Изучения цветка в лаборатории.

Цветки и соцветия мы рассматривали в небольшом количестве ежедневно, но разнообразие цветковых так велико, что нам необходимо собрать еще целый ряд цветущих растений, понаблюдать за опылением и подытожить все, что мы узнали о цветке. Для того, чтобы собрать материал наиболее разнообразный, надо побывать на лугу, огороде, пройти полями и по берегу речки или какого-нибудь другого водоема. Собранные цветущие растения могут послужить материалом для нескольких занятий. Чтобы принести их в лабораторию свежими, необходимо нести эти растения в корзине между влажными полотенцами или в клеенчатом мешке.

После сбора и закладки материала в папки и корзину каждый выберет растение, за опылением которого он будет наблюдать в течении 15-20 минут. Одновременно, если цветки не очень мелкие, можно, рассмотрев бутоны и зрелый цветок, установить, имеются ли приспособления для перекрестного опыления и какие, нет ли приспособлений, защищающих пыльцу от воды. Желательно, чтобы среди собранного материала были колокольчики, клевер, чина луговая, лютики, ромашки, нивяник, кукушкины слезки, Иван-чай, лапчатка прямая, несколько злаков, подорожник средний, цветущие: таволга, валериана лекарственная, василистник, плакун-трава. На полях и огородах соберем соцветия гречихи, картофеля, помидора, льна, цветки огурцов или тыквы.

При рассмотрении цветков необходимо сделать следующее:

1. Цветок каждого из собранных растений надо смотреть в бутоне и зрелом состоянии, чтобы установить, что созревает раньше - тычинки или пестик. Зрелые тычинки узнаются по высыпающейся пыльце, зрелые пестики - по хорошо развившемуся рыльцу. Например, у колокольчиков, Иван-чая и герани зрелое рыльце имеет несколько лопастей, незрелое - имеет вид кисточки. На поверхности зрелого рыльца хорошо развиты сосочки (надо смотреть в микроскоп).

2. Чтобы увидеть разностолбчатость, лучше всего использовать цветки медуницы, незабудок, примул.

3. Исследуя цветок, необходимо установить, как располагаются все части цветка относительно завязи: под завязью - цветок подпестичный, завязь верхняя; над завязью - цветок надпестичный, завязь нижняя и около завязи - цветок околопестичный, завязь средняя.

Необходимо выяснить, имеются ли нектарники, которые могут располагаться на лепестках, внутри лепестковидных шпорцев, у основания тычинок в виде бугорков, на цветоложе (в виде валиков и нектарных дисков), на пестике пол столбиком, на чашелистиках, иногда в нектарники превращаются лепестки и недоразвитые тычинки - стаминодии.

5. Зарисовывая цветок в разрезе, показать и тип завязи, и расположение нектарников, и, по возможности раскрывание пыльцевых мешочков.

6. Подводя итог всему, что наблюдалось при изучении цветка, следует составить несколько сводных таблиц, схемы которых приведены ниже. В вертикальных столбцах даются названия растений с соответствующим признаком.

Соцветия.

Цветки, как правило, собраны в соцветия. По способу ветвления различают два типа соцветий: моноподиальные и симподиальные.

У моноподиальных соцветий (ботрических, рацемозные, неопределенных) распускание цветков идет от основания к вершине или центростремительно, если цветки располагаются в одной плоскости.

Различают простые и сложные моноподиальные соцветия (Рис 12). Соцветия, у которых цветки располагаются на оси первого порядка (иногда в пазухах прицветников) или на цветоножках, называют простыми. К простым моноподиальным соцветиям относят следующие: колос, сережка, початок, кисть, щиток, зонтик, головка, корзинка.

Моноподиальные соцветия называют сложными, если ось первого порядка несет не цветки, а простые соцветия. К сложным моноподиальным соцветиям относят следующие: сложный колос, сложный зонтик, метелка. У симподиальных соцветий (цимозных, верхушечных, определенных) число ветвей определенно и постоянно в рамках вида, а иногда и рода; главная ось не выражена, а образуется ложная ось, состоящая из осей различных порядков; распускание цветков происходит от верхушки соцветия к боковым ветвям, или центробежно, если цветки расположены в одной плоскости, Наиболее часто встречают следующие симподиальные соцветия: монохазий, (завиток, извилина), дихазий, плейохазий (Рис. 11).

Следует также иметь в виду, что в природе часто встречаются сложные или сборные соцветия состоящие из разных типов соцветий, например у ежи сборной (злак), простые 3-5 цветковые колоски собраны в щитки, а щитки в метелку. У пижмы обыкновенной корзинки в щитковидной метелке и т. д.

1 2 3 4

Рис. 11. Схемы цимозных соцветий. 1 - дихазий; 2 - извилина; 3 - завиток; 4 -

плейхазий.

Плоды.

