Определение растений класса Однодольные

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

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

Задания:

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

2. Зарисовать цветущее растение.

3. Зарисовать цветок и составить его формулу.

4. Определить растение, кратко записывая путь определения.

Семейство Лилейные – Liliaceae

Краткое описание семейства

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

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

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

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

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

Цветки:

1) актиноморфные, обоеполые;

2) околоцветник простой венчиковидный, трёхчленный;

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

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

Формула цветка: *P₃₊₃A₃₊₃G ₍₃₎

Цветки энтомофильные.

Плод – коробочка или ягода.

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

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

Семейство Злаковые – Poaceae

Краткое описание семейства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

А – схема; Б - диаграмма

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

9 – андроцей

Цветки:

1) мелкие, циклические, обоеполые, реже однополые;

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

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

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

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

Формула цветка: На происхождение отдельных частей цветка злака не существует единой точки зрения. Поэтому и формула злаков может даваться по-разному: ↑P₍₂₎₊₂A₃G ₍₂₎ или *Р_оА_зG ₁.

Цветки анемофильные.

Плод - зерновка с хорошо выраженным крахмалистым эндоспермом.

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

Семейство Осоковые – Cyperaceae

Краткое описание семейства

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

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

Жизненные формы. Преобладают многолетние (реже однолетние) травы.

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

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

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

Цветки (расположены в пазухах кожистых чешуевидных листьев):

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

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

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

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

Формула цветка: *P_{6 или 0}А₃ G _{2 или 3}.

Цветки анемофильные.

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

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

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

Семейство Орхидные – Orchidaceae

Краткое описание семейства

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

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

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

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

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

Цветки:

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

2) околоцветник двойной, трёхчленный;

3) чашечка из трёх свободных чашелистиков;

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

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

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

Цветки опыляются насекомыми и птицами.

Формула цветка: ↑Ca₃Co₃A_3-1G₍₃₎;

Плод - коробочка с мелкими многочисленными семенами, распространяемыми ветром.

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