Горох, соя, душистый горошек, чечевица, арахис, соя... Названия этих растений известны всем. В нашей статье мы рассмотрим особенности строения вегетативных органов и формулы цветка бобовых.

Общая характеристика семейства

Бобовые или мотыльковые растения относятся к классу двудольные. Систематики насчитывают их в природе более 20 тысяч видов. Большинство из них - ценные пищевые и кормовые культуры. Особое значение имеет способность некоторых видов фиксировать атмосферный азот. Бобовые представлены всеми жизненными формами: травами, кустарниками и деревьями. Как правило, с на стебле. Цветок бобовых является систематическим признаком.

Условные обозначения

В ботанике существует такое понятие как формула цветка. Она представляет собой условные обозначения частей этого генеративного органа. Цифры в этом ряду обозначают количественные показатели элементов генеративного органа.

Расшифровывается они следующим образом:

• Ч - чашечка. Она представляет собой совокупность чашелистиков, окружающих цветоложе.
• В - венчик. Это все лепестки цветка.
• О - околоцветник. В его состав входят чашечка и венчик.
• Т - количество тычинок.
• П - число пестиков.

Формула цветка бобовых растений

Теперь расшифруем это сочетание символов на конкретном примере. Формула цветка мотыльковых или бобовых растений имеет следующий вид: Ч5 Л1+2+(2) Т (9+1) П1. Такая структура визуально напоминает кораблик или бабочку. Это и обусловливает название мотыльковые.

Итак, околоцветник представителей этого семейства состоит из пяти чашелистиков и лепестков. Строение последних дифференцировано. Самый верхний лепесток имеет большие размеры по сравнению с остальными. Его называют "парус". По обе стороны находятся боковые лепестки - "весла". Оставшаяся пара срастается по нижнему краю. Так формируется "лодочка". У бобовых один пестик. Тычинок в одном случае может быть десять, в другом - девять из них срастаются между собой, а одна остается свободной. Лепестки иногда еще называют бабочкой с крыльями.

Тип цветка

Формула цветка бобовых несет и дополнительную информацию. Такие структуры являются обоеполыми. Это значит, что цветки имеют пестик и тычинки. Они могут быть одиночными - крупными с яркими и широкими лепестками.

Еще одна из характерных черт - это симметрия. По данному признаку цветки бобовых являются неправильными или зигоморфными. Это означает, что через них можно провести единственную вертикальную плоскость.

В ряду случаев у представителей этого семейства происходит формирование соцветий. Иногда формула цветка которых была приведена выше, формирует соцветия. Это может быть кисть, головка или метелка.

Опыление и формирование семян

Формула цветка бобовых свидетельствует о некоторых его различиях у разных видов семейства. Эти особенности определяют и способ опыления. К примеру, у клевера каждый лепесток закручен в длинную трубочку. Поэтому его могут опылять только шмели, имеющие специальный хоботок. Бобовые привлекают также пчел и бабочек. У гороха, люпина, астрагала, вики происхо-дит самоопыление.

Особенностью семян бобовых является отсутствие эндосперма - запасного питательного вещества. Это растения класса двудольные. Поэтому их зародыш состоит из двух семядолей, зачаточного стебелька, корешка и почечки, которая содержит зачатки первых листьев. Снаружи находится защитная кожура. Семядоли повернуты друг к другу плоскими сторонами. Они соединены в одной из частей. В этом месте и расположены зачаточные органы.

Запас веществ заключен непосредственно в семядолях. Ученые доказали, что люпин можно вырастить даже из семян, которые долгое время пролежали в мерзлоте. А для фасоли характерно подземное прорастание. В биологическом смысле это очень выгодно, поскольку обеспечивает защиту от животных, перепадов температуры.

Плоды и семена

Плод этого семейства называется боб. Развивается он из плодолистика. Боб является сухим многосемянным. После созревания он раскрывается по шву между двумя створками. На них находятся семена. В отличие от стручка, внутри боба нет вертикальной перегородки.

Семена бобов издавна употребляются в пищу. Горох и фасоль содержат большое количество белков, а соя и арахис - растительных масел. Клевер и люцерна являются незаменимыми поскольку отличаются большой питательной ценностью. Большое значение эти растения имеют и в качестве медоносов. Белая и желтая карагана, а также мимоза - известные декоративные виды.

