Строение цветка бобовых

Основные понятия

Систематика растений — раздел биологии, который описывает различные группы растений и соотносит их между собой. Для того чтобы классифицировать организмы, необходимо выявить у них сходства и различия. На основании нескольких сходств мы можем объединить растения в крупную группу. Чем больше сходств между организмами, тем в более мелкую группу они будут входить.

Группы в биологии называются систематическими таксонами. Таксон — группа организмов, которая была выделена на основании общих признаков. Таксоны бывают разными по размеру. Наименьшим таксоном в биологии является вид.

https://www.youtube.com/watch?v=ytabout

Последовательность таксонов:

  1. Царство;
  2. Отдел;
  3. Класс;
  4. Порядок;
  5. Семейство;
  6. Род;
  7. Вид.

Таксономическое описание вида: Источник

Экология — наука о взаимоотношении элементов системы с внешней средой. Экология растений исследует взаимодействие растений между собой и с компонентами окружающей среды на трёх уровнях:

  1. Цитэкология: клеточный уровень;
  2. Аутэкология: организменный уровень;
  3. Синэкология: уровень растительных групп.

Эта наука формировалась издавна: люди наблюдали за растительными организмами и пытались их систематизировать. Экология растений официально призналась как наука после труда учёного Варминга в XIXвеке. Он выделил факторы окружающей среды, которые прямо или косвенно воздействуют на растения.

Эугениус Варминг: Источник

Описание бобовых растений – семена, листья, корни

Из-за огромного разнообразия видов трудно дать единую характеристику бобовых растений, однако все они имеют ряд отличительных признаков, по которым и относятся к одному семейству.

Главная характерная черта семейства бобовых – особое строение плода, по научному называемого боб, а в сельскохозяйственной литературе или обиходе – стручок. Он представляет собой одногнездный плод с двумя створками. Внутри боба семена прикреплены к створкам четные через нечетные. У большинства видов плод многосемянный, у некоторых – односемянный.

При созревании плод раскрывается по одному (для представителей цезальпиевых) или двум швам. Бобы бывают разнообразной формы и размеров, самый большой – у энтады лазащей, вырастающий до 1,5 м, он одновременно является самым крупным плодом в мире. Фото бобов или стручков одного из типичных растений семейства приведено ниже.

У всех бобовых растений цветки неправильные, двусимметричные, собраны в верхушечные или пазушные соцветия, кисти или головки. Количество цветов в соцветии может быть разным, вплоть до одного, но тогда большого размера. Самый характерный, по форме похожий на летящего мотылька, цветок имеется у мотыльковых, за что подсемейство и получило свое имя.

1sdgsg

По внешнему виду он также напоминает лодку, в связи с чем каждый лепесток получил определенное название. Самый крупный, непарный называется парус (vexillum), пара следующих, более узких, симметрично расположенных, носят название весла или крылышки (alae), и два последних, сросшихся вдоль своего нижнего края, названы лодочкой (carina). Внутри лодочки размещен пестик в окружении 10 тычинок, у большинства видов 9 из них срослись вместе, одна расположена отдельно.

У представителей подсемейства цезальпиевых цветки менее неправильные, два нижних лепестка не срастаются лодочкой, и тычинки все свободны, не образуют единую пластинку. Мимозовые еще более отличаются по строению цветков, они почти правильной формы, мелкие, собраны в плотные головки, иногда кисти, имеют от 4 до 6 частей, у большинства растений — 5. Количество тычинок может быть от 4 до неопределенного числа.

Листья большинства бобовых сложные, перистые или лапчатые, расположены парами, от одной до 20 и более.

Часто имеются прилистники, иногда по размерам превышающие листья, на черешках которых у многих видов образуются простые или ветвистые усики.

Характерная особенность корней бобовых растений — наличие на них клубеньков, особых наростов, являющихся колониями азотфиксирующих бактерий, которые проникают из земли в клетки корня, вызывая разрастание его тканей.

В ходе жизнедеятельности бактерии поглощают из атмосферы азот и переводят его в доступную для растения форму.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreators

Такой азот не только используется для роста и развития растения-хозяина, но и накапливается во всех его частях, выделяется в грунт.

Отдельные виды бобовых за год возвращают в почву не менее 100-140 кг азота, что делает их основными культурами для рекультивации земель.

Клубеньковые бактерии присутствуют на корнях большинства (70 %) мотыльковых, у части мимозовых и 10-15 % цезальпиевых растений.

Классы цветковых растений

У цветковых растений два класса:

  1. Двудольные растения;
  2. Однодольные растения.

Строение цветка бобовых

Двудольные растения. Чтобы понять название класса, нужно вспомнить строение зародыша семени. Зародыш состоит из:

  1. Семядоли;
  2. Корешка;
  3. Почечки.

Нас интересуют семядоли. Семядоли представляют собой крупные выросты зародыша. В этом и состоит главное отличие двудольных растений от однодольных: у двудольных две семядоли.

Строение семян двудольных растений: Источник

К другим отличиям двудольных растений относятся:

  1. Стержневая корневая система с одним главным корнем;
  2. Широкие листья с черешками и сетчатым жилкованием;
  3. Цветки с двойным околоцветником: есть чашечка из чашелистиков и венчик из ярких лепестков;
  4. Проводящая система имеет кольцевое строение.

Однодольные растения. Исходя из названия, у однодольных растений есть всего одна семядоля.

Продольный разрез семян двудольных и однодольных растений: Источник

https://www.youtube.com/watch?v=https:tv.youtube.com

К другим отличиям однодольных растений относятся:

  1. Мочковатая корневая система без главного корня;
  2. Узкие сидячие листья без черешка с параллельным или дуговым жилкованием;
  3. Цветки с простым околоцветником: есть только венчик;
  4. Проводящая система состоит из отдельных пучков.

Однодольных растений меньше, чем двудольных. Этот класс включает 60 семейств. Наиболее значимыми из них являются:

  1. Семейство Лилейные (ландыш, чеснок);
  2. Семейство Злаки (овёс, ячмень).

Сравнительная характеристика двудольных и однодольных растений: Источник

Семейство Злаки

2hh18.1

Это семейство имеет огромное значение для человечества. Злаковые растения были пищевыми культурами ещё много веков назад. Люди используют в пищу пшеницу, рожь, ячмень, овёс, кукурузу и рис. В итоге на прилавках мы видим хлеб, булочки, печень, макароны и другие продукты питания. Те злаки, что не пригодны в пищу людям, становятся кормом для животных, использующихся в сельском хозяйстве.

Семейство злаки имеют и другое название — мятликовые.

Плод злаковых — зерновка, то есть это сухой односемянный нераскрывающийся плод.

Продольный разрез зерновки пшеницы: Источник

У злаков мелкие цветки, которые собраны в соцветия: початок (кукуруза), колос (рожь), сложный колос (пшеница) и метёлка (овёс). Соцветия нужны для приспособления к размножению с помощью ветра.

Соцветия злаков: Источник

Цветки неправильные и двусторонне симметричные, то есть через них можно провести только одну ось симметрии. Цветки имеют две сросшиеся внутренние и две наружные чешуи, три длинных тычинки с крупным пыльником и один пестик с двумя рыльцами. Таким образом, формулу цветка злаков можно представить следующим образом: О(2) 2Т3П1 (околоцветник с двумя сросшимися и двумя несросшимися лепестками, три тычинки и один пестик).

Строение цветка злаков: Источник

Обычно растительные организмы растут с помощью верхушечного роста, но злаком присущ ещё и вставочный рост. Это такой рост растительного организма, который происходит в результате деления клеток междоузлий.

Вставочный рост: Источник

Листья злаков имеют влагалища — образования, которые позволяют листу защищать клетки в местах вставочного роста. Другой защитный механизм — язычок. Это плёнчатый вырост, который защищает место между влагалищем и стеблем от воды.

Особенности листьев злаковых: Источник

Самый важный представить злаковых — пшеница. Стебель пшеницы называется соломиной. Пшеница используется для приготовления хлебобулочных и макаронных продуктов питания.

Выделяют сорта пшеницы:

  1. Твёрдые: эндосперм этого сорта твёрдый, так как содержит в своём составе много белка;
  2. Мягкие: эндосперм этого сорта мягкий, так как содержит в своём составе много крахмала.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyright

Виды пшеницы по способу выращивания:

  1. Озимая: высевают осенью, всходы зимуют под снегом (Станичная, Ермак);
  2. Яровая: высевают ранней весной (Тюменская, Нерда).

Общие признаки злаков: Источник

Состав бобов: витамины, масла, белки, крахмал и другие вещества

Роль бобовых в жизни человеческой цивилизации трудно переоценить. По значимости для мировой экономики они уступают только зерновым культурам. Представители этого семейства — не только пищевые растения, составляющие неотъемлемую часть рациона многих народов с древнейших времен, но и кормовые, декоративные, технические, лекарственные, медоносные культуры, источник ценной древесины.

Основное большинство используемых в пищу бобовых растений относится к подсемейству мотыльковых. Это в первую очередь соя, широко распространенный продукт питания во многих странах, а также горох, различные виды бобов и фасоли, чечевица, нут, арахис, маш и т.д. Их питательная ценность обусловлена составом бобов, которые богаты протеинами, содержат большое количество крахмала, многие виды накапливают в плодах растительное масло.

В горохе, например, белка содержится до 27%, в чечевице – до 32%, а в сое до 40%, у отдельных сортов и до 48-50% от общей массы плодов. Таким образом, бобовые, в особенности соя, являются дешевым заменителем мясных продуктов не только для бедных слоев населения планеты, но и для тех, кто придерживается определенных диет, ограничивающих употребление мяса.

В тропических странах перспективными пищевыми культурами считаются бобовые с подземными клубнями. По количеству крахмала и белка, а также урожайности такие растения превосходят картофель и ямс. Например, у пахиризуса вырезного, родиной которого является Мексика, и бразильского пахиризуса клубневого отдельные клубни вырастают до 8 кг.

Бобовые овощи являются важным источником витаминов A, C, PP, и особенно витаминов группы B: B1, B2, B6, благотворно влияющих на сердечно-сосудистую систему. Содержащаяся в них клетчатка помогает работе кишечника, вызывает быстрое насыщение, а присутствующие в белке аминокислоты и лизин укрепляют иммунитет. Еще одно преимущество бобовых – то, что они не накапливают нитратов и токсических веществ.

Представители подсемейств мимозовых и цезальпиниевых не так распространены среди пищевых культур, как мотыльковые растения, но и среди них есть широко культивируемые виды. В качестве примера можно привести тамаринд, выращиваемый ради плодов, в состав которых входит до 40% сахаров, витамин C, лимонная, виннокаменная кислоты. В странах Средиземноморья также широко используются плоды рожкового дерева.

Многие виды семейства бобовых являются важнейшими кормовыми культурами. По занимаемой площади первое место в мире занимает клевер. Не менее распространены различные виды люцерны, по кормовой ценности даже превосходящие клевера. Еще один представитель семейства — верблюжья колючка, основное пастбищное растение пустынь и полупустынь Средней Азии.

Все перечисленные выше кормовые растения относятся к подсемейству мотыльковых. В последние годы в этом качестве для тропиков все более широко используются некоторые представители подсемейства мимозовых. Это в первую очередь ряд африканских видов акаций, в частности, акация беловатая, а также растения рода прозопис.

Особенно перспективным в этом плане является дерево леукена светлоголовчатая (Leucaena leucocephala), родом из Центральной Америки, культивируемое сейчас в тропических странах почти повсеместно. Получаемая от него зеленая масса по питательной ценности не уступает люцерне, а урожайность выше в 1,5 – 2 раза.

Ряд представителей семейства – ценные лекарственные растения. Например, кассия широко используется как диуретическое и слабительное средство, из софоры японской получают рутин, её применяют в виде настоя для промывания и орошения гнойных ран и язв. Корень солодки голой и солодки уральской — сырье для медицинской и пищевой промышленности.

Среди многочисленных представителей бобовых имеются декоративные растения, цветы, деревья и кустарники, некоторые тропические виды служат источником ценной древесины розового, красного, темно-коричневого цвета, ряд африканских акаций используют для получения гуммиарабика, натурального клея. Многие бобовые выделяют камедь, применяемую в текстильной, лакокрасочной, пищевой промышленности.

Фотогалерея

Семейство Лилейные

Среди растительных организмов из семейства лилейные есть важные овощные культуры: лук и чеснок. Из-за красоты лилейных множество из них используют для украшения пространства: лилия, тюльпан и другие. Некоторые лилейные растения ядовиты: ландыш майский и вороний глаз. Яд содержится в плодах — ягодах, и есть их ни в коем случае нельзя. Однако некоторые млекопитающие могут поедать ягоды без вреда для своего организма.

Плод лилейных — сухая коробочка (тюльпан), которая раскрывается тремя створками, или ягода (ландыш).

Плод лилейных: Источник

У цветков растений семейства лилейных простой околоцветник (только венчик), шесть лепестков, шесть тычинок и один пестик. Венчик крупный и яркий, часто имеет приятный запах. Лепестки расположены в два слоя. Иногда цветки собраны в соцветие кисть (ландыш). Таким образом, формулу цветка лилейных можно представить следующим образом: О3 3Т3 3П1 (околоцветник с шестью лепестками, расположенными в два слоя, шесть тычинок, расположенных в два слоя, один пестик).

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Цветок лилейных: Источник

Часто у лилейных можно обнаружить видоизменения побега: корневище (тюльпан) или луковицу (лук). Эти приспособления позволяют лилейным успешно размножаться вегетативным образом.

Видоизменения побега лилейных: Источник

Общие признаки лилейных: Источник

Семейство Крестоцветные

Растения семейства крестоцветные привыкли к суровым условиям. Их редко можно встретить в тропиках: большая часть произрастает в умеренной зоне северного полушария. Как и всегда, главную роль отводят овощным культурам: капусте, репе, редьке, редису, хрену. Некоторые растительные организмы используют в народной медицине (горчица). Также среди крестоцветных много дикорастущих представителей, которые не нашли применения, например, пастушья сумка.

Исходя из названия главного представителя семейства, крестоцветные растения также называют капустными.

Плоды крестоцветных называются стручками, если они удлинены, и стручочками, если они укорочены. Это сухой плод с множеством семян внутри. Они прикреплены к перегородке, которая делит плод на две равные камеры. Раскрывается створками.

