Семейство крестоцветные

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

"Ботаника"

Направление "Лесное дело"

Реферат

На тему: "Семейство крестоцветные"

Выполнила:

Галкина Анастасия

Оглавление

Введение

1. Объём группы и специфика географического распространения

2. Жизненные формы и специфика биоморфологического спектра

3. Типы листорасположения и варианты строения листа

4. Типы соцветий

5. Варианты строения цветка

6. Плод

7. Положение в системе и родственные связи

8. Система группы

9. Значение в природе и жизни человека

10. Разнообразие группы в пределах Тверской области

Заключение

Литература

Введение

Крестоцветные (лат. Cruciferae) или Капустные (лат. Brassicaceae), семейство свободнолепестных двудольных растений. Травы, реже полукустарники и кустарники. Свыше 3 тыс. видов (около 350 родов), главным образом в Северном полушарии. Среди крестоцветных -- овощные (капуста, редька, редис), масличные (рапс), пряные (горчица, хрен), лекарственные (желтушник), кормовые, медоносные, красильные, декоративные растения. Некоторые крестоцветные (сурепка, пастушья сумка, ярутка) -- сорняки. 20 видов в Красной книге России.

Крестоцветные растения распространены повсеместно. Большинство из них -- травянистые: однолетние (редька, сурепка, пастушья сумка, горчица) и многолетние (хрен, лунник) растения. Имеются в семействе и некоторые виды кустарничков, например катран татарский, известный многим как перекати поле.

Объём семейства -- 372 родов и более 4 тысяч видов. Отличительной особенностью семейства является обилие двулетних монокарпичных (то есть цветущих лишь на последнем году жизни) трав.

1. Объём группы и специфика географического распространения

Крестоцветные (Cruciferae) - одно из самых естественных из ныне существующих семейств цветковых растений. Его представители произрастают на всех континентах, за исключением Антарктиды, осваивая практически все известные приемлемые для растений экологические ниши. На данный момент семейство насчитывает до 3500 видов, объединенных в 380 родов, из которых на территории Европейской России произрастает 250 видов, представляющих 76 родов, а на территории Северного Кавказа 239 видов в составе 69 родов. На всей исследованной территории насчитывается 90 родов и 352 вида. Основное разнообразие крестоцветных представлено, главным образом, в умеренных областях Земного шара. Наибольшее их разнообразие отмечается в Ирано-Туранской и Средиземноморской флористических областях и в западных районах Северной Америки. Одна из самых своеобразных групп произрастает в Южной Африке, в Капском царстве (триба Heliophileae).

Крестоцветные успешно приспосабливаются к самым разнообразным местообитаниям. Одни из них приурочены к крайним условиям высокогорий, достигая рубежей

растительности (4500-5700 м над уровнем моря); одни в своем распространении продвигаются далеко на север и характерны для арктических областей; другие являются обитателями пустынь, полупустынь и степей. Широко представлены крестоцветные также в лесах, среди степной растительности, на увлажненных местах и даже в воде, но все же определенно преобладают среди них растения засушливых и сухих местообитаний. Однако, несмотря на такую высокую пластичность в приспособлении к условиям среды, наблюдается относительно небольшое разнообразие жизненных форм. Большинство крестоцветных - однолетние или многолетние травы, есть и полукустарнички, у которых одревесневает нижняя часть стебля.

Кустарники представлены единичными, преимущественно африканскими и макаронезийскими видами, такими, как, например, катран кустарниковый (Crambe fruticosa) на острове Мадейра, достигающий в высоту 2 м, виды рода синапидендрон (Sinapidendron, Макаронезия), гелиофила сизая (Heliophila glauca - Капская область) или фолейола Биллота (Foleyola billotii - Сахара), достигающими в высоту до 1,5-2 м. Такие виды, как гелиофила лазящая (H. scandens), и виды южноамериканского рода кремолобус (Cremolobus) габитуально сближаются с лианами. Многие из высокогорных видов имеют подушкообразную форму, способствующую задержанию тепла.