Значение

Побеги бобовых - ценное зеленое удобрение. Их припахивают и оставляют на поверхности почвы, что способствует ее обогащению органикой и улучшает структуру. В фармацевтической промышленности в качестве сырья используется солодка, донник, белая акация. Среди древесины самым ценным является сандаловое дерево.

Только на корнях бобовых поселяются клубеньковые бактерии. Это особый вид, который способен усваивать атмосферный азот. В чем польза таких организмов? Азот является необходимым элементом для формирования стебля и листьев. И в воздухе этого вещества достаточно - до 78 %. Но растения не могут поглощать атмосферный азот. Клубеньковые бактерии переводят его в форму, которая растворяется в воде и может всасываться из почвы корнями. Существование этих организмов взаимовыгодное: бактерии обеспечивают растения азотом, а взамен получают минеральные питательные вещества.

Итак, формула цветка бобовых имеет вид Ч5 Л1+2+(2) Т (9+1) П1. Такая структура состоит из пяти плодолистиков и такого же количества лепестков. Последние отличаются размерами и формой. В результате цветок бобовых имеет неправильную форму и является зигоморфным. Это значит, что через него можно провести только одну ось симметрии. Такой тип симметрии называется зигоморфным. Визуально цветок бобовых растений напоминает лодочку с веслами и парусом или бабочку. Это обусловливает второе название этого семейства - мотыльковые. Все цветки бобовых обоеполые. Они имеют один пестик. А количество тычинок равно десяти. У некоторых из них девять из них срастаются, а одна остается свободной.

Класс двудольные. Семейство бобовые (мотыльковые)

Почему семейству дали название «мотыльковые»? Почему мотыльковые - хорошие соседи для всех культур? Может ли растительная пища быть богатой белком?

Общие признаки семейства мотыльковые. Это большое семейство, в которое входят около 400 родов и более 9 тыс. видов, распространённых по всей Земле, особенно в умеренном поясе и тропиках. На лугах и полях средней полосы России можно встретить представителей разных родов: Чина, Вика, Донник, Клевер, Люцерна. На полях и садах - растения родов Люпин, Белая и Жёлтая акация; Фасоль, Соя, Чечевица, Горох.

Это и травы (однолетние, двулетние и многолетние), и кустарники, и деревья. Листья очерёдные, часто с прилистниками. Как правило, листья сложные, чаще перистые или тройчатые.

Цветки с двойным околоцветником, чашечка состоит из 5 сросшихся чашелистиков. Название семейству дал венчик, похожий на сидящего мотылька: крупный верхний лепесток получил название «парус», два боковых - «вёсла», а два нижних сросшихся - «лодочка». Интересно строение тычинок: 9 тычинок срослись тычиночными нитями, а десятая - свободная. Пестик один, с крупной завязью, из которой разовьётся плод - боб.

Среди мотыльковых есть самоопыляющиеся цветки, как у гороха , но многие растения семейства - насекомоопыляемые, с довольно сильным приятным запахом. Достаточно вспомнить медовый аромат донника , свежий запах белой акации . Крупные цветки в пазухах листьев (горох ) - одиночные. Более мелкие - в соцветиях: головка (клевер ), кисть (люцерна, донник ). Все мотыльковые имеют плод боб, который обычно раскрывается двумя створками (вика, бобы, фасоль ). Форма и размер плода могут быть разными. Семя содержит большое количество белка в двух семядолях.

Другая характерная особенность - присутствие клубеньков на корнях, в которых развиваются бактерии, способные усваивать атмосферный азот. Это очень важно, так как для большинства растений азот остаётся недоступным. Поэтому бобовые - предшественники для многих растений.

Разнообразие растений семейства мотыльковые. Среди мотыльковых есть дикорастущие и культурные растения, лекарственные и ядовитые. Например, горох посевной - овощная и кормовая культура. Используется в пищу уже более 5 тыс. лет. Самоопыляющееся растение без запаха. А душистый горошек (из рода Чина) - растение декоративное, его семена в большом количестве ядовиты. Чина посевная с белыми цветками - однолетник. А чина луговая с кистями жёлтых цветков - многолетник. Та и другая - кормовые растения.

