Отдел цветковые: общая характеристика

Размножение и продолжительность жизни

Цветковые в основном размножаются семенами.

Сначала внутри цветка семя созревает и накапливает питательные вещества. После попадания пыльцы в цветок происходит оплодотворение. Семя постепенно превращается в плод. Внутри него образуются новые семена, которые пока надёжно защищены тканями плода от преждевременного распространения. Когда придёт время, семя упадёт на землю и прорастёт в новое растение.

Размножение цветковых растений.

Также цветковые могут размножаться побегами и корнями.

По продолжительности жизненного цикла они могут быть:

однолетними,
двулетними,
многолетними.

Независимо от срока своей жизни, каждое покрытосеменное растение обязательно цветёт хотя бы один раз.

Цветущая яблоня радует глаз и источает чудесный аромат, а спелые яблоки полезны для здоровья.
Фото: flickr.com/narujen

Строение и размножение

Цветковое растение состоит из корня и побега. Побег – это стебель, листья, почки. Из почек вырастают цветы.

Строение органов у цветковых достигает наибольшей сложности.

Процесс полового размножения покрытосеменных растений начинается с опыления.

Пыльца переносится с тычинок на пестик.

Опыление бывает перекрестным и самоопылением. Фиалки и арахис способны опыляться еще в не распущенном цветке одного и того же растения.

Большинство самоопыляющихся цветковых опыляются в пределах одного растения.

Покрытосеменные растения опыляются двумя способами.

Второй вид опыления — перекрестный. Пыльца переносится с тычинок мужских растений на пестики женских. Растения, опыляемые таким способом более жизнеспособны, поскольку происходит обмен генами.

Цветковые растения в процессе длительной эволюции выработали различные приспособления для эффективного опыления.

Пыльца переносится с помощью насекомых – биотический способ. Ветер и вода также могут стать опылителями. Это называется абиотическим способом опыления.

При искусственном опылении пыльцу переносит человек.

Покрытосеменные отличаются двойным оплодотворением.

Оно состоит из нескольких этапов:

клетки пыльцы прикрепляются на рыльце пестика;
развиваясь и прорастая, они превращаются в пыльцевую трубку, которая прорастает в завязь;
из пыльцевой трубки выделяется спермий и срастается с яйцеклеткой завязи;
другой спермий соединяется с ядром центральной клетки зародыша;
в результате оплодотворения образуется зигота.

Зигота делится и превращается в зародыш, центральная клетка превращается в эндосперм с запасом питательных веществ.

К завязи притекают питательные вещества, формируется спелый плод. Околоплодник защищает семена.

Watch this video on YouTube

Для цветковых возможно и вегетативное размножение, то есть с помощью корней, побегов или листьев.

Общий план строения

Основные органы, которые имеет каждый представитель данной группы, — это те, что характерны для всех высших растений: корень, стебель, листья. Дополнительной структурой, обеспечившей покрытосеменным возможность не зависеть от воды для процесса размножения, стал цветок.

Части цветка: прилистники, цветоложе, цветоножка, венчик из лепестков, завязь, пестик, рыльце пестика, тычинки. Все перечисленные структуры имеют значение как репродуктивные органы, а также те, которые в дальнейшем преобразуются в плод, защищающий семя до полного созревания.

Люди ценят цветы растений за необыкновенную красоту и нежность, приятный аромат. Используют их целебные свойства, извлекая полезные экстракты, выращивают с целью получения в будущем сочных и вкусных плодов.

Для самих растений цветок — полезный важный орган, который избавил их от водной зависимости во время размножения, ведь теперь это делается с помощью двойного оплодотворения. Плоды дают защиту и оберегают семена, а также участвуют в их рассеивании при поедании животными, это также большой плюс, выделяющий строение покрытосеменных среди других растений.

Разное строение цветков, многообразие их форм позволяет увеличивать способы опыления, что также способствует широкому распространению и расселению растений.

На какие классы делятся

Любой крупный отдел растений делится на соответствующие классы. Конечно, покрытосеменные не являются исключением. Эксперты выделяют здесь классы двудольные и однодольные. Чем они отличаются и как их опознать? Расскажем и об этом.

По внешним признакам растения определить, к какому классу оно относится, довольно сложно – нужно знать ряд свойств и особенностей, а также помнить о многочисленных исключениях, которые здорово усложняют классификацию. Гораздо проще посмотреть именно на семя, из которого выросло растение.

Например, покрытосеменные класса однодольные имеют цельные семена, не разделенные напополам. Именно сюда относится большинство трав – живут они недолго, зато быстро размножаются, за считаные недели достигая максимального размера. Корневая система мочковатая, но не слишком долговечная, располагающаяся неглубоко от поверхности земли. Цветки в большинстве случаев имеют количество лепестков, кратное трем или, значительно реже, четырем. Но никогда не бывает, чтобы их число делилось без остатка на пять.

Совсем другое дело – класс двудольные. Семя у них, как понятно, разделено на две части и имеет небольшой зародышевый корешок. Корневая система стержневая – более прочная, способная проникать в глубину на несколько метров. Сюда можно отнести не только многие виды трав, но и большинство деревьев, кустарников

Обратите внимание на цветок – он должен иметь количество лепестков, делящееся на четыре или пять без остатка

Классификация цветковых растений

Цветковые — это настолько большая группа с огромным количеством семейств, родов и видов, что отдельному систематику невозможно изучить и классифицировать все их одновременно. В 1980-е и 1990-е годы в США наиболее широко использовалась монография всего отдела и комплексная система классификации цветковых растений, разработанная доктором Артуром Кронквистом из Нью-Йоркского Ботанического сада. С тех пор исследования ДНК, биохимии и анатомии цветковых подтвердила некоторые его предположения, а другие опровергла.

В настоящее время существует два широко используемых справочных издания — это Систематика растений, с филогенетическим подходом (3-е издание) W. S. Judd et Аль., и систематика растений Майкла Симпсона. Их подход является основой для применяемого нами деления покрытосеменных

Также из специализированных изданий важное значение имеет филогенетический подход к систематике покрытосеменных растений (APG), которое является результатом совместной работы многих учёных, их классификацию можно найти на веб-сайте Ботанического сада Миссури, www.mobot.org/MOBOT/research/APweb/

Покрытосеменные растения: общая характеристика

Свое название представители данной группы получили за способность укрывать семена мягкими или твердыми тканями плода. Ведь на месте цветка, который является визитной карточкой таксона, формируются самые разнообразные по форме и размерам, окраске и пищевой ценности структуры. Их называют плодами.

Само растение — это побег, уходящий в землю корневой системой и имеющий цветок, стебель и листья. Репродуктивный орган, характеризующийся особенным строением и позволяющий приспосабливаться к любым местам обитания и завоевывать новые территории для расселения, — это и есть цветок.

Более прогрессивное строение, появившиеся в ходе эволюции особенности и приспособления позволили вытеснить представителей голосеменных, мохообразных и папоротниковидных. Сегодня во флоре нашей планеты господствуют красивые, яркие, разнообразные по жизненным формам покрытосеменные растения. Примеры их можно приводить очень долго, ведь одних только родов здесь более 13 тысяч. Кратко можно сказать так: все растения, имеющие цветок, — это покрытосеменные.

Классификация

История понятия

Ботанический термин «Angiospermae» предложил Пауль Герман в 1690 году, термин был составлен из греческих слов ἀγγεῖον (вместилище, сосуд, полость) и σπέρμα (семя). Так Герман называл один из главнейших отделов растительного царства, включавший в себя растения, обладающие заключёнными в капсулы семенами. Gymnospermae же по Герману являлись цветковыми растениями, чей шизокарпичный или единственный цельный плод считались семенами с отсутствующими покровами. Сам термин и его антоним были подхвачены Карлом Линнеем, который использовал их в похожем, но более ограниченном смысле — для названий порядков своего класса Двусильных (Didynamia). В своём современном значении эти термины начали использоваться после того как Роберт Броун в 1827 году установил существование истинно голых семязачатков у Cycadeae и Coniferae, присвоив им название «Gymnospermae». С этого времени термин «Angiospermae» стал использоваться различными авторами, иногда с разными вариациями, для обозначения одной из подгрупп в пределах двудольных растений (разделение «явнобрачных» растений на бессемядольные, однодольные и двудольные получило широкое распространение несколько раньше).