2. Жизненные формы и специфика биоморфологического спектра

Большинство крестоцветных -- однолетние или многолетние травы, есть и полукустарнички, у которых одревесневает нижняя часть стебля.

Кустарники представлены единичными, преимущественно африканскими и макаронезийскими видами, такими, как, например, катран кустарниковый (Crambe fruticosa) на острове Мадейра, достигающий в высоту 2 м, виды рода синапидендрон (Sinapidendron, Макаронезия), гелиофила сизая (Heliophila glauca -- Капская область) или фолейола Биллота (Foleyola billotii -- Сахара), достигающими в высоту до 1,5-2 м. Такие виды, как гелиофила лазящая (H. scandens), и виды южноамериканского рода кремолобус (Cremolobus) габитуально сближаются с лианами. Многие из высокогорных видов имеют подушкообразную форму, способствующую задержанию тепла.

При изучении биоморфологических особенностей крестоцветных Алтая было проведено исследование путей формирования побеговой системы взрослого растения. Таким образом были выделены четыре основные типа архитектурных моделей с несколькими вариантами. За основу при этом было взято соотношение укороченных (розеточных) и удлиненных побегов.

1. Безрозеточный тип. Розеточная стадия отсутствует: все побеги (в том числе - главный) являются удлиненными, равномерно олиственными, заканчивающимися терминальным соцветием. У некоторых видов вначале образуется небольшая розетка, но очень скоро растягивается.

2. Полурозеточный тип. Хорошо выражена розеточная стадия развития побега; удлиненная дистальная часть побега олиствена. К этому типу относится большинство двулетников (малолетников) и озимых однолетников (одноосная модель). Среди них выделяются две группы видов: гомобластные, у которых форма листьев вдоль побега не меняется или меняется незначительно (Isatis costata C.A. Mey., Erucastrum armoracioides (Czern. ex Turcz.) Cruchet, Thlaspi arvense L.), гетеробластные - со значительным изменением формы листьев вдоль побега

3. Розеточный тип. Побеги с базальной розеткой вегетативных листьев и безлистной цветочной "стрелкой", граница между вегетативной и генеративной частями побега резко выражена: однолетник Subularia aquatica L., многолетники: дерновинные (Cardamine bellidifolia L, Draba ochroleuca Bunge), подушковидные (D. oreades Schrenk).

4. Ложнорозеточный тип. В отличие от безрозеточных многолетников, растения имеют надземные почки возобновления. У этих многолетников развивается плагиотропный удлиненный главный побег, иногда уже на первом году жизни ветвящийся. К концу вегетационного периода длина образующихся междоузлий уменьшается, и на конце травянистого плагиотропного побега фактически образуется розетка листьев (Draba sibirica (Pall.) Thell., Stevenia incarnata (Pall. ex DC.) R. Kam.). У видов, обитающих на подвижных субстратах (каменистых осыпях и т.д.), вегетативный побег в результате непрерывного погребения становится эпигеогенным корневищем, но также с розеткой листьев на верхушке (Chorispora bungeana Fisch. & C.A. Mey., Leiospora exscapa (C.A. Mey.) Dvok, Smelowskia calycina (Steph.) C.A. Mey.). После перезимовки из верхушки этой "розетки" формируется генеративный побег, либо розетка удлиняется, вегетирует еще один сезон (с образованием новой розетки в конце лета) и лишь на третий год зацветает. При этом граница между вегетативной и генеративной частями побега у ложнорозеточных растений выражена иногда очень резко.

3. Типы листорасположения и варианты строения листа

Листья крестоцветных очередные , простые, цельные или рассеченные, лишенные прилистников. Нижние и верхние листья часто различаются по форме и величине, причем нижние часто образуют прикорневую розетку. У некоторых видов наблюдается гетерофиллия. Среди крестоцветных встречаются растения как совершенно голые, так и опушенные простыми или вильчато или звездчато разветвленными волосками. Многолучевые звездчатые волоски зачастую напоминают чешуйки. В опушении участвуют также железистые волоски и так называемые мальпигиевые волоски -- распростертые, двураздельные, прикрепляющиеся серединой. Поэтому крестоцветные растения обычно отличаются своеобразным резким запахом.