Вика посевная - однолетник с лиловыми цветками, пищевое (семена съедобны) и кормовое растение. А также сорняк яровых посевов.

Важное кормовое растение и медонос - клевер . Опыляется только шмелями, так как у пчёл недостаточно длинный хоботок. По своим питательным качествам клеверное сено превосходит злаки (белка в 1,5 раза больше, содержит витамины А, С, Д, Е). Кроме того, значительно обогащает почву азотом и улучшает её структуру.

Трава клевера, собранная в период цветения, применяется только в народной медицине от кашля, при лихорадке, простуде; наружно - при воспалении глаз и ушей. Отвар листьев используют при малярии, для укрепления желудка, при золотухе. Припарки из листьев прикладывают к опухолям и ранам.

Фасоль уже в древности разводили в Южной Америке. В России - с XVII века. Съедобны и питательны не только семена, но и бобы.

Соя , модная нынче благодаря тому, что ею можно заменить чуть ли не всё - от мяса и молока до резины и мыла, родом с Востока. Её семя содержит до 45% белка и до 27% жирного масла.

Донник лекарственный - медонос, кормовое и лекарственное растение. Люпин даёт зелёное удобрение: запахивается в почву как азотное удобрение. Семя богато белком (до 60%) и жиром (до 20%). Разводится и как декоративное растение: у него красивое соцветие - кисть и пальчатые листья.

Важное лекарственное растение, которое идёт и на экспорт, - солодка , или лакрица . Её корень используют как отхаркивающее и слабительное средство. Древние греки называли это растение «сладкий корень». Её используют и как лакомство.

Жёлтая акация (родом с Алтая) и белая акация (из Северной Америки) - декоративные древесные растения, медоносы.

Для мотыльковых характерен плод боб. Растения этого семейства имеют цветок интересного строения, похожий на мотылька, но заметен он лишь у крупноцветных видов. Листья у мотыльковых сложные: перистые или тройчатые. На корнях образуются клубеньки, в которых поселяются бактерии, фиксирующие атмосферный азот. Поэтому мотыльковые обогащают почву азотом и являются хорошими предшественниками для большинства культур. Поэтому же все растения, особенно семена, богаты белком и используются как пища для людей и как ценный корм для животных.

Это самое распространенное из семейств (около 17 000 видов).

Цветки напоминают мотыльков, отсюда — второе название семейства — мотыльковые. Деревья и кустарники (в жарких странах), однолетние и многолетние травы (в холодном климате) .

Пищевые бобовые — горох, фасоль, соя, чечевица, арахис. Кормовые — клевер, люцерна, вика. Многие — лекарственные растения (солодка, термопсис). Дикорастущие — верблюжья колючка, солодка, горошек лесной и др. Некоторые бобовые выращивают как декоративные растения (акация желтая и белая).

Листья у бобовых могут быть тройчатые (клевер, фасоль)), перистосложные (соя, горох), пальчатосложные (люпин):

Цветок бобовых пятилепестковый, двустороннесимметричный. Каждый из лепестков имеет свое название: верхний — парус. Два лепестка по бокам — весла. Два нижних, сросшихся на конце лепестка — лодочка. Лодочка прикрывает один пестик, окруженный девятью сросшимися тычинками и одной свободной (или десятью сросшимися). Формула цветка Ч(5)Л1,2(2)Т(9),1П1

Цветки у бобовых одиночные или собраны в головку (клевер), или кисть (донник, люпин). Из завязи развивается плод — боб. В семенах содержится много белка.

Большинство бобовых имеют на корнях клубеньки, в которых живут азотфиксирующие бактерии. Азот необходим растениям, но самостоятельно получать его из воздуха они не могут.

При вырывании растения из земли клубеньки отрываются и остаются в земле, обогащая почву азотом.

Семейство мотыльковые (часть 1)

Мотыльковые входят в порядок бобовых (Leguminosae), насчитывающий до 12 тыс. видов растений. К этому обширному порядку, кроме мотыльковых, относятся семейства цезальпиниевые (Cesalpinaceae) и мимозовые (Mimosaceae), отличающиеся от мотыльковых строением цветка.

Растения, относящиеся к семейству мотыльковых (Papilionaceae), - широко распространены по всему земному шару и имеют исключительно важное значение в сельском хозяйстве. Мотыльковых известно около 7000 видов. Многие из них возделываются как растения пищевые, кормовые, лекарственные, технические, медоносные. Среди них встречаются крупные деревья, кустарники, многочисленные травы и лианы. Наиболее характерный для них признак - строение цветка с мотыльковым венчиком, состоящим из паруса, двух весел и двухлепестной лодочки. Преобладает перекрестное опыление пчелами и шмелями.

Некоторые из мотыльковых, возделываемые человеком (горох, вика и др.), приспособились к самоопылению. Листорасположение очередное, листья сложные - то тройчатые, то пальчатые, то перистые с прилистниками, редко листья простые, например у дрока и верблюжьей колючки. Цветки в кистях или в головках неправильные, мотылькового типа, тычинок 10, редко 5, сросшихся нитями в трубочку (однобратственные) или чаще имеющих одну тычинку свободную (двубратственные). Пестик один, с одногнездной завязью или разделенный ложными перегородками. Плод - боб односемянный или многосемянный, раскрывающийся или нераскрывающийся. Все мотыльковые растения азотособиратели, на корнях имеют клубеньки. С помощью бактерий, поселяющихся в корневых клубеньках, мотыльковые используют азот воздуха для образования белковых веществ. Корни стержневые, глубоко распространяющиеся.

Мотыльковые произрастают в диком состоянии на лугах, а многие из них возделываются.

Приводим описание некоторых мотыльковых (бобовых), имеющих значение в сельском хозяйстве.

Боб обыкновенный (Faba vulgaris) - однолетнее растение с прямостоячими стеблями, высотой 50-100 см и больше. Листья парноперистосложные, состоящие из 2-3 пар крупных эллиптических листочков, заканчивающиеся вместо усика нитевидным острием (рис.1, I). Цветки сидят по 2-6 в пазушных кистях. Цветки крупные, с белыми венчиками, имеющими на веслах черные пятна. Бобы крупные, почти цилиндрические, торчат вверх, покрыты волосками. Стенки плодов мясистые, несколько вздутые, при созревании семян кожистые. Семена овощных бобов (Faba vulgaris var. major) крупные, широкие, плоские, имеют черную, коричневую и белую окраску. Семена полевых, или кормовых, бобов (Faba vulgaris var. minor) имеют более округлую форму и чаще коричневую окраску, хотя встречаются черного и серого цвета. Семена кормовых бобов используют для сдабривания более грубых кормов. Также распространены посевы бобов на силос.

Рис.1. Мотыльковые (бобовые).
I - боб обыкновенный : 1 - цветущий побег и корень; 2 - лист и плоды - бобы; 3 - цветок;
4 - чашечка; 5 - части венчика - парус, весла, лодочка; 6 - тычинки и пестик; 7 - пестик; 8 - двубратственные тычинки (в развернутом виде). II - горох посевной : 1 - цветущий побег; 2 - цветок; 3 - цветок в разрезе; 4 - пестик; 5 - двубратственные тычинки, 6 - плод (боб раскрытый).

Горох посевной (Pisum sativum) - однолетник с тонкими цепляющимися стеблями, имеющими высоту 30-150 см. Листья сложные, парноперистые, с 2-4 парами овальных листочков, на конце с ветвистым усиком. При основании листьев сидят крупные прилистники полусердцевидно-яйцевидной формы. Все растение голое. Цветки чаще белые, крупные, сидят по одному или по два на пазушных коротких цветоносах (рис.1, II). Чашечка с пятью зубчиками. Тычинки двубратственные. Тычиночная трубка на верхнем крае ровная, отчего нити тычинок имеют одинаковую длину. Столбик изогнут, рыльце бородатое на верхней стороне. Горох - растение самоопылитель. Бобы сплюснутые, многосемянные, семена шаровидные, светло-желтые. При прорастании семян семядоли остаются в земле.

На легких песчаных почвах возделывают полевой горох, или пелюшку (Pisum arvense), цветки ее имеют фиолетовую и красную окраску. Семена угловатые и окрашены в более темные цвета, например в серый, бурый и черный. Семена пелюшки более грубые, поэтому ее относят к кормовым культурам, употребляемым для сдабривания кормов и зеленой силосной массы.

Из мотыльковых растений, возделываемых на семена, упомянем чечевицу (Lens esculenta), также богатую белковыми веществами и растворимыми углеводами.

Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris) - однолетнее растение высотой 30-60 см, возделывается как салатное растение (спаржевая фасоль) и на семена, которые богаты белковыми веществами. Стебли большей частью вьющиеся, с крупными тройчатыми листьями, складывающимися на ночь. Цветки расположены парами в пазушных кистях. Цветоносы короче листьев, немногоцветковые. Цветки типичные мотыльковые. Чашечка двугубая, причем верхняя губа с двумя, а нижняя с тремя зубчиками. Венчик чаще белый. Парус снабжен двумя придатками. Тычинки двубратственные. Пестик с бородатым столбиком, закрученным спирально вместе с тычинками и лодочкой. Боб многосемянный, длинный, с белыми (или иной окраски) семенами. Семена при прорастании выносят семядоли на поверхность.

Фасоль огненно-красная (Phaseolus coccineus) - крупное вьющееся растение, с ярко-красными цветками. Этот вид используется только как декоративное растение, семядоли при прорастании остаются в земле.

Очень многочисленное семейство, насчитывающее около 650 родов и 17 тыс. видов по всему миру. Жизненная форма - травы, кустарники или деревья. Листорасположение очередное; листья сложные: непарноперистые, тройчатые, иногда пальчатые, с прилистниками. У многих растений (вика, чина, горох) на месте последнего листочка развивается усик, так как это лазающие или цепляющиеся растения. Цветки обоеполые, зигоморфные, с двойным околоцветником. Ча шечка сростнолистная, 5-, 4-зубчатая, иногда двугубая. Венчик «мотыльковый», состоит из «флага» (или паруса), 2 крыльев (или «весел») и «лодочки», образованной 2 сросшимися лепестками и охватываю- щей тычинки и пестик. Тычинок чаще 10, из которых 9 срастаются тычиночными нитями, а 1 свободная - двубрадственный андроцей; иногда срастаются все 10 тычинок (однобрадственный), редко все 10 тычинок свободные. Такое своеобразное строение венчика и андро- цея является приспособлением к опылению перепончатокрылыми насекомыми. Парус служит посадочной площадкой, например для шмеля. Под его тяжестью «весла» вместе с «лодочкой» опускаются, обнажая нижнюю часть тычиночной трубки, заключающей в себе пестик, облегчая тем самым доступ к нектару, который выделяется у основания пестика. У многих мотыльковых существует и самоопыле- ние. Гинецей монокарпный, из одного плодолистика. Завязь - верхняя одногнездная, с несколькими или многими семязачатками вдоль брюшного шва. Плод - боб. Семена часто с очень твердой семенной кожурой.

У многих мотыльковых корневая система представлена мощно развитым стержневым корнем. На корнях поселяются бактерии из рода Ризобиум (Rhizobium s.), обладающие способностью использовать азот атмосферы для синтеза белков. В результате внедрения бактерий в первичную кору корня она разрастается, образуя клубеньки, поэтому такие бактерии называются клубеньковыми. Благодаря клубеньковым бактериям многие мотыльковые хорошо развиваются на почвах, бедных азотом, а при отмирании самих мотыльковых растений почва обогащается азотсодержащими соединениями, которые в дальнейшем используются другими зелеными растениями.

Рис. 8.9. Мотыльковые:

1 - общий вид клевера лугового (Trifolium pratense); 2 - целый плод белой акации (Robinia pseudacacia); 3 - в продольном разрезе; общий вид астрагала (astragalus); 4 - цветок гороха (Pisum sativum) (а - «флаг»; б - «лодочка»; в - крылья); 5 - членистый невскрывающийся боб софоры (Sophora affinis); 6 - плод люцерны (Medicago orbicularis); 7 - диаграмма цветка золотого дождя (Laburnum anagyroides); 8 - диаграмма цветка боба посевного (Vicia faba)

Подсемейство бобовые (Faboidea). Бобовые встречаются как в умеренных и холодных широтах, так и в тропических странах, особенно травы. Это могут быть вьющиеся растения тропиков, древесные лианы, а также кустарники и деревья: белая акация (Robinia pseudacacia) и желтая акация (Caragana arborescens). Самый крупный род цветковых во флоре бывшего СССР - род Астрагал (Astragalus), насчитывает около 2400 видов.

Многие мотыльковые обладают большой питательной ценностью, так как их семена богаты белками. Такие представители возделываются в пищевых целях, в частности род Горох (Pisum) - известная из древнейших земледельческих культур. Некоторые сорта культивируются ради незрелых плодов (лопаток), богатых сахаром: род Соя (Glycine) - из-за высокого содержания в семенах белков (до 40%), близких к животным, и 20% жиров. «Соевые бобы» - разносторонне употребляемый продукт питания. Близкородственная сое фасоль (Phaseolus) вместе с кукурузой и рисом составляют в некоторых странах основной продукт в питании

населения, например на Кубе. Фасоль, как и горох, культивировалась еще до нашей эры. Семена арахиса, или земляного ореха, содержат до 60% масла. Арахисовое масло занимает по ценности 2 место (после оливкового). Семена арахиса широко используются, например, в кондитерской промышленности.

Другие мотыльковые разводятся как кормовые растения: это различные виды родов Клевер (Trifolium), Люцерна (Меdicago). В то же время клевер, донник (Melilotus) и другие мотыльковые - прекрасные медоносы.

В качестве азотонакопителя разводятся люпины, семена которых содержат алкалоиды. Ими также богаты виды рода Термопсис (Thermopsis) - высокие травы с тройчатыми листьями и кистями крупных желтых цветов. Из термопсиса ланцетного (Th. 1аnсеоlata) и корней солодки голой (Glycyrrhiza glabra), содержащей тритерпеновые сапонины и флавоноиды, изготавливают лекарство против кашля. Софора японская (Sophora japonica) используется для промышленного получения флавоноида рутина, характеризующегося Р-витаминной активностью. Ценными красильными растениями являются индигофера красильная (Indigofera tinctoria), из которой получают индиго - нестойкий природный краситель синего цвета, а также степной кустарник дрок красильный (Genisеta tinctoria), из которого получают ярко-желтую краску.

В тропических лесах широко представлены древесные виды, ценных пород с прочной и красивой ядровой древесиной: ароматный синий сандал, или кемпешевое дерево (Haematoxylon campechianum), американское черное дерево (Caesalpinia melanocarpa) и др.

Порядок Крушиноцветные (Rhamnales)

Порядок содержит единственное семейство Крушиновые. Семейство Крушиновые (Rhamnaceae)

В семействе насчитывается около 60 родов и более 900 видов. Жизненная форма - кустарники или деревья, в основном не очень высокие, иногда лианы (рис. 8.10). Листорасположение супротивное или очередное. Листья простые цельные, с пальчатым жилкованием, с прилистниками. Цветки мелкие, обоеполые (реже - однополые, у двудомных растений), правильные, зеленоватые, чаще в цимозных соцветиях. Околоцветник 5-, реже 4-членный. Чашелистики часто с внутренним килем. Лепестки мелкие, часто в виде колпачков, охватывающих тычинки, нередко отсутствуют. У многих имеется гипантий. Тычинок 5, реже 4, противостоящих лепесткам. Гинецей ценокарпный, обычно из 3 плодолистиков. Завязь верхняя, средняя или нижняя; 3-, реже 2-гнездная с одним семязачатком. Плод - костянка, ягода или сухой невскрывающийся плод - схизокарпий, распадающийся на мерикарпии. Семена с эндоспермом. Для многих крушиновых характерны острые шипы и колючки.

Рис. 8.10. Крушиновые:

А - жостер слабительный (Rhamnus cathartica): 1 - часть побега с плодами; 2 - женский цветок; 3 - часть побега с цветками; 4 - мужской цветок; Б - крушина ломкая или ольховидная (Frangula alnus): 5 - цветок; 6 - часть побега с плодами; 7 - часть побега с цветками

Для семейства характерны антраценопроизводные; терпеноиды и тритерпеновые сапонины. Некоