органики.Тем не менее, подавляющее большинство цветковых – типичные, хорошо знакомые нам средних размеров деревья, кустарники или травы. Мы подробно обсуждали из каких тканей и органов образованы цветковые. Рассмотрели как растение получает минеральные вещества при помощи корней и углеводы при помощи фотосинтеза. Узнали как происходит транспорт веществ в растении, способы их размножения и особенности поведения и реакции на окружающий мир.

Покрытосеменные образуют цветки и плодыГлавной особенностью покрытосеменных растений являются цветки и плоды. Внутри завязи цветков находятся семязачатки, которые после оплодотворения развиваются в семя. Из самой завязи формируется плод и его внешняя оболочка. Плоды цветковых разнообразны по строению, но главной их функцией всегда является сохранение и распространение семян. 

Основные части цветкаЦветок – это видоизменённый побег, главный генеративный орган растения, из которого формируется плод с семенами. Несколько цветков образуют соцветие.

У животных разделение клеток на половые и клетки тела (соматические) является одним из самых ранних событий в развитии. У растений нет заранее определенной зародышевой линии. Вместо этого меристемы побегов могут переключаться с вегетативного (неполового) на репродуктивное развитие в ответ на условия окружающей среды. Как происходит формирование цветка?Существует три типа генов, которые контролируют формирование разных частей цветка: A-гены отвечают за образование внешних частей (чашелистиков), B-гены - за лепестки и тычинки, C-гены – за пестики. Различные комбинации этих генов определяют форму и расположение частей цветка. Например, если активны гены A и B, то вместо чашелистиков образуются лепестки.

Цветки могут быть одиночными, как у садового тюльпана, но часто они сгруппированы в кисти, называемые соцветиями. Изменчивость формы соцветий отражает приспособление к разным способам опыления.

Размножение цветковых растений включает опыление и оплодотворениеОпыление – процесс переноса пыльцы на рыльце пестика. Часто опыление осуществляется насекомыми или ветром. Пыльцевые зерна покрыты веществом спорополленином – невероятно устойчивым к разложению. На основе окаменелостей, содержащих пыльцу, ученые определяют состав растительных сообществ и климат доисторической Земли.Оплодотворение -  это слияние яйцеклетки и спермия. Оплодотворение может произойти только через несколько дней, недель или месяцев после опыления, или оно может вообще не следовать за опылением. У покрытосеменных растений происходит уникальный процесс двойного оплодотворения, когда один спермий сливается с яйцеклеткой (в итоге образуется зародыш), а второй спермий сливается с  центральной клеткой, образуя эндосперм. Образование эндосперма считается важным событием в эволюции покрытосеменных растений. Эндосперм обеспечивает питания для развивающегося зародыша растения. Эндосперм также является основным источником питания для человека – особенно богаты эндоспермом семена пшеницы, риса и кукурузы. Как и у других растений, у цветковых происходит чередование двух жизненных форм – спорофита и гаметофита.

Плод – уникальный для цветковых орган, которой участвует в размножении и защите семян. Плоды могут быть самыми разнообразными по происхождению и строению. Плоды с мясистым  околоплодником называют сочными, а с сухим околоплодником — сухими.

Основные семейства двудольных 

КолокольчиковыеБольшинство представителей этого семейства растут в районах с умеренным климатом. Стебли обычно содержат молочно-белый сок. Пыльца колокольчиковых выделяется не через пыльник, а из столбика, что довольно необычно для цветковых.

Зонтичные или Сельдере́евыеСемейство зонтичных, состоящее в основном из многолетних трав, распространено практически по всему миру. Представители семейства легко узнаются по характерным соцветиям – зонтикам.•К зонтичным относят многие культурные растения: укроп(1), морковь(2), петрушку(3), сельдерей(4), фенхель(5), пастернак(6).•Кориандр(7) и тмин(8) богаты эфирными маслами.•Многие зонтичные производят фототосичные вещества, повышающие чувствительность кожи человека к солнечному свету. Воздействие фототоксичных веществ может вызвать серьезные ожоги. В России наибольшую опасность для человека представляет борщевик Сосновского (9).

Па́дубовыеПадубовые - вечнозеленые или лиственные деревья, кустарники. Распространены от тропиков до умеренных зон по всему миру.  

А́стровые или Сложноцве́тныеОдно из самых больших семейств двудольных растений, включающее более 30 тысяч видов. Главный отличительный признак этого семейства состоит в том, что цветки — сложные. То, что в обиходе называется цветком, представляет на самом деле целое соцветие из мелких цветков — корзинку.  Интересно, что у астровых запасающим углеводом является инулин , а не крахмал. 

Амара́нтовыеБольшая часть представителей семейства - однолетние и многолетние травы. Амарантовые растут на богатой азотом почве.

Ка́ктусовые Почти все кактусы – суккуленты, приспособившиеся к запасанию воды и её экономному расходованию. Листья у большинства кактусовых превратились в иголки (благодаря этому сокращается поверхность для транспирации (испарения) воды). Функцию фотосинтеза выполняет стебель, в котором также запасается вода. Вода может составлять до 90% общей массы кактуса.

Гвозди́чныеРаспространены гвоздичные на всех континентах. Наибольшее число видов встречается в районах Центральной и Восточной Азии. Это травы, надземная часть которых зимой отмирает.

Гречи́шныеОбитают в основном в регионах с умеренным климатом в северном полушарии. Гречишные, особенно их корни,  богаты дубильными веществами (вещества для обработки кожи).

Ты́квенныеСуществует более 600 разновидностей тыквенных растений, которые могут быть однолетними или многолетними травами. Единственная древесная форма в этом семействе - это редкое растение дендросициос(1), которое растет только на острове Сокотра.

Капу́стные, или Крестоцве́тныеОтличительной особенностью семейства является обилие двулетних трав, которые цветут только на втором году жизни. Многие растения их этого семейства используются человеком в самых различных целях.

Ве́ресковыеПредставители семейства вересковых хорошо растут на кислых почвах и не переносят щелочную почву. Эта особенность связана с тем, что почти все вересковые вступают в симбиоз с грибами. Грибные нити обволакивают корни растений, обеспечивая их питанием из перегноя. Для нормального развития грибов требуется именно кислая среда.Среди представителей семейства наиболее известны виды со съедобными ягодами: брусника, голубика, клюква, черника. 

ПервоцветныеПервоцветные распространены главным образом в Северном полушарии, в Южном полушарии они чрезвычайно редки. Жизненная форма- многолетние травы.

Чайные Эти вечнозеленые деревья и кустарники встречаются в тропической и субтропической Америке, а также в тропической и умеренной зоне Восточной Азии.

Берёзовые Это семейство, распространенное в северном полушарии, состоит из лиственных деревьев и кустарников.  Характерный тип соцветия – серёжки.

Бобовые или МотыльковыеВ семейство бобовых входит около 20 тысяч различных видов растений. Около 16 % всех деревьев в лесах Южной Америки являются представителями этого семейства. Бобовых легко узнать по характерному плоду – боб.

Бу́ковыеЭто семейство, состоящее в основном из листопадных или вечнозеленых деревьев встречается в северном полушарии. Плод – орех или жёлудь. Представители этого семейства образуют микоризу с трюфельными грибами.

Ту́товые

Ку́тровые Распространены от Арктики до тропиков, в основном – древесные формы. Многие представители семейства при разрезании стебля выделяют млечный сок (латекс), из которого раньше изготавливали каучук.

Мареновые 
Семейство мареновых включает в себя свыше 10 тысяч видов растений. Большинство представителей встречаются во влажных тропических лесах.

Ясно́тковые или Губоцве́тные Семейство однолетних, двулетних и многолетних растений с несколькими древесными видами. Молодые стебли часто квадратные в поперечном сечении. Многие имеют железистые волосы с ароматическими маслами.

Подорожниковые

Ла́вровые Вечнозелёные деревья или кустарники, выделяющие различные ароматные вещества. Некоторые виды лавровых образует симбиотические отношения с муравьями. В пазухах листьев имеются специальные выросты – домации, в которых живут муравьи. В свою очередь, насекомые защищают растение от травоядных.Авокадо выращивают из-за вкусных плодов: их мякоть богата витаминами и важными минеральными веществами.Корицу получают из коры коричника цейлонского.Лавр благородный был символом победы в Древней Греции и Риме, где стебли вплетались в короны или венки. Листья лавра используют как приправу.Кассита – паразитическое растение, обвивающее растение – хозяина и питающееся его соками при помощи специальных присосок.

Масли́новые

Молоча́йныеВ этом семействе можно встретить огромные тропические деревья, а также низкорослые травы, колючие кустарники и лианы, водные и пустынные растения. 450 видов молочайных являются суккулентами, некоторые из которых не отличить от кактуса. Большинство молочайных при надрезе стебля выделяют вязкий белый сок, похожий на молоко. 

Верба, ива, лоза́ - множество названий одного и того же вида растения, которое бывает древовидным и кустарниковым. Мелкие цветы вербовых часто собраны в серёжки(1). Ранневесенние сережки ивовых, которые появляются ещё до листьев, часто обламывают весной. К этому семейству относят также осину(2) и тополь.Ива арктическая(3) является самым северным сосудистым растением.Пандо(4) – это гигантская клональная колония тополя осинообразного (все растения – клоны). На единость организма указывают генетические исследования и общая корневая система. Колония  этого тополя охватывает площадь 43га, а вес растения составляет около 6000 тонн. Колония возникла около 80 тысяч лет назад. Размножается колония корневыми отпрысками.

Ма́львовые Многие мальвовые растения имеют волоски, выделяющие липкий сок.  У некоторых видов этот сок может вызывать раздражение кожи человека.

Баобабы растут в саваннах тропической Африки и Австралии. Деревья баобабов хранят воду в своем огромном стволе, диаметр которого иногда достигает 8 метров.

Ми́ртовые Доминирующие во многих австралийских и бразильских растительных сообществах вечнозеленые деревья и кустарники. Цветы с многочисленными тычинками.

Кувши́нковыеКо дну стоячих водоёмов кувшинки цепляются подводными корневищами, которые богаты крахмалом. Из корневищ получают муку, а поджаренные семена кувшинки заменяют кофейные зёрна в приготовлении кофе.

Бура́чниковыеПокрыты шершавыми щетинистыми волосками, в состав которых входит карбонат кальция. Растения часто имеют грубые, опушенные листья. У некоторых есть съедобные плоды или корни. 

ПаслёновыеСемейство Паслёновые включает более 2,5 тысяч самых различных видов. Растения из этого семейства содержат алкалоиды, которые могут быть токсичными и наркотическими, как никотин табака(1).Отравление организма также могут вызвать дурман(2) и белена(3).Другие паслёновые мы употребляем в пищу: помидоры(4), картофель(5), баклажаны(6), болгарский перец(7) и перец чили(8).

Лиле́йныеВстречаются в основном в регионах с умеренным климатом северного полушария. Многолетники, образующие подземные луковицы или корневища. Благодаря подземным частям лилейные выживают во время холодов или засухи.Цветки лилейных высоко ценятся в качество подарка или украшения. Например, ежегодно только тюльпанов продаётся на сумму свыше 1 триллиона рублей. Около 90% посевных площадей тюльпанов находится в Нидерландах.

Основные семейства двудольных 

БромелиевыеВсе бромелиевые произрастают только на Американском континенте. В опылении бромелиевых участвуют колибри и летучие мыши – редкое явление среди цветковых. Бромелиевые часто образуют фитотельматы(1) – небольшие озёрца внутри растения. Таким образом представители этого семейства накапливают воду между листьев, в которой  обитают различные насекомые, а иногда и крошечные саламандры или лягушки. Животное-сожитель выделяет в воду азот, необходимый растению.

Зла́ки или Мя́тликовыеПоловина всех потребляемых человеком калорий приходится на злаки. К важным злаковым культурам относят пшеницу, рожь, овёс, рис, кукурузу, ячмень и просо.

АсфоделовыеМногие асфоделовые – суккуленты. Представителей этого семейство часто разводят дома. Корневище с развитыми придаточными корнями, в которых накапливаются питательные вещества.Сок алоэ вера широко используется как в косметике, так и в медицине.Лилейник — один из нескольких популярных садовых растений с огромным количеством гибридов.

Амари́ллисовыеМноголетние луковичные травы. Цветки радиально-симметричные. Хорошо знакомые представители – лук(1) и чеснок. Эти светолюбивые растения не переносят переувлажнение почвы. Влажность может спровоцировать гниение луковиц.Многие из этих растений, таких как нарцисс, амариллис(2), кливия(3), являются декоративными.Амариллисовые растения содержат ядовитые алкалоиды. Эти вещества при попадании на кожу или слизистые вызывают раздражение, а при попадании внутрь организма - отравление.

Па́льмовыеВстречающиеся в основном в тропиках, пальмы представляют собой деревья, кустарники и лианы. Пальмы способны выживать в условиях высоких температур и недостатка воды. Широкая поверхность листьев помогает им улавливать дождевую воду. Пальма - одно из немногих древесных однодольных растений.Пальмы являются одними из самых важных растений в мире, поскольку из них получают, пищу, материалы для строительства, лекарства.Кокосовая пальма  — одна из основных сельскохозяйственных культур в мире, из которой производятся съедобные кокосы, масла для использования в пищевой и косметической промышленности.Плоды финиковой пальмы имеют высокое содержание сахара.