4. Типы соцветий

Соцветия также весьма единообразны и специфичны. Обычно безлистные, которые иногда бывают укороченными, почти головчатыми, или же, наоборот вытянутыми, колосовидными. Они представляют собой простые или двойные щитковидные кисти , без конечного цветка. В начале распускания соцветия выглядят как щитки , однако вследствие интеркалярного роста нижние части соцветий приобретают кистевидный облик. У многих представителей соцветия функционируют в течение всего вегетационного периода. В них можно обнаружить и раскрывшиеся плоды, и распускающиеся цветки, и плотные бутоны. Подобный тип соцветия, несомненно, выгоден для растений сорных местообитаний, которых много среди крестоцветных.

Цветки обычно лишены как прицветников, так и прицветничков, не крупные, зачастую очень мелкие, невзрачные, но немало также красиво расцвеченных, придающих растению большую декоративность.

5. Варианты строения цветка

По своему строению они крайне однообразны. Цветки актиноморфные, реже -- зигоморфные, обоеполые, с двойным околоцветником. Чашелистики, расположенные в два круга (по 2), у основания могут быть мешковидными, и в таких случаях в эти вместилища стекает нектар. Лепестков также 4, свободных, расположенных крестообразно (откуда и название крестоцветные). В окраске лепестков преобладают желтый и белый цвета, но нередки также растения с фиолетовыми, розоватыми, вплоть до пурпурных цветками. Лепестки в основном в верхней части более широкие. Они в большинстве случаев цельные или выемчатые, но есть среди крестоцветных также виды с лопастными (североамериканский род вареа -- Warea), перисторассеченными и даже реснитчато-бахромчатыми (у мексиканской орнитокарпы -- Ornithocaгрa, например) лепестками.

Тычинок обычно 6, расположенных в 2 круга. Из них 2 боковые (наружный круг) короткие, 4 срединные более длинные. Иногда срединные срастаются по две своими нитями. В редких случаях все тычинки одинаковой длины или же по 3 разной длины. Число их иногда может сокращаться до 4 и даже до 2 или же, как у долгонога (Macropodium), достигает 10. У ряда видов тычинки снабжены придатками или же их нити разрастаются в виде зубцов и крыльев. Гинецей из 2 плодолистиков. По шву срастания плодолистиков образуется ложная перегородка, делящая завязь на 2 гнезда. Обычно завязь сидячая, но у некоторых видов она сидит на довольно длинном гинофоре (сходство с каперсовыми). Особенности строения семязачатков играют немаловажную роль в систематике крестоцветных. Семядоли обычно плоские, но бывают и вдоль сложенными, как у капусты, реже поперек сложенными, как у гелиофилы (Heliophila), или спирально закрученными ( свербига -- Bunias). По расположению корешка зародыша по отношению к семядолям они бывают краекорешковыми и спинкокорешковыми.

У немногих крестоцветных вместо шести тычинок бывает четыре или две, или, наоборот, больше шести; иногда тычинки внутреннего круга сращены основаниями попарно; редко совсем отсутствуют лепестки. Попарное расположение тычинок внутреннего круга, срастание их, наблюдаемое у некоторых крестоцветных, а также процесс развития этих тычинок, при котором сначала на месте каждой пары закладывается один, в дальнейшем раздваивающийся бугорок, дают основание считать, что внутренний круг андроцея у предков крестоцветных состоял из двух медианных микроспорофиллов, которые впоследствии расщепились вдоль. Некоторые данные говорят о том, что и четыре лепестка крестоцветных есть продукт расщепления двух листочков венчика.

Формула цветка:

6. Плод

Если строением всех остальных органов крестоцветные довольно однообразны, то этого нельзя сказать об их плодах, признаки строения которых наиболее широко используются в систематике семейства. Удлиненные плоды, длина которых значительно превышает ширину, называются стручками, короткие же -- стручочками. И те и другие могут быть раскрывающимися двумя створками или нераскрывающимися. У раскрывающихся плодов после опадания створок на плодоножках остается рамка (как у некоторых каперсовых), перетянутая ложной перегородкой. Большой популярностью, например, пользуются виды лунника (Lunaria), рамки крупных овальных стручочков которого весьма декоративны. У нераскрывающихся стручочков часто створки сильно уплотняются и стручочки становятся ореховидными. Особый интерес представляют двучленные плоды, состоящие из верхнего, всегда нераскрывающегося членика и нижнего раскрывающегося или нераскрывающегося. В одних случаях верхний членик бывает бессемянным, в других нижний, в большинстве случаев оба членика содержат семена. Среди двучленных плодов также различаются стручки или стручочки. Плоды крестоцветных сильно варьируют также по величине, форме створок и различными выростами на них.

7. Положение в системе и родственные связи

Домен: Эукариоты

Царство: Растения

Отдел: Цветковые

Класс: Двудольные

Порядок: Капустоцветные

Семейство: Капустные

Крестоцветные настолько близки к каперсовым, что между ними не всегда легко провести границу. Некоторые роды, например род диптеригиум (Dipterygium), одними ботаниками включается в семейство каперсовые, а другими - в крестоцветные.

Капуста и пастушья сумка, хрен и редька, левкой и горчица внешне мало похожи друг на друга, но принадлежат они к одному многочисленному семейству крестоцветных: цветы этих растений имеют четыре лепестка, расположенных друг против друга - крестообразно.

По утверждению многих ученых, в том числе и Чарльза Дарвина, все существующие ныне культурные виды капусты произошли от одного дикорастущего растения. Это говорит об исключительном свойстве капусты, о редчайшей способности растения к образованию сортов.

Люди познакомились с этим растением в очень давние времена, в конце каменного века. Ученые установили, что росла тогда первобытная капуста по европейскому побережью Атлантическою океана и Средиземного моря. Здесь и теперь на скалистых берегах еще можно встретить дикую капусту, растение с прямым стеблем и не завивающимися листьями. Современные виды капусты -- кочанная, цветная, брюссельская, кольраби даже отдаленно не напоминают первообытную дикарку.

8. Система группы

Многочисленные попытки построения системы семейства крестоцветных не привели к созданию общепринятой системы. Современные системы направлены в сторону укрупнения триб. Наиболее примитивные роды крестоцветных входят в трибу телиподиевых (Thelypodieae). У многих из них плоды сидят на гинофоре и тычинки длинные, выставляющиеся из цветка, что сближает крестоцветные с каперсовыми. Стенлея (Stanleya), имеющая наиболее примитивные черты, своим обликом увязывается с предполагаемым предком крестоцветных. Телиподиевые распространены преимущественно в притихоокеанской части Северной Америки, в частности в области Скалистых гор. Лишь долгоног (Macropodium), произрастающий на Сахалине и на юге Сибири, является единственным представителем трибы вне Американского материка. К Американскому континенту, главным образом к притихоокеанической области Южной Америки и к Центральной Америке, приурочены еще две небольшие трибы крестоцветных -- схизопеталовые (Schizopetaleae) с характерными перисторассеченными или бахромчатыми лепестками и кремолобовые (Cremolobeae) с широко или многократно крылатыми двойчатыми плодами.

Наиболее обширна центральная триба гулявниковых (Sisymbrieae), охватывающая основной родовой и видовой состав семейства. Для гулявниковых характерно сильное варьирование формы плодов, общий план строения которых сводится к раскрывающимся и нераскрывающимся стручкам и стручочкам, как с широкой, так и с узкой перегородкой. Главным центром морфологического разнообразия данной трибы является Ирано-Туранская флористическая область, где насчитывается около 80 эндемичных родов. Будучи широко распространенными в умеренной зоне северного полушария, гулявниковые рядом эндемиков, а также космополитными родами представлены в Америке, Африке, Австралии и Новой Зеландии. Следующая по величине триба -- капустные (Brassiceae), представители которой резко отличаются от остальных крестоцветных двучленными плодами и продольно сложенными семядолями. Основной центр распространения данной трибы находится в засушливых областях Средиземноморья и прилегающих к ним пустынных зонах Африки и юго-запада Азии. Представителей капустных также можно встретить на различных континентах, но это главным образом возделываемые растения или сорняки.

Остальные трибы крестоцветных географически крайне изолированны и гораздо беднее по составу. Одним из необычных крестоцветных является единственный представитель трибы принглеевых (Pringleae) -- кергеленская капуста, у которой также выставляющиеся тычинки и длинное густое колосовидное соцветие. Кергеленская капуста, названная так из-за крупных мясистых прикорневых листьев, обладающих противоцинготными свойствами, произрастает исключительно на субантарктических островах Кергелен и Крозе, расположенных к югу от Индийского океана. Следующие две трибы известны из Капской области. Одна из них -- хамировые (Chamireae) -- представлена лишь одним видом -- хамира двулепестниковая (Chamira circaeoides) с крупными семядолями, которые после прорастания семян не опадают, сильно разрастаются и значительно превосходят по величине стеблевые листья. Вторая южноафриканская триба -- гелиофиловые (Heliophilae) с дважды поперечно сложенными семядолями, не встречающимися у других представителей семейства. Особый интерес среди гелиофиловых представляют виды с древовидными стеблями. Есть среди крестоцветных также сугубо австралийская триба -- стенопеталовые (Stenopetaleae), главной отличительной чертой единственного рода которой -- стенопеталона (Stenopetalon) -- являются нитевидно-линейные, очень длинные лепестки, во много раз превышающие плотно сжатые чашелистики.

9. Значение в природе и жизни человека

Многие крестоцветные, например редька дикая, сурепка обыкновенная, пастушья сумка, ярутка полевая -- хорошие медоносы. Нектаром, образующимся в их цветках, питаются многие насекомые. Листья крестоцветных -- пища слизней, жуков, гусениц, которых, в свою очередь, поедают другие животные.

Дикорастущие крестоцветные часто встречаются среди выращиваемых культур. Поэтому их относят к сорнякам. Они образуют огромное количество семян, всхожесть которых сохраняется в почве в течение ряда лет. Пастушья сумка, например, за одно лето может образовать 2-3 поколения. географический биоморфологический лист соцветие

Пищевое значение. Капуста кочанная -- основное пищевое растение стран умеренных широт. Неоспоримы вкусовые качества таких сортов, как кольраби, цветной капусты и ее разновидности брокколи. Многие местные сорта особо предпочитаются населением отдельных стран. Так, одними из древнейших культурных растений, возделываемых в Китае и Японии, являются капуста китайская (B. chinensis) и капуста пекинская (B. pekinensis). Как овощные растения среди крестоцветных широко известны также различные сорта редьки и редиса (Raphanus sativus), как острые приправы -- хрен (Armoracia rusticana) и горчица сарептская (Brassica juncea). Одной из возделываемых садово-огородных культур является кресс-салат, в больших масштабах выращиваемый на Кавказе. В качестве салата употребляют также ряд дикорастущих крестоцветных, как, например, ложечница (Cochlearia), индау (Eruca sativa), сурепка (Barbarea vulgaris), жеруха (Nasturtium officinale) и многие другие, а пастушью сумку (Capsella bursa-pastoris) уже более 100 лет в Китае разводят как овощ.

Масло горчицы сарептской имеет пищевое применение, главным образом в кондитерской и хлебопекарной промышленности и при изготовлении маргарина и консервов, а порошок (жмых) представляет собой столовую горчицу.

Производственное. Большое хозяйственное значение имеет ряд возделываемых масличных культур: рапс (Brassica napus var. napus), горчица сарептская, горчица черная (Brassica nigra), горчица белая (Sinapis alba), рыжик (Camelina saliva), катран абиссинский (Crambe abyssinica). Из них в умеренных широтах наиболее урожайное масличное растение -- рапс, семена которого содержат до 50% масла. Оно имеет сугубо техническое применение -- его используют при закалке сталей, после специальной обработки оно хорошо вулканизируется, образуя каучукообразную массу (фактис), которую применяют для смягчения твердых каучуков и изготовления карандашных резинок.

Рыжик -- единственное культурное растение среди крестоцветных, дающее полувысыхающее масло. Его используют в мыловарении, для изготовления олифы и как смазочное для тракторов.

Кормовое. Такие ценные кормовые растения, как брюква (Brassica napus var. napobrassica), репа и турнепс (Brassica rapa), также принадлежат к крестоцветным. Кроме того, в качестве зеленых кормов высевают кормовую капусту, рапс и пергу (гибрид рапса и кормовой капусты).

Медицина. Многие крестоцветные благодаря высокому содержанию витаминов, особенно витамина С, имеют широкое применение в народной медицине. В траве некоторых видов желтушника (Erysimum) содержится эризимилактон, который используют в сердечных препаратах. Сильное кровеостанавливающее действие оказывает пастушья сумка -- одно из популярных растений в тибетской и китайской медицине.

Декортавное. В цветоводстве из крестоцветных широко известны различные сорта левкоя (Matthiola incana), а также некоторые виды бурачка приморского (Alyssurn), используемые при оформлении клумб и как бордюрные растения. Многие дикорастущие виды также высокодекоративны, чем заслуживают к себе особого внимания.

10. Разнообразие группы в пределах Тверской области

В садоводстве Тверской области, многие крестоцветные, например, левкои и желтофиоли, известны как важные огородные растения. Некоторые из них доставляют обильную и здоровую пищу человеку.

Основные роды семейства крестоцветных нашего края:

Зубянка (Dentaria), Икотник (Berteroa), Капуста (Brassica), Лунник (Lunaria), Редька (Raphanus), Рыжик (Camelina), Пастушья сумка (Capsella), Хрен (Аrтоrасiа), Резуха (Arabis), Сердечник - (Cardamine), Шильник (Subularia).

В красную книгу Тверской области внесены(на 2002г):

- ЗУБЯНКА ЛУКОВИЧНАЯ (Dentaria bulbifera L.)

- ЛУННИК ОЖИВАЮЩИЙ (Lunaria rediviva L.)

- РЕЗУХА ПОВИСЛАЯ (Arabis pendula L.)

- СЕРДЕЧНИК ИЗВИЛИСТЫЙ (Cardamine flexuosa)

- ШИЛЬНИЦА ВОДНАЯ (Subularia aquatica L.)

Заключение

Выращивание крестоцветных культур является многосторонним фактором повышения эффективности растениеводства, актуальность исследования которых, требует комплексного подхода, включающего технологические аспекты, оптимизацию видового и сортового состава, определения места в севообороте, направленности использования урожая в зависимости от складывающихся условий среды и конъюнктуры рынка.

Литература

Красная книга Тверской области (А.С. Сорокин 2002г)

Ботаника: в 4 т. Т. 4. Систематика высших растений / Под ред. А.К. Тимонина - М.: Академия, 2009.

Дорофеев В.И. Крестоцветные (Сruciferae Juss.) Европейской России // Turczaninowia, 2002.

http://geum.ru/next/refrt-63102.html

http://earthpapers.net/sravnitelnaya-embriologiya-semeystv-poryadka-capparales-hutch-v-svyazi-s-ih-sistematicheskim-polozheniem

http://medbiol.ru/medbiol/botanica/00045f36.htm

http://biofile.ru/bio/19369.html

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biology/2235/Семейство

http://blgy.ru/biology6v/crucials

Размещено на Allbest.ru