Плод крестоцветных: Источник

Цветки с двойным околоцветником. Несмотря на наличие чашечки и венчика, цветки тусклые, незаметные, мелкие. Обычно образуют соцветие кисть. В чашечке — четыре чашелистика, а в венчике — четыре лепестка. Они расположены крест-накрест. Так и появилось название семейства.

tab1

Внутри цветка находятся шесть тычинок и один пестик. Четыре из шести тычинок удлинены. Таким образом, формулу цветка крестоцветных можно представить следующим образом: Ч4Л4Т2 4П1.

Цветки крестоцветных: Источник

Часто у растений семейства крестоцветных видоизменяются органы для запасания веществ. У капусты появляется кочан, у репы и редьки — корнеплоды.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafety

Овощные культуры крестоцветных: Источник

Общие признаки крестоцветных: Источник

Семейство Пасленовые

Пасленовые широко распространены по всему миру. Среди представителей этого семейства много овощей, которые люди потребляют ежедневно: картофель, томат, перец, баклажан. Дикорастущие и даже ядовитые виды: паслен, белена, дурман. Ядовитые свойства пасленовых растенийобеспечиваются веществом соланином, который прячется в зелёных частях. Даже во всеми любимом картофеле содержится яд. Тяжёлое отправление соланином может привести к летальному исходу.

Плод пасленовых: ягода (томат) — сочный — и коробочка (белена) — сухой многосемянный. Ягоды картофеля и коробочки белены ядовиты.

Плод пасленовых: Источник

Цветки с двойным околоцветником собраны в соцветия: завиток (белена), метёлка (паслен сладко-горький), кисть (паслен чёрный) и извилина (петуния).В цветке находятся пять сросшихся чашелистиков, пять сросшихся лепестков, пять тычинок и один пестик. Таким образом, формулу цветка пасленовых можно представить следующим образом: Ч(5)Л(5)Т5П1.

3stroenie semyan

Цветки пасленовых: Источник

Для главного представителя пасленовых — картофеля — характерно видоизменение побега. Мы употребляем в пищу именно клубни. Плод картофеля — это на самом деле видоизменённый побег, который называется клубнем. Подземные побеги картофеля называются столонами, а клубень — это его утолщение. На поверхности клубня картофеля, особенно на верхушке, расположены почки — глазки. Такое тотальное видоизменение побега нужно для большого отложения питательных веществ, в частности крахмала.

Общие признаки пасленовых: Источник

Семейство Сложноцветные

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertise

Это самое крупное семейство класса двудольные — около 27 тысячи различных видов. Распространены везде. Самое известное растение семейства сложноцветные — подсолнух. Из семян подсолнуха добывают подсолнечное масло, которое применяется для приготовления пищи. К другим съедобным представителям растений семейства сложноцветных относят цикорий, эстрагон, топинамбур и салат латук. Среди сложноцветных множество декоративных растений: астры, ноготки, георгины и хризантемы.

Другое название сложноцветных — астровые.

Чтобы определить плод астровых, нужно вспомнить подсолнух. Те самые семена и являются их плодом семянкой. Он сухой и невскрывающийся. Плод одуванчика называется летучей семянкой из-за способности легко подхватываться ветром.

Плод сложноцветных: Источник

Цветки собраны в соцветие — корзинку. Околоцветник двойной: венчик яркий и выделяет нектар, но чашечка плохо развита. Лепестки сложноцветных бывают разной формы:

  1. Язычковые: сверху лепестка образуются зубчики, а снизу он срастается в трубку (одуванчик);
  2. Трубчатые: трубка лепестка оканчивается пятью зубчиками (полынь);
  3. Воронковидные: лепесток образует воронку (василёк);
  4. Ложноязычковые: похожи на язычковые, но оканчиваются тремя зубчиками (подсолнух).

Венчик состоит из пяти сросшихся лепестков. Внутри расположены пять сросшихся тычинок и один пестик. Таким образом, формулу цветка сложноцветных можно представить следующим образом: Ч0Л(5)Т(5)П1.

Цветки сложноцветных: Источник

Общие признаки сложноцветных: Источник

Семейство Розоцветные

Представители семейства розоцветные самые разнообразные. К съедобным растительным организмам относятся клубника, земляника, шиповник, слива, вишня, яблоня, груша, персик, абрикос и другие. Есть декоративные представители, например, роза или сакура. Не нашли применения у людей гравилат, манжетка и гусиная лапка.

Так как разнообразие розоцветных велико, то и велико разнообразие плодов: яблоко, костянка, многокостянка и многоорешек. Это плоды с сочным околоплодником.

Плоды розоцветных: Источник

Обычно цветки розоцветных одиночные, но иногда собираются в соцветие кисть (лапчатка) или щиток (вишня). Сами цветки с двойным околоцветником с пятичленной чашечкой и пятичленным венчиком. Внутри много тычинок и много пестиков (или один пестик). Таким образом, формулу цветка розоцветных можно представить следующим образом: Ч5Л5Т∞П∞ или Ч5Л5Т∞П1.

Цветки розоцветных: Источник

4image002

Для растений семейства розоцветных характерны видоизменения. У клубники — столоны для вегетативного размножения. У шиповника — шипы, а у боярышника — колючки для защиты от травоядных животных.

Общие признаки розоцветных: Источник

Влияние экологических факторов на растения

Антропогенные экологические факторы. Человек своей деятельностью агрессивно вмешивается в растительные сообщества и нарушает заведённый там порядок. Люди вырубают деревья, что приводит к разрушению плодородного слоя почвы в лесах. В дальнейшем вместо леса там может образоваться только пустыня. При неграмотном поливе почв местообитания растений заболачиваются, что приводит к полной смене растительного сообщества. Большинство воздействий человека приводит к негативным последствиям для растительных организмов.

Последствия вырубки лесов: Источник

Биотические экологические факторы.

  1. Фитогенные. Растительные организмы постоянно конкурируют друг с другом за абиотические факторы: свет, воду и участки земли. Конкуренция позволяет растениям вырабатывать улучшенные версии себя. Некоторые растительные организмы становятся паразитами и живут за счёт своих сородичей (омела). Растения с неразвитым стеблем используют другие растения как опору для роста (орхидея).
  2. Зоогенные. Растения вырабатывают защитные приспособления, чтобы спастись от травоядных животных. К таким метаморфозам относятся острые иглы, колючки и токсичные яды. Также животные могут случайно уничтожать растительные организмы вытаптыванием. Позитивное взаимодействие с животными — приспособления для распространения. Пчёлы опыляют цветки, способствуя распространению пыльцы, а птицы поедают ягоды, разнося на дальние расстояния семена.
  3. Влияние микроорганизмов. На бобовых культурах образуются клубеньки для взаимовыгодного сотрудничества — симбиоза — с клубеньковыми бактериями. Но микроорганизмы далеко не всегда приносят пользу. Чаще всего бактерии вызывают заболевания, например, фитофтороз.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Болезни растений: Источник

Абиотические экологические факторы.

Климатические факторы. К этой группе относят воздействие:

  1. Освещённостью;
  2. Влажностью;
  3. Теплом.

Освещённость. Фактор освещённости играет важную роль в жизнедеятельности растений, так как с его помощью происходит фотосинтез.

По отношению к свету растения делятся на:

  1. Светолюбивые (гелиофиты). Растут на хорошо освещённой местности. Обычно светолюбивые деревья не вырастают высокими, но в лесах из-за конкуренции они становятся намного выше с кроной на самой верхушке (сосна). Листья тянутся туда, где больше света. В листьях небольшое количество хлоропластов, поэтому они светло-зелёного цвета. Иногда образуются приспособления для защиты от излишних солнечных лучей: восковой налёт и опушение. У травянистых гелиофитов высокий стебель (иван-чай).
  2. Тенелюбивые (сциофиты). Предпочитают затенённые места (вороний глаз). В лесах расположены в нижних ярусах под кронами высоких светолюбивых деревьев. Приспособлены к пониженным температурам из-за недостатка освещённости. В листьях много хлоропластов, поэтому они тёмно-зелёные.
  3. Теневыносливые (сциогелиофиты). Способны выносить тень, но лучше растут при большом количестве света. Являются промежуточной группой. Примеры: липа, дуб.

Группы растений по отношению к свету: Источник

Влажность. Влажность является важным фактором для растений. С помощью воды в растении происходит транспорт минеральных веществ. Различные местообитания отличаются разным запасом воды, поэтому растениям приходится видоизменять свои части для её добычи.

tab2

По отношению к влажности растения делятся на:

  1. Гидрофиты. Растут в водных пространствах. Таким растениям нет необходимости развивать корневую систему, так как они поглощают воду всей поверхностью тела (элодея). Механические ткани развиты слабо. У подводных представителей нет даже устьиц. У наводных — устьица только на стороне, которая соприкасается с воздухом (кувшинка). Чтобы удерживать растения на воде, развивается воздухоносная ткань, в которой главную роль играют межклетники с воздухом.
  2. Гигрофиты. Растут в увлажнённой местности (рогоз). Больше развиваются механические и проводящие ткани и корневая система, но всё ещё слабо. Также есть воздухоносная ткань.
  3. Мезофиты. Растут в местности с достаточным увлажнением (берёза). Не имеют особенностей. Относятся к промежуточной группе.
  4. Склерофиты. Растут в засушливой местности (саксаул). Хорошо развита механическая ткань. Приспосабливаются к уменьшению испарения воды с помощью уменьшения поверхности листа и количества устьиц. Так, листья становятся мелкими и жёсткими или вовсе превращаются в колючки.
  5. Суккуленты. Тоже растут в засушливой местности, но приспосабливаются к уменьшению испарения другим образом (кактус). Такие растения способны запасать воду в мясистых частях, чтобы позже её использовать. На листьях появляется кожица или пушистый налёт, препятствующие испарению.

Отличия растений сухих и увлажнённых местообитаний: Источник

Температура. Лучше всего растения растут в зонах с оптимальными температурами. Слишком высокие и слишком низкие температуры приводят к гибели растения. Большое количество тепла обжигает растение, а низкое способствует разрушению клеток кристаллами льда.

Гелиофиты — растения, обитающие в освещённой местности — выработали приспособления, которые помогают избегать перегрева. Они могут избавляться от листьев или уменьшать их поверхность, например, превращая в колючки (кактусы).

При низких температурах растения тоже стремятся избавиться от частей, которые требуют большой запас энергии. На этом и основан эффект падения листьев во время холодных сезонов. Растительные организмы, которые обитают в холодной местности, уменьшают не только свои части, но и сами вырастают небольшими (карликовая берёза).

Окружающая среда влияет на растения, а они — на неё. Растительные организмы участвуют в газообмене, формируют почву и защищают её от разрушения своими корнями.

Растительные сообщества

Растения могут жить поодиночке, но чаще собираются в группы. Растительные сообщества — группа растений, которые растут на одной местности и взаимодействуют между собой. Как сожители в квартире, они различными способами приспосабливаются к совместному проживанию. Растительные сообщества вместе с биотическими и абиотическими факторами называются биогеоценозом.

В растительном сообществе у каждого свои интересы. Конкуренция существует, потому что кому-то нужно больше света, кому-то — больше места в почве. Приходится идти на компромисс: каждое растение занимает своё место в сообществе. Этажи леса называются ярусами, а само явление распределения растений по этажам — ярусностью.

Количество ярусов зависит от условий среды. В умеренной зоне их 4-5, а в тропической может быть больше 10. Чем благоприятнее обстановка в доме, тем на большое количество ярусов делится сообщество.

5img rNMvqr

Ярусность растений принято рассматривать на примере леса в умеренной климатической зоне. Первый этаж занимают высокие светолюбивые деревья (сосна). Второй достаётся более низким деревьям с меньшей потребностью в свете и тепле (рябина). На третьем живут кустарники (жимолость), на четвёртом — травы, на пятом — мхи и лишайники.

Особенным ярусом является лесная подстилка. Это верхний слой почвы, в котором расположены опавшие листья и разлагающиеся части растений. Подстилка богата микроорганизмами, которые, собственно, и разлагают упавшие части. В результате их жизнедеятельности образуется перегной, который делает почву плодородной.

Надземная ярусность: Источник

Ярусы есть не только над землёй, но и под ней. Здесь конкурируют уже не побеги, а корни и видоизменённые запасающие побеги. В данном случае конкуренция идёт за водные и минеральные запасы. Под землёй самым верхним ярусом будут корни трав.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpress

Подземная ярусность: Источник

В сообществе выделяют различные взаимодействия растений:

  1. Симбиоз. Такое тесное взаимодействие, которое приносит выгоду обоим организмам. Классическим примером симбиоза является лишайник — сожительство грибов и водорослей. Формула: . — это положительное воздействие.
  2. Мутуализм. Выгода обоим организмам заключается в их сожительстве.При симбиозе организмы не могут жить друг без друга, а при мутуализме — могут. Клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых культур. Формула: .
  3. Комменсализм. Один организм получает выгоду из взаимоотношений, а другой не получает ничего. Растения-няньки (берёза) защищают своими кронами более молодые растительные организмы (ель) от прямого попадания солнечных лучей. Формула: 0. 0 — это нейтральное воздействие.
  4. Аменсализм. Одному организму приносит вред действия другого организма, которому безразлично. Высокие деревья-доминанты уменьшают освещённость для других растений, на которых это действует негативно. Формула: -0. — — это негативное воздействие.
  5. Паразитизм. Растения-паразиты высасывают питательные вещества из растений-хозяев (омела). При этом хозяину не хватает питания, в конце концов, это может привести к летальному исходу. Формула: -.

Омела: Источник

Растительные сообщества не вечны. С течением времени они изменяются, трансформируются в другие и могут совсем исчезнуть. Последовательное изменение сообщества называется сукцессией.

Сукцессии бывают:

  1. Первичными. Растения появляются на участках, лишённых жизни (скалы, пустыни).
  2. Вторичными (восстановительными). Растения появляются на участках, на которые ранее было другое сообщество. Примером может быть зарастание леса после пожара. Деревья там появляются не сразу: сначала сообщество должно пройти другие этапы развития.Скорость вторичной сукцессии выше, потому что здесь уже есть небольшой запас питательных веществ. Восстановление исходного сообщества занимает около 100-200 лет.

6jhimg7

Сначала пространство заселяют неприхотливые лишайники и мхи. Из первоначального субстрата они образуют почву. После развиваются более высокие травы, кустарнички и кустарники. Завершением сукцессии становится появление высоких деревьев.

Стадии растительной сукцессии: Источник

Происхождение растений

Изначально на Земле было полно питательных веществ. Первые организмы были гетеротрофными одноклеточными и безъядерными, то есть не могли самостоятельно синтезировать органические соединения. Они питались тем, что находили в Мировом океане. Постепенно запасы истощались, а организмов становилось всё больше. Для выживания в такой конкуренции требовалась кардинально новая стратегия.

Так появились первые фотосинтезирующие организмы. Они могли питаться энергией солнечного света и сами производили органические вещества. 2,7млрд лет назад возникли цианобактерии — предки современных растений, которые живы и по сей день.

Раньше их называли синезелёными водорослями, но это не совсем верно. Хоть цианобактерии и умеют фотосинтезировать, они относятся не к растениям, а к бактериям.

7fjfjh730220 1

У древних бактерий одиночная клетка, в которой нет оформленного ядра, митохондрий, эндоплазматической сети и вакуолей, заполненных клеточным соком. Клетка окружена прочной клеточной стенкой, которая состоит из четырёх слоёв. Часто снаружи стенки расположен ещё и слизистый слой.

Клетки могутфотосинтезировать благодаря наличию в них пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фикоцианина и фикоэритрина. Пигменты придают цианобактериям определённую окраску:

  1. Хлорофилл — зелёная окраска;
  2. Каротиноиды — жёлтая и оранжевая окраска;
  3. Фикоцианин — синяя окраска;
  4. Фикоэритрин — красная окраска.

Цианобактерии размножались, заселяли планету и выделяли кислород как побочный продукт фотосинтеза. Это навсегда изменило атмосферу планеты. За почти весь кислород, которым мы дышим, можно сказать спасибо цианобактериям. Появление огромного количество кислорода в атмосфере привело к вымиранию почти всей анаэробной фауны Земли, то есть тех живых организмов, которым для развития не нужен был кислород. Это событие именуется кислородной катастрофой Земли.

Цианобактерии: Источник

Цианобактерии — одноклеточные организмы. Далее эволюция растений разработала многоклеточные организмы. Затем — водоросли. У водорослей нет тканей и органов. Их тело представлено неорганизованным многоклеточным образованием — талломом. По-другому таллом называют слоевищем. К прикреплённым ко дну водорослей развиваются аналоги корней — ризоиды.

8image193

У водорослей тоже есть в составе различные пигменты, поэтому они могут по-разному окрашиваться. Окраску зелёных водорослей (хламидомонада, хлорелла) определяет хлорофилл, окраску бурых водорослей (ламинария, фукус) — фукоксантин, окраску красных водорослей (порфира, филлофора) — сочетание хлорофилла, каротиноидов и фикобилина.

Водоросли: Источник

После жизни перестало хватать Мирового океана: так растения вышли на сушу.

Этапы эволюции растений

Водоросли решили развиваться в двух направлениях: одни выбрали дорогу мохообразных, другие — риниофитов.

Мохообразные. У мхов, как и у водорослей, нет настоящих корней: они прикрепляются к земле ризоидами. В отличие от корней, ризоиды — одноклеточные нитевидные образования. У них нет специальных зон со своей специализацией. Мхи относятся к элементарным растениям, не способным к запасанию.

Мхи: Источник

Риниофиты. Другое название — псилофиты. Растения, которые выбрали это направление, выиграли в эволюционной гонке. Сами риниофиты вымерли, но большинство растительных организмов, которые мы наблюдаем сейчас, являются их потомками. У риниофитов не было листьев. Это были первые высшие растения с развитыми проводящими (древесина, луб) и покровными тканями (эпидерма). Благодаря сосудам, их останки хорошо сохранились в окаменевших породах. Остатки служат доказательством эволюции растений.

Риниофиты: Источник

Также учёные находят остатки папоротникообразных в залежах каменного угля и цианобактериальные маты — отложения древних сообществ. Всё это служит напоминанием об эволюции растительных организмов.

9kfcjg29 2

Цианобактериальные маты: Источник

Псилофиты существовали совсем недолго. От риниофитов произошли папоротникообразные: папоротники, хвощи и плауны. У них развиты ткани, но имеется один существенный недостаток. Половое размножение папоротникообразных зависит от воды: сперматозоид и яйцеклетка сливаются с друг другом и образуют зиготу только во время дождя.

Папоротникообразные: Источник

Далее появились голосеменные растения. У них вместо сперматозоида образуется спермий — неподвижная мужская половая клетка. Пыльца становится пыльцевой трубкой, формируя неподвижные безжгутиковые спермии. Они соединяются с яйцеклеткой. Из сформировавшейся зиготы вырастает семя. Шишка одревесневает, открывается, освобождая семена для дальнейшего распространения. Однако, всё это время семена беззащитны перед неблагоприятными условиями среды.

Голосеменные растения: Источник

Покрытосеменные довели процесс полового размножения практически до совершенства. Вегетативная клетка удлиняется и становится пыльцевой трубкой. Она вырастает и пробирается к зародышевому мешку. Генеративная клетка делится на 2 неподвижных спермия. Один из них соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу.

Покрытосеменные растения: Источник

Именно в таком порядке появились привычные растения. Порядок их образования изображают в виде дерева, которое называется филогенетическим.

Филогенетическое древо растительного мира: Источник

Антропогенное воздействие на растения

Как вы помните из прошлого урока, антропогенные экологические факторы — это воздействие человека на окружающую среду. К сожалению, на развитие растений влияет не только конкуренция, которая ведёт к совершенствованию, но и негативное воздействие человека, которое ведёт к уничтожению видов и искажению окружающей среды.

Процесс воздействия идёт в четырёх направлениях:

  1. Уменьшение разнообразия видов. Человечество вырубает леса, вследствие чего уменьшается не только количество деревьев, но и число тех растений, которые росли под их кронами. Токсичные отходы убивают растения, которые живут рядом с заводами и дорогами. Это ведёт к полному изменению растительного сообщества. Леса заменяются культурными растениями, среди которых не происходит такого активного круговорота веществ. Это влияет не только на растения, но и на лесных животных.
  2. Разграничение растительных сообществ. Между сообществами создаются барьеры, что приводит к раздельной эволюции мелких групп. В результате такого раздельного развития большие таксоны делятся на мелкие. Простой пример: проложение дороги посреди растительного сообщества. Растения перестают взаимодействовать между собой: конкурировать, размножаться. В конце концов, могут совсем потерять связь.
  3. Объединение растительных сообществ. Этот процесс идёт в совершенно другом направлении. Из-за уничтожения барьеров и перемещения людей растительные сообщества могут объединиться и сродниться между собой. Например, в Польше так появились потомки близких, но разных видов: лиственницы польской и лиственницы европейской.
  4. Появление растений загрязнённых местообитаний. В результате загрязнений изменяется среда обитания, а вместе с этим и растительные сообщества. В Канаде зарегистрированы мутантные формы голубики близ загрязнённых территорий.

Негативное влияние антропогенного загрязнения очевидно. При этом выделяют три класса взаимодействия загрязнения и растительных сообществ:

  1. Низкий уровень загрязнения. Растения способны поглощать такое загрязнение и очищать атмосферный воздух. Влияние на растительные сообщества незаметно.
  2. Средний уровень загрязнения. Нарушается баланс в сообществе. Растения болеют чаще, так как снижается их иммунитет. Изменяется структура сообщества.
  3. Высокий уровень загрязнения. Отмечается высокий уровень гибели растений. Сообщество упрощается незамедлительно.

Существуют виды, по которым можно судить об уровне загрязнения окружающей среды. Метод называется биоиндикацией. В основном используются лишайники. Тогда биоиндикация становится лихеноиндикацией. Они особо чувствительны к вредным воздействиям, поэтому даже при низком уровне загрязнения массово погибают.

Лихеноиндикация: Источник

Устойчивые виды используют для очищения атмосферного воздуха. К таким видам относятся тополь и лиственница.

Чтобы предотвратить гибель растений, люди организуют особо охраняемые природные территории:

  1. Заповедник. На территории заповедника запрещена хозяйская деятельность. Возможно строительство только объектов научно-исследовательского и экскурсионного характера. Примеры: Алтайский заповедник, Уссурийский заповедник.
  2. Заказник. На территории заказника возможна хозяйская деятельность, которая не вредит охраняемым объектам окружающей среды. Примеры: Ярославский заказник, Саратовский заказник.
  3. Национальный природный парк. На территории национального природного парка разрешена хозяйская деятельность в ограниченных масштабах. Примеры: Национальный природный парк «Таганай», Национальный природный парк «Зюраткуль».
  4. Ботанический сад. В ботаническом саду хранят редкие растения.

Алтайский заповедник: Источник

Также люди ведут красную книгу — это сборник находящихся под угрозой исчезновения живых организмов. Её создали, чтобы привлечь внимание к проблеме исчезновения видов из-за антропогенного воздействия на окружающую среду. Первая красная книга издана в 1966 году.

Красная книга: Источник

Кроме красной книги, есть ещё чёрная и зелёная книги. В чёрной книге хранится список уже вымерших организмов, которых человечество не успело спасти.

Чёрная книга: Источник

https://www.youtube.com/watch?v=ytdev

Зелёная книга — документ, в котором описаны имеющие значение растительные сообщества.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Dachnik.Net.ru
Adblock detector