Однако, после того как Вильгельм Хофмейстер описал процессы, происходящие в зародышевом мешке цветковых растений (1851 год), и сопоставил их с оплодотворением тайнобрачных, стало ясно, что Gymnospermae представляют собой группу, совершенно отличную от Angiospermae. В результате понятие «покрытосеменные» постепенно стали рассматривать как синоним понятия «цветковые», и, соответственно, двудольные (Magnoliopsida, или Dicotyledones) и однодольные (Liliopsida, или Monocotyledones) — как подгруппы в составе Angiospermae. В этом значении понятие «покрытосеменные» (Angiospermae) используется и по сей день.

Благодаря постоянному пересмотру взглядов на родство цветковых растений, внутренняя систематика этой группы подвергалась и подвергается изменениям. Две широко используемые, хотя и несколько устаревшие, системы цветковых растений — система Тахтаджяна и система Кронквиста, не отражают филогению таксона. Таким образом, классификация цветковых растений сейчас активно дорабатывается и исправляется.

Отдел цветковых растений традиционно подразделяется на 2 класса — Magnoliopsida (двудольные) от названия рода Magnolia и Liliopsida (однодольные) от названия рода Lilium. Используются также и традиционные названия этих таксонов — Dicotyledones и Monocotyledones. Происхождение этих названий связано с тем, что представители Dicotyledones обычно имеют две семядоли в семени (у некоторых видов может быть одна, три или четыре), тогда как у представителей Monocotyledones семядоля всегда одна.

Имеется целый ряд современных систем классификации цветковых растений. Классы двудольных и однодольных могут подразделяться на подклассы, те, в свою очередь, на порядки (иногда объединяемые в надпорядки), семейства, роды и виды со всеми промежуточными категориями.

Класс Двудольные

В классе Двудольные (Magnoliopsida, или Dicotyledones) описано 6 подклассов, 128 порядков, 418 семейств, приблизительно 10 000 родов и около 199 000 видов растений.

Выделяют подклассы (клады) [источник не указан 3046 дней]:

Подкласс 1. Magnoliidae — Магнолиды
Подкласс 2. Hamamelididae — Гамамелидиды
Подкласс 3. Caryophyllidae — Кариофиллиды
Подкласс 4. Dilleniidae — Дилленииды
Подкласс 5. Rosidae — Розиды
Подкласс 6. Asteridae — Астериды

Класс Однодольные

В класс однодольных растений (Liliopsida, или Monocotyledones) включаются 5 подклассов, 37 порядков, около 125 семейств, более 3000 родов и около 59 000 видов.

Выделяют подклассы[источник не указан 3046 дней]:

Подкласс 1. Alismatidae — Частуховые
Подкласс 2. Liliidae — Лилииды
Подкласс 3. Commelinidae — Коммелиновые
Подкласс 4. Arecidae — Пальмовые
Подкласс 5. Zingiberidae — Имбирные

Примеры жизненных форм покрытосеменных растений

Деревья отличаются наличием ствола и высокорослостью.

Жизненные формы у цветковых разнообразны.

У кустарников ствол ярко не выражен и малозаметен среди системы ветвей (примеры: смородина, сирень, акация, малина).

Все они имеют листья, состоящие из листовых пластин. Большая площадь листовых пластин ускоряет все главные процессы растений: фотосинтез, испарение влаги, дыхание. Повышается эффективность этих процессов.

При наступлении неблагоприятных условий (засухи или низких температур) листья опадают. Процесс листопада позволяет сохранить жизнь растению в неблагоприятный период.

Кустарнички отличаются маленькими размерами, встречаются в условиях тундры, на болотах и высоко в горах (примеры: толокнянка, линнея северная, зимолюбка, все болотные ягоды).

Полукустарнички и полукустарники ежегодно обновляют свои побеги (примеры: вероника, лапчатка, тимьян).

Травы, плодоносящие в течение нескольких лет (многолетние), делятся на виды по форме корней:

стержнекорневые (бобовые, люцерна);
кистекорневые (буквица, подорожник);
коротко-корневищные (овсяница, мятлик, полевица тонкая);
длиннокорневищные (зубовка, вейник);
клубневые (нарциссы, тюльпаны);
луковичные (гиацинт, чеснок).

Один раз за жизнь плодоносят травы однолетние (горох, укроп).

Удивительно, но укроп тоже является покрытосеменным растением.

Еще одна группа — водные покрытосеменные. Они бывают: прибрежные, полупогруженные, плавающие и подводные.

Примечания

Бекетов А. Н. Голосеменные // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Ботаника. Учебник для вузов: в 4 тт. = Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. Begründet von E. Strasburger, F. Noll, H. Schenck, A. F. W. Schimper. / 35. Auflage neubearbeitet von Peter Sitte, Elmar W. Weiler, Joachim W. Kadereit, Andreas Bresinsky, Christian Körner / П. Зитте, Э. В. Вайлер, Й. В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кёрнер; на основе учебника Э. Страсбургера ; пер. с нем. Е. Б. Поспеловой, К. Л. Тарасова, Н. В. Хмелевской. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — Т. 3. Эволюция и систематика / под ред. А. К. Тимонина, И. И. Сидоровой. — С. 15. — 576 с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-7695-2741-8 (рус.). ISBN 978-5-7695-2746-3 (Т. 3) (рус.), ISBN 3-8274-1010-X (Elsevier GmbH) — УДК 58(075.8)
Hamilton, Alan & Hamilton, Patrick (2006), , L.: Earthscan, с. 2, ISBN 978-1-84407-083-1
(недоступная ссылка). Дата обращения 25 мая 2012.
Фёдоров А. А., Тахтаджян А. Л. и др. Жизнь растений. Том 5(1). Цветковые растения — М.: Просвещение, 1980. — с. 117—127.
Смирнов А. В. Мир растений. Рассказы о саксауле, селитрянке, баобабе, березах, кактусах, капусте, банксиях, молочаях и многих других широко известных и редких цветковых растениях. — М.: Молодая гвардия, 1979. — с. 14-18

Отличительные признаки

Конечно, самым важным и надежным новшеством для цветковых стало формирование цветка. Однако не только этот, но и другие признаки покрытосеменных выгодно подчеркивают и подтверждают их массовое преобладание среди представителей флоры. Такие, например, как:

Наличие более совершенной проводящей системы, включающей ситовидные элементы луба и флоэмные ткани. Это позволяет более быстро транспортировать необходимые минеральные вещества и воду, а также продвигать органические вещества к нужным частям растения с целью их дальнейшего запасания.
Защита семенных структур околоплодником, часто толстой мякотью плода.
Многообразие способов опыления (ветром, насекомыми, животными, птицами, самоопыление, перекрестное опыление и другие).
Репродуктивные органы (гаметофиты) способны развиваться быстро и просто, находятся под надежной защитой самого растения-спорофита.
Биохимический состав тканей. Многие представители содержат ядовитые вещества, алкалоиды, флавоноиды, фитонциды и так далее, которые предотвращают поедание их животными и не позволяют подавлять их рост другим растениям.
Строение покрытосеменных подразумевает существование их в разных жизненных формах — деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, травы, лианы.

Такие отличительные особенности делают данную группу растений очень популярной, выносливой, приспособленной и широко расселенной

А также нужной и важной для человека и его хозяйственной деятельности

Типы соцветий

Цветки могут быть одиночными, завершающими побег. Часто они собраны в соцветия. Соцветие — это побег или система побегов, несущих цветки. В соцветиях цветки выходят из пазух кроющих листьев (прицветников).

