Практикум по систематике. Министерство образования и науки российской федерации
 Скачать 23.75 Mb.
|
|
Вопросы для самоконтроля
Как они применяются в медицинской практике5?
III.6. Отдел Покрытосеменные, или Цветковые растения – Angiospervae, или Magnoliophyta Покрытосеменные - самый большой отдел высших растений, занимающий в растительном мире господствующее положение. Наиболее характерной отличительной чертой является наличие у них цветка и плода, в котором созревают семена. Цветок развивается из почки, как укороченный побег, несущий репродуктивную функцию. Типичный цветок состоит из цветоложа, околоцветника, андроцея и гинецея. Каждый пестик может быть образован из одного или нескольких плодолистиков. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. В завязи находятся семязачатки. После опыления и двойного оплодотворения из завязи развивается плод, а из семязачатков – семена (рис. 36). В жизненном цикле всегда преобладает спорофит. Существенным отличительным признаком цветковых растений является процесс двойного оплодотворения, в результате которого образуется зародыш и триплоидный эндосперм. Как известно, эндосперм голосеменных возникает из женского гаметофита и образуется до оплодотворения; эндосперм голосеменных является гаплоидным. Эндосперм цветковых является носителем не только материнской, но и отцовской наследственности. Покрытосеменные издавна подразделяют на два класса: двудольные и однодольные. Для определения принадлежности растения к тому или иному классу нельзя основываться только на одном признаке из приведенного перечня, а надо брать всю совокупность их.  Рис. 36. Чередование поколений в жизненном цикле покрытосеменных растений: 1 – взрослый спорофит; 2 – цветок, 3 – пыльник (микроспорофилл), рассеивающий микроспоры; 4- завязь (сумма мегаспорофиллов – плодолистиков) с 1 семязачатком и 1 мегаспорой; 5 – пыльцевое зерно, в котором микроспора формирует 2-ядерный молодой мужской гаметофит; 6 - образование зрелого мужского гаметофита (пыльцевой трубки) и двух мужских гамет – спермиев с пареллельным формированием зрелого женского гаметофита (зародышевого мешка) с яйцеклеткой и центральным диплоидным ядром; 7 – проникновение спермиев в зародышевый мешок с последующим слиянием одного из них с яйцеклеткой, а второго – с центральным ядром (двойное оплодотворение); 8 – плод с семенами, 9 – зрелое семя; 10 – разрез чемени с зародышем и окружающим его триплоидным эндоспермом (развивающимся из оплодотворенного центрального ядра); 11 – проросток Отличительные признаки двудольных и однодольных.
До определения растения, необходимо составить его морфологическое описание, зарисовать характерных частей растения и его цветка, написать формулу и диаграмму цветка. Ниже приводится схема морфологического описания растения, которая в качестве образца подойдет для всех семейств покрытосеменных.
а) древесное, кустарниковое, травянистое (многолетнее, двулетнее, однолетнее) б) двудольное, однодольное 2. К о р н е в а я с и с т е м а: а) главного корня, придаточных корней, смешанная б) форма: стержневая, мочковатая, ветвистая в) видоизменения корня: клубни, корнеплод, клубеньки 3. С т е б е л ь: а) прямостоячий, вьющийся, цепляющийся, ползучий б) ветвистый, неветвящийся в) опушенный, голый г) форма поперечного сечения: округлая, четырехгранная, трехгранная д) видоизменения побега: корневище (горизонтальное, вертикальное; длинное, короткое; тонкое, толстое), луковица (пленчатая, чешуйчатая), клубни (подземные, надземные), усы, колючки 4. Л и с т ь я: а) простые черешковые, сидячие, влагалищные без прилистников, с прилистниками, с раструбом форма пластинки форма края: цельная, пильчатая, зубная, городчатая жилкование: перистое, пальчатое, параллельное, дуговое форма верхушки: форма основания: б) сложные без прилистников, с прилистниками форма листа форма листочка: форма края листочка: цельная, пильчатая, зубчатая, городчатая в) листорасположение: очередное, супротивное, мутовчатое, прикорневая розетка г) видоизменения: колючки, усики, филлодии 5. С о ц в е т и е: а) моноподиальное: простое: колос, сережка, початок, кисть, щиток, зонтик, головка, корзинка сложное: сложный колос, сложный зонтик, метелка б) симподиальное: монохазий (завиток, извилина), дихазий, плейохазий в) соцветия нет – цветки одиночные 6. Ц в е т о к: а) актиноморфный, зигоморфный б) околоцветник: двойной, простой (венчиковидный, чашечковидный), цветок голый в) чашечка: свободная, сросшаяся (форма срастания), число долей г) венчик свободный, сросшийся (форма срастания), число долей, окраска; имеется шпорце, нектарий, шлем д) андроцей: многобратственный, двубратственный, однобратственный; число тычинок е) гинецей: простой (апокарпный, ценокарпный, число плодолистиков), сложный (число пестиков) ж) пестик имеет: завязь верхнюю, нижнюю, полунижнюю; число столбиков. 7. П л о д: а) простой: сухой многосемянной: листовка, боб, стручок, стручочек, коробочка сухой односемянной; орех, орешек, семянка, крылатка, зерновка, желудь сочный многосемянной: яблоко, ягода, тыквина, померанец сочный односемянной: костянка (сочная, сухая) б) сложный: сложная листовка, сложная семянка, сложный орешек, сложная костянка в) соплодие Вопросы для самоконтроля
III.6.1. Класс Двудольные – Magnoliopsida, или Dicotyledones Класс двудольные включает 8 подклассов, 128 порядков 429 семейств, около 10 000 родов и не менее 190 000 видов. Характерными особенностями двудольных являются: 1) зародыш с двумя семядолями и они с 3 проводящими пучками, 2) жилкование перистое или пальчатое, не замкнутое, 3) черешок ясно выражен, листовых следов 1 – 3, 4) проводящая система стебля состоит из одного круга проводящих пучков, с камбием; кора и сердцевина хорошо дифференцированы, 5) первичный (зародышевый) корешок развивается в главный колрень, 6) представлены древесными и травянистыми растениями, 7) цветки большей частью 5- или 4-членные, 8) нектарники разных типов. III.6.1.1.Подкласс Mагнолииды – Magnolldae Подкласс включает 18 порядков, 43 семейства, около 340 родов и примерно 10 000 видов. Магнолииды являются наиболее примитивными покрытосеменными с точки зрения эвантовой теории. У представителей магнолиид встречаются признаки, приближающие их к голосеменным – цветок с удлиненным цветоложем, с неопределенно большим числом членов и расположенных по спирали; жизненная форма –вечнозеленые деревья; древесина состоит только из трахеид; наличие внутренних эфироносных желез. Предполагают, что вымершие предки подкласса магнолиид дали начало всем остальным эволюционным ветвям покрытосеменных. Из магнолиид нами будут рассмотрены представители следующих порядков: магнолиевые (Magnoliales), бадьяновые (Illiciales), лавровые (Laurales), нифейные (Nymphaeales). III.6.1.1.1.Семейство Магнолиевые – Magnoliaceae Оборудование и материалы: гербарные образцы магнолии крупноцветной, заспиртованные цветки магнолии. Паспорт семейства Родов – 14 (1), видов – 230 (1). Цветок – * Ca3Co3+3A∞G∞. Опыление – перекрестное жуками (кантарофилия) и самоопыление. Плоды – шишковидные, апокарпные. Семена распространяются птицами (орешковидные плодики – ветром). Жизненная форма – деревья и кустарники, вечнозеленые, реже листопадные. Распространение – субтропики и тропики, центр разнообразия – Юго-Восточная Азия. Важнейшие роды – магнолия, тюльпанное дерево. К семейству относятся древесные или кустарниковые растения, обитающие в субтропических и тропических странах. На Курильских островах растет магнолия обратнояйцевидная (Magnoliahypoleuca), на Кавказе культивируются магнолия крупноцветная (Magnoliagrandiflora) и тюльпанное дерево (Liriodendrontulipifera). Цветки в соцветиях или одиночные, обоеполые, энтомофильные. Тычинки многочисленные. Плоды многолистовки. Задание
Магнолия крупноцветная (рис. 37, а). При отсутствии необходимого для исследования материала ограничиваются рассмотрением гербарного экземпляра, а затем пользуются таблицами и рисунками. Делают описание растения по общей схеме.  Рис. 37. Магнолия крупноцветная (а) и лимонник китайский (б): 1 – цветущий побег; 2 – плодоножка со сборным плодом, ниже видны спирально расположенные следы тычинок, далее следы листочков околоцветника; 3 – диаграмма цветка; 4 – цветущий побег; 5 – плоды; 6 – тычинки; 7 – завязь; 8 – пестичный цветок Вечнозеленое дерево, достигающее до 30 м высоты. Побеги с очередным листорасположением. Листья простые, крупные, цельнокрайние, кожистые, блестящие на коротких черешках. Одиночные крупные обоеполые, правильные, белые, душистые цветки достигают до 20 см в диаметре. Околоцветник круговой 3 – 6-членный. Доли околоцветника одинаковые, наружные – чашечковидные. Цветоложе вытянутое, конусовидное. Многочисленные тычинки располагаются спирально. Верхняя часть цветоложа занято гинецеем. Каждый из многочисленных плодолистиков распола-гаются спирально, образует самостоятельный пестик с двумя семязачатками. Пестик столбика не имеет, и улавливающую пыльцу поверхность (рыльце) занимает верхняя часть краев плодолистика. Формула цветка:*Ca3Co3+3A∞G∞. После цветения листочки околоцветника и тычинки опадают, цветоложе разрастается. Из пестиков развиваются многочисленные плоды-листовки, раскрывающиеся по брюшному шву. Они образуют крупные «шишки», длиной 5 – 7 см и более. Плод магнолии общим обликом несколько напоминает шишку голосеменных. Зарисовывают продольный разрез цветка, плод и диаграмму цветка. Тюльпанное дерево достигает 30 м высоты, листья четырех лопастные, цветки оранжевые, сходные с цветками тюльпана. III.6.1.1.2. Семейство Лавровые - Lauraceae Оборудование и материалы: гербарные образцы лавра благородного (Laurusnobilis), лавра камфорного (Cinnamomumcamphora), коричника (Cinnamomumzeylonicum), авокадо (Perseagratissima), заспиртованные цветки лавра. Паспорт семейства Родов – 30-45 (1), видов – 2500-3000 (1). Цветок – *♂P2+2А 4+4G0; *♀P 2+2А4+4G1. Плод – псевдомонокарпии или ценокарпии: костянки или ягоды. Распространяются животными. Опыление – насекомыми. ЖФР – вечнозеленые деревья, кустарники. Распространение – тропики и субтропики Азии и Америки. Важнейшие роды – лавр благородный, коричник цей-лонский, коричник камфорный, авокадо. Задание 1. Изучить характерные особенности лавра благородного. 2. Проанализировать их вегетативные и генеративные органы. Составить их морфологическую характеристику. 3. Зарисовать их листья, цветки, составить формулы и зарисовать диаграммы. Лавр благородный (рис.38) – двудомное растение. Побеги с очередным листорасположением. Листья широколанцетные, суживающиеся к обоим концам, вечнозеленые, кожистые, ароматные. Сверху они серовато-зеленые, снизу бледно-зеленые, матовые.  Рис. 38. Лавр благородный: а – цветущий побег; б – цветок в разрезе; в – побег с плодами; г – тычинка; д – тычинка с раскрывающимся пыльником Цветки раздельнополые, однополоые, собранные в зонтиковидные соцветия. Околоцветник простой венчиковидный, из 4 сросшихся лепестков. Тычиночный цветок имеет 8 тычинок, расположенных в 2 круга. Пестичные цветки с четырьмя лепестковидными стаминодиями. Завязь верхняя, на дне бокаловидного цветоложа, одногнездная, образованная одним плодолистиком, с одним семязачатком. Плод – черная костянка. Зарисовывают диаграмму цветка, составляют формулу. Из древесины и листьев камфорного лавра (Cinnamomumcamphora) получают камфору. Родина – Китай и Япония. Коричное дерево (Cinnamomumzeylonicum) дает кору - пряность корицу (рис. 39). Формула цветка коричника цейлонского: *P3+3A3+3+3+3G(3). Родина – Южная Индия, Цейлон. Плоды авокадо (Perseaamericana) съедобны, грушевидные темно-зеленые, длиной до 20 см и массой до 600 г, не сладкие, но богаты растительными маслами (до 30%).  Рис. 39. Коричное дерево: а – цветущая ветвь; б – диаграмма цветка; в - продольный разрез цветка III.6.1.1.3. Семейство Кирказоновые - Aristolochiaceae Оборудование и материалы: гербарные образцы копытеня европейского, кирказона обыкновенного; заспиртованные цветки этих растений. Паспорт семейства Родов – 12 (2), видов – 625 (25). Цветок – *↑Р3 A∞G(6). Опыление – перекрестное жуками (кантарофилия) и мелкими насекомыми, самоопыление. Плоды – коробочка. Семена распространяются – муравьями, ветром. Жизненная форма – травянистые растения, лианы. Распространение – субтропики и тропики, очень немногие в умеренных зонах. Важнейшие роды – Aristolochia, Asarum. Задание 1. Проанализировать копытень европейский и кирказон обыкновенный. Составить их описание, руководствуясь общей схемой. 2. Зарисовать побег, продольный разрез цветка и диаграмму цветка. Копытень европейский (Asarumeuropaeum) (рис. 40) – мнтоголетнее травянистое растение с ползучим ветвистым корневищем, находящимся в лесной подстилке. На годичных побегах имеется 3 пленчатые чешуи и 2 темно-зеленых листа. Пластинки листа округло-почковидные (копытообразные), снизу всегда покрыты волосками, цельнокрайние, лоснящиеся, кожистые.  Рис. 40. Копытень европейский: а – цветок в продольном разрезе; б – побег; в - диаграмма цветка Листья сохраняются в течение зимы до весны следующего года, черешки сверху желобчатые. Цветки одиночные, пазушные, на коротких поникающих цветоножках, снаружи опушенные, как и цветоножка. Околоцветник простой, колокольчатый, трехчленный, темно-пурпурово-фиолетовый. Тычинок 12, расположенных кольцом вокруг шести столбиков, которые срослись при основании в бороздчатую колонку. Завязь нижняя. Формула цветка копытня европейского: *P(3)A12G(6). Цветок немного пахнет ванилью. Копытень самоопыляющееся растение. Плод - полушаровидная коробочка. Семена разносят муравьями. Зарисовывают цветок в продольном разрезе и диаграмму. III.6.1.1.4. Семейство Лимонниковые – Schisandraceae Оборудование и материалы: гербарные образцы лимонника китайского, заспиртованные цветки и плоды лимонника, лупа, препаровальные иголки. Паспорт семейства Родов – 2 (1), видов – 45 (1). Цветок однополый – ♂*P3+3+3A∞G0; ♀*P3+3+3A0G∞. Опыление – насекомыми. Плоды – сочная листовка. Распространяются животными и птицами. ЖФР – небольшие деревья, кустарники и лианы. Распространение – юго-восточная Азия, Дальний Восток, юго-восточная часть Северной Америки. Важнейшие роды – лимонник и кадцура. Культурные растения – лимонник. Задание 1. Изучить характерные особенности лимонника китайского. 2. Проанализировать их вегетативные и генеративные органы. Составить их морфологическую характеристику. 3. Зарисовать побег с цветками, составить формулы и зарисовать диаграммы мужских и женских цветков.. Лимонник китайский (рис. 37, б) - деревянистая лиана, достигающая в длину 4 – 8 м при диаметре стебля 1- 2 см. Русское название «лимонник» связано с лимонным запахом, который издают листья и другие части растения. При рассмотрении гербарного образца видно, что листья очередные, овальные или заостренные, цельнокрайние, с клиновидным основанием, с красными черешками. Цветки однополые, белые или розово-белые, ароматные, с восковидными лепестками околоцветника. Растение однодомное. Мужские цветки состоят 3 – 7 тычинок, сросшихся в нижней части нитями. Женские цветки с многочисленными двугнездными пестиками. После цветения цветоложе очень сильно вытягивается и к моменту созревания плода, представляющего собой сочную многолистовку, он приобретает вид гроздевидной кисти, состоящей из нескольких ягодообразных ярко-красных плодиков. Делают описание и рисунки согласно заданию. III.6.1.1.5. Семейство Нимфейные, или Кувшинковые – Nymphaeaceae Оборудование и материалы: гербарные образцы видов из родов кувшинка и кубышка, заспиртованные цветки этих растений, лупа и препаровальные иголки. Паспорт семейства Родов – 6(3), видов – 50(10). Цветок – *Ca 4-12Co∞A∞G(5-∞). Опыление – кантарофилия, у некоторых – клейстогамия. Плоды – синкарпная ягодообразная многолистовка. Семена распространяются птицами, водой. ЖФР – гидрофиты с плавающими на поверхности воды листьями и мощными корневищами. Распространение – пресноводные местообитания всех материков до зоны тундр. Важнейшие роды – Nuphar, Nymphaea, Victoria. Задание
В качестве образца рассматривают кувшинку белую (Nymphaeaalba) (рис. 41) и кубышку желтую (Nupharluteum) (рис. 42). При рассмотрении гербарного образца кувшинки отмечают, что подземная часть представлена корневищем. В нем откладывается запасной продукт – крахмал. От морфологически нижней части корневища отходят придаточные корни, а от верхней – черешки листьев и цветоножки. Кувшинка многолетнее травянистое корневищное водное бесстебельное растение. Листья простые, цельные, цельнокрайние, сердцевидно-округлые, рассеченные базальной выемкой, с длинными черешками. Листовая пластинка кожистая, прочная. Жилки листьев сильно выдаются с нижней стороны листа. Цветки одиночные, очень крупные, сидят на длинной цветоножке. Цветки обоеполые, актиноморфные, с двойным околоцветником. Чашелистиков 4 и они крупнее, чем лепестки, снаружи зеленые, изнутри белые. Венчик состоит из многочисленных крупных белых лепестков, расположенных по спирали и постепенно уменьшающиеся в размерах к центру цветка. Дальше переходят к изучению андроцея и гинецея. Андроцей состоит из многочисленных свободных тычинок – многобратственный. Отмечают, что внутренние тычинки имеют расширенные (крылатые) тычиночные нити – признак примитивной организации. Гинецей состоит из одного пестика. Столбик отсутствует, рыльце расположено на крупной завязи. Стенки завязи срослись с цветоложем. Завязь нижняя.  Рис. 41. Кувшинка белая: а – тычинки; б – цветок; в – цветок с удаленным околоцветником (продольный разрез); г – корневище с листьями; д – гинецей (тычинки удалены); ж – диаграмма цветка Затем разрезают завязь поперек и рассматривают в стереоскопический микроскоп. На разрезе видно много гнезд. Число гнезд, как и число лучей рыльца, соответствует числу сросшихся плодолистиков. В каждом гнезде много семязачатков, расположенных на длинных семяножках и прикрепленных к стенкам гнезд. На основании анализа структуры рыльца и завязи делают вывод, что гинецей синкарпный, из многих плодолистиков, с сидячим рыльцем. Составляют формулу цветка: *Ca4Co∞A∞G(∞). В заключение рассматривают в поперечном и продольном разрезе аэренхиму цветоножки. Отмечают, что на поперечном разрезе четко видны крупные и мелкие воздухоносные полости и делают вывод, что в цветоножке находится мощная аэренхима, через которую осуществляется газообмен. Цветоножка лишена механической ткани, в воде она держится вертикально, а в воздушной среде не способна остаться в вертикальном положении. Зарисовывают схематично поперечный срез. На ночь цветки закрываются и погружаются в воду. После опыления цветки также погружаются в воду, где происходит развитие плодов. Кубышка желтая (Nupharluteum) (рис. 42) распро-странена в реках местах с медленно текучей водой, озерах, прудах и на значительной глубине (3 – 5 м). Это многолетнее травянистое водное растение с толстым, мясистым, покрытым рубцами, слабоветвистым горизонтальным корневищем длиной 3 – 4 м и толщиной 3 – 12 см, снизу с многочисленными белыми шнуровидными корнями, прикрепленными ко дну водоема. Листья с длинными черешками и плавающими, кожистыми, яйцевидно-овальными с глубокосердцевидным основанием, цельнокрайними пластинками до 20 – 30 см в диаметре. Цветки кубышки до 6 см в диаметре, желтые, одиночные. Чашечка состоит из 5 свободных чашелистиков, желтые сверху и зеленые снизу. Многочисленные лепестки оранжево-желтые, преобразованные в узкие нектарники, значительно короче чашелистиков и находят их, отогнув чашелистики. Тычинок много, хорошо видно, что они расположены в нескольких плотных кругах. Многочисленные плодолистики образуют сложную завязь, рыльце многолучевое, число лучей его соответствует числу плодолистиков. Удаляя тычинки, отмечают, что тычиночные нити изгибаются, плотно облегая пестик. Пестик имеет форму кубышки. .  Рис. 42. Кубышка желтая: а – лист; б – цветок; в – пестик; г – короневище; д – лерестки; ж – тычинки Собранные в фазу цветения и плодоношения, отмытые от земли, разрезанные и высушенные корневища дикорастуще-го многолетнего водного растения кубышки желтой (Nupharluteum) используют в качестве лекарственного сырья Почти во всех регионах России кувшинка и кубышка относятся к охраняемым растениям или занесены в Красную книгу. |