Плоды растений бывают сухими и сочными (Рис.13). К сухим плодам относятся: листовка - одногнездный многосемянный плод, растрескивающийся по брюшному шву (представители лютиковых); боб - одно-, двух- или многосемянный плод, раскрывающийся по брюшному и спинному швам (семейство бобовых); стручок и стручочек очень близки по строению к бобам и отличаются от них тем, что имеют перегородку - семяносец, к которому прикрепляются семена (семейство крестоцветных); орех и орешек - односемянные плоды, нераскрывающиеся, отличаются размерами, орех имеет деревянистый околоплодник; коробочка - многосемянный многогнездный плод, раскрывающийся створками или крышечкой, зубчиками или дырочками (мак, белена, дурман и др.); крылатка и двукрылатка - односемянные сухие плоды, имеющие по краям широкие пленчатые выросты (вяз, клен).

Зерновка характерна для злаков. Представляет односемянный плод, у которого кожистый околоплодник прирос к семени. Если околоплодник не срастается с семенем, то мы имеем дело с семянкой (подсолнечник).

Из сочных плодов чаще всего мы встречаем ягоды, у которых в сочной мясистой мякоти находятся многочисленные семена. При наличии одного или 2-5 семян, заключенных в деревянистые косточки, сочный плод называется одно- или многокосточковой костянкой. Нередко у растений (тут, инжир) можно встретить сочные соплодия.

3. Жизненные формы растений

Растение, как и всякий другой организм, неотделимо от внешних условий, в которых оно существует. Растение особенно сильно зависит от окружающей среды ввиду своей малой подвижности и, в большинстве случаев, очень большой поверхности соприкосновения надземной массы с воздухом, подземной - с почвой.

Вся жизнь растения протекает в постоянной и закономерной перестройке, в тесной зависимости от вечно меняющейся среды обитания.

Наиболее изменчивые, легко приспособляющиеся растения, размножаясь и оставляя потомство, дают материал для отбора и формирования новых организмов. Выживание является следствием закрепления в данных условиях существования полезных для организма признаков. В результате постоянной борьбы наследственности и приспособления и сопутствующего этой борьбе отбора возникает бесконечно многообразные жизненные формы. Рассмотрим некоторые из них.

Рано весной, как только сойдет снег, местами можно встретить едва заметные мелкие растеньица. Вегетативные органы у этих растений очень малы: листья небольшие, стебли короткие (2-3 см. длиною), корневая система развита слабо, но растения быстро зацветают, плодоносят и сразу после созревания семян погибают. Эти однолетние, быстро развивающиеся и мало растущие растительные организмы за кратковременность их существования называют эфемерами. Существование эфемеров этой своеобразной жизненной формы, связано с выработкой ряда приспособлений, закрепленных отбором. К таким приспособлением следует отнести оптимальное прорастание семян при относительно низких температурах, замедленный рост и быстрое развитие. Богаты эфемерами пустыни Казахстана: здесь в апреле на 2-3 недели большие пространства покрываются цветущими эфемерами, относящимся к различным семействам (крестоцветные, лютиковые, лебедовые, бурачниковые и др.). В полупустынях существование эфемеров рано весной обусловлено наличием воды в верхних горизонтах почвы только в это время года.

Другая жизненная форма - эфемероиды. для которых характерны обилие света до появления и развития листьев на деревьях и почва, хорошо защищенная от холода опавшей листвой, а также мощным снеговым покровом. В связи с таким своеобразными условиями существования у эфемероидов закрепились отбором следующие приспособления: подснежный рост и быстрое развитие надземной массы за счет запасов питательных веществ, откладываемых в многолетних подземных побегах-корневищах, клубнях и луковицах.

В пустынях и на высокогорных плато встречаются подушковидные формы растений. Сильные иссушающие ветры, резкие колебания прижимающихся к земле побегов, которые, температуры в течение суток (от 0 до +60 днем) - вот условия, к которым приспособились эти растения.

В таких условиях верхушечная почка под действием иссушающих ветров быстро отмирает, образуется много пазушных стелющихся, в свою очередь сильно ветвятся.

Между сильно ветвящимися и близко расположенными побегами застаивается воздух - менее холодный ночью и более влажный днем, чем окружающий воздух. Таким образом приспособления выражаются здесь в образовании большого количества стелющихся симподиально ветвящихся побегов, в развитии мощной стержневой корневой системы и ярко выраженной ксероморфности надземных органов.

Подушкообразные растения. эфемеры и эфемероиды - все это своеобразные жизненные формы растений, приуроченные к определенному комплексу условий существования. Каждая из этих жизненных форм может быть представлена растениями различных семейств, и каждая из них формировалась в результате

постоянных столкновений наследственности и изменчивости в онтогенезе и закреплялась в филогенезе. Жизненные формы несут на себе отпечаток целого комплекса своеобразных условий существования, отражающихся на внешнем облике растения, на его внутреннем строении и на процессах, протекающих в данном растении. Разнообразие жизненных форм очень велико, мы назвали несколько таких примеров, где приспособления растений к тем или иным условиям существования сразу бросаются в глаза.

Классификация жизненных форм, основанная на том, как приспособлено растение к переживанию неблагоприятного для жизни времени года, является одной из широко распространенных. В этой классификации принимается во внимание, как располагаются и как защищены почки возобновления; она предложена ботаником Раункиером и имеет 5 подразделений жизненных форм. К первым четырем группам относятся растения многократно цветущие и плодоносящие в онтогенезе (поликарпные), к пятой группе относятся растения, один раз цветущие и плодоносящие и затем погибающие (монокарпные). Приводим эту классификацию, так как будем постоянно ею пользоваться.

Криптофиты- или г е о ф и т ы , - травянистые растения, у которых зимующие почки возобновления находятся на подземных побегах или на корнях в почве, у водных растений погружены в грунт водоема (пырей, ветреницы, ландыш, тюльпаны и др.).

Г емикриптофиты- травянистые растения, у которых зимующие почки возобновления находятся близко к поверхности земли и защищенные отмершими растительными остатками и зимою - снегом (одуванчик, земляника, лютики и др.).

Хамефиты- полукустарники, иногда стелющиеся; зимующая почка возобновления несколько приподнята над землей (брусника, клюква, вереск, растения-по душки).

Фанерофиты- деревья, кустарники и лианы с деревянистым стеблем; почка возобновления у этих растений высоко поднята над землей.

Терофиты- однолетние растения; зимующих почек возобновления нет, так как после плодоношения все органы отмирают.

Классификацией жизненных форм по Раункиеру широко пользуются геоботаники и экологи, работающие не только в сезонном, но и в бессезонном влажнотропическом климате.

Эколого-морфологическая классификация жизненных форм

Классификация жизненных форм по Раункиеру перекликается с одной из самых обычных классификаций, включающей обычные представления о внешнем облике растений - эколого-морфологической. Которая основывается на форме роста и длительности жизни вегетативных органов растений, а эти признаки очень тесно коррелируют с положением почек возобновления. Эти категории следующие:

1. Древесные растения, подразделяемые на деревья, кустарники и кустарнички.

Деревья - имеют многолетние надземные побеги с почками возобновления), кустарники (в течении жизни формируется не один-единственный ствол, а несколько или много, существующих бок о бок и постепенно сменяющих друг друга) и кустарнички (миниатюрные кустарники высотой не более 50 см, в среднем 10-30 см., в тундрах, высокогорьях нередко принимая стелющуюся (стланички) и подушковидную форму).

2.Травянистыерастения, подразделяемые на многолетние, двулетние и однолетние травы. У многолетних трав дальнейшее подразделение идет по характеру их многолетних подземных органов (А.Е. Васильев 1978).

3. Промежуточная группа полудревесных растений, включающая полукустарники и полукустарнички.

4. Морфологический анализ цветкового растения

Морфологический анализ растения, т.е. подробное морфологическое описание различных органов растения, дает возможность рассмотреть растение как целый организм, изучить морфологическое разнообразие отдельных органов растения, а так же ознакомиться с методикой определения семейств, рода и вида, которому принадлежит изучаемое растение.

X о д р а б о т ы:

1. Цельные гербарные или живые экземпляры растений, согласно приложенной таблице морфологического анализа растений, подробно описываются и зарисовываются.

2. Соответственно, морфологическому анализу, определяется семейство, род и вид, к которому принадлежит изучаемое растение.

План морфологического анализа цветкового растения

1. ЦВЕТОК - одиночные цветки (пазушные или конечные), или цветки, собранные в соцветие.

2. ЦВЕТОК - однополый, обоеполый; правильный (актиноморфный), неправильный (зигоморфный).

3. СОЦВЕТИЕ- простое, сложное; неопределенного типа: кисть, початок, щиток, сережка, метелка, головка, корзинка, зонтик; определенного типа: дихазий, завиток, извилина.

4. ПРИЦВЕТНИК - величина, форма, окраска.

5.ОКОЛОЦВЕТНИК - двойной ил простой (чашечковидный или венчиковидный); свободнолистная, сростнолистная; простая, двойная, состоящая из чашелистиков и лепестков, опушенная или гладкая.

6. ОКОЛОЦВЕТНИК.

1) Чашечка (Са) - правильная, неправильная: свободнолистная. сростнолистная: простая, двойная; состоящая из чашелистиков; опушенная , гладкая, окраска.

2) Венчик (Со)- правильный, неправильный, свободнолепестный. сростнолепестный.

7. АНДРОЦЕЙ (А) - число тычинок; равные между собой или не равные; сросшиеся между собой или несросшиеся; как срастаются. Положение тычинок относительно лепестков венчика.

8. ГИНЕЦЕЙ (О) - несросшийся (апокарпный), сросшийся (синкарпные: число гнезд; число плодолистиков; количество семяпочек; число гнезд, число пестиков, число столбиков, число рылец; завязь верхняя, нижняя: Зарисовать диаграмму цветка и написать формулу цветка.

9. ПЛОД - сухой, сочный; раскрывающийся, нераскрывающийся; тип плода.

10. СЕМЯ - его форма и размер.