Соцветия можно разделить на две группы: моноподиальные (рацемозные, ботрические, неопределенные) и симподиальные (цимозные, неопределенные). У моноподиальных соцветий самые молодые цветки находятся в центре или на верхушке соцветия. У симподиальных соцветий первый верхушечный цветок заканчивает главную ось соцветия и дальнейшее развитие соцветия идет за счет развития боковых осей первого порядка, затем второго и т. д.

Моноподиальные соцветия могут быть простыми (цветки сидят непосредственно на главной оси соцветий) или сложными (цветки сидят на разветвлениях главной оси соцветий).

К простым моноподиальным соцветиям относятся: кисть — цветки расположены на удлиненной оси, имеют цветоножки (черемуха); колос — сходен с кистью, но цветки сидячие (подорожник); початок — колос с толстой мясистой осью (кукуруза); головка — сходна с кистью, но главная ось очень сильно укорочена, цветки кажутся сидячими (клевер); щиток — сходен с кистью, но отличается тем, что нижние цветки имеют длинные цветоножки, в результате цветки располагаются почти в одной плоскости (груша); корзинка — цветки всегда сидячие, расположены на сильно утолщенном и расширенном конце укороченной оси соцветия (представители семейства Сложноцветных); зонтик— главная ось соцветия сильно укорочена, боковые цветки сидят на ножках одинаковой длины (лук).

К сложным моноподиальным соцветиям относятся: сложный колос — на главной оси сидят элементарные колоски (пшеница); метёлка, или сложная кисть — на главной оси на разной высоте развиваются боковые ветви, в свою очередь ветвящиеся и несущие цветки или небольшие простые соцветия (сирень); сложный зонтик — отличается от простого тем, что оси его заканчиваются не цветками, а простыми зонтиками (морковь); сложный щиток — главная ось представляет собой щиток, а боковые — корзинки (тысячелистник).

К симподиальным соцветиям относятся: монохазий (подразделяют на извилину и завиток); дихазий, или развилина, и плейохазий, или ложный зонтик. Монохазий — ось каждого порядка дает только одну ветвь с цветком. В завитке все цветки направлены в одну сторону (незабудка). В извилине боковые оси с цветком отходят поочередно в две противоположные стороны (гладиолус). Дихазий — ось каждого порядка дает две ветви. Распускание соцветия начинается с верхушечного цветка, а непосредственно под ним находятся два боковых цветка второго порядка, а из пазух двух последних возникают цветки третьего порядка и т. д. (представители семейства Гвоздичных). Плейохазий — из каждой оси, несущей верхушечный цветок, выходит более двух ветвей, перерастающих главную ось (молочай).

Класс Двудольные растения

Включает в себя покрытосеменные растения, примеры которых практически каждый имеет у себя дома в виде горшечных цветов. Это фиалки, бегонии, спатифиллюмы, фикусы. Из садово-огородных все Розоцветные и Пасленовые, Крестоцветные и Мотыльковые, Сложноцветные — шиповник, томаты, огурцы, картофель, капуста, виноград, баклажан, гречиха и многие другие. Среди древесных форм также есть цветковые растения, примеры: дуб, ясень, клен, липа, береза и так далее. Хозяйственно важные представители, источники ценного сырья: хлопчатник, лен, джут, гевея, коричное дерево, конопля, лавр и многие другие.

Всего Двудольные насчитывают свыше 170 тыс. видов, что составляет приблизительно 75 % от всех цветковых. В их классификацию входит 360 семейств, объединенных в 60 порядков из 7 подклассов.

Классы цветковых растений

Вскоре после происхождения цветковые разделились на две линии и в настоящее время почти все относятся к однодольным или двудольным. Но ни один отдельный признак не является присущим только одной из этих групп, всегда встречаются исключения.

В общем, у однодольных, как следует из их названия, в семени присутствует одна семядоля. Другие признаки однодольных:

удлинённые или лентовидные листья с параллельным или дуговатым жилкованием (лилии, ирисы);
сосудистые пучки в стебле расположены по всему стеблю, а не одним кольцом;
стебли не имеют вторичного роста и не одревесневают, за исключением некоторых аномалий;
части цветка расположены группами, кратными трём.

Двудольные более разнообразны и включают большее число семейств, родов и видов. Они содержат две семядоли в семени, а также:

листья с сетчатым жилкованием;
сосудистые пучки стебля, расположенные в одном кольце;
имеют разнообразные жизненные формы, так как способны ко вторичному утолщению. Среди них есть древесные, травянистые, суккулентные и другие видоизменённые растения;
количество частей цветка чаще равно 5, реже 4, очень редко 3.

Оказалось, что расхождение между однодольными и двудольными произошло не сразу. На ранней стадии покрытосеменные разделялись на большее число групп, которые теперь называют базальными покрытосеменными. Это не новооткрытые виды, а те, что ранее относили либо к однодольным, либо к двудольным, но поздние исследования их ДНК показали, что они репродуктивно отделились от них очень рано. Розеткосодержащие покрытосеменные амбореллы и австробэйлии очень похожи на двудольные, но имеют и общие с однодольными признаки. Поэтому можно создать отдельную группу, в которую входят некоторые потомки общих предков, но исключают другие. То есть все базальные виды теперь не относятся ни к однодольным, ни к двудольным.

Цветок австробэйлии

Аналогично и кувшинки имеют многие сходные с однодольными признаки, но классифицировать их как однодольные означало бы создать монофилетическую группу.

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, или ЦВЕТКОВЫЕ

Покрытосеменные (Цветковые) — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является; 1) наличие цветка в качестве органа полового размножения 2) замкнутого вместилища у семяпочки (а затем и у происшедшего из неё семени, откуда и появилось название покрытосеменные), 3) двойное оплодотворение.

Покрытосеменные представлены: деревьями, травами и промежуточными формами — кустарниками и кустарничками.

Общая характеристика Цветковых растений:

древесные, кустарниковые и травянистые формы
однолетние, двулетние и многолетние растения
более 250 000 видов
повсеместное распространение (на всех континентах и во всех средах обитания)
семенное и вегетативное размножение
генеративные органы — цветки
после двойного оплодотворения происходит развитие семени с запасом питательных веществ; семя защищено околоплодником и находится внутри плода

Широкое распространение и разнообразие строения цветковых растений обусловлено приобретением ими в процессе эволюции ряда прогрессивных черт:

наличие цветка — органа, совмещающего функции полового и бесполого размножения;
образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки и предохраняющей их от действия неблагоприятных условий среды;
двойное оплодотворение, в результате которого образуется триплоидный (а не гаплоидные, как у голосеменных) эндосперм;
редукция гаметофита: мужской гаметофит — пыльцевое зерно состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной (генеративная делится, образуя два спермия). Женский гаметофит состоит из 8 клеток зародышевого мешка.

Классы Покрытосеменных (Цветковых)

Выделяют два класса цветковых растений: однодольные и двудольные.

Признаки двудольных растений:

Зародыш имеет 2 семядоли, прорастающие надземно, с 3 проводящими пучками.
Лист на черешке с сетчатым или ветвящимся жилкованием.
Проводящая система состоит из одного кольца проводящих лучков, с камбием; во флоэме присутствует паренхима; кора и сердцевина дифференцированы.
Корневая система стержневая, зародышевый корешок развивается в славный корень.
Жизненные формы древесные и травянистые.
Цветок имеет число элементов, кратное 5 или 4.

Признаки однодольных растений:

Зародыш с одной семядолей, прорастающей подземно, имеет два главных проводящих лучка.
Лист без черешка, с параллельным или дуговым жилкованием, с влагалищным основанием.
Проводящая система состоит из многих отдельных пучков; камбий отсутствует; паренхима во флоэме отсутствует; кора и. сердцевина не имеют четкой дифференциации.
Корневая система мочковатая, зародышевый корешок рано отмирает, заменяясь системой придаточных корней.
Жизненные формы травянистые, некоторые древесные формы вторичны.
Цветки имеют число элементов, кратное 3, реже 4.

Основные различия между Двудольными и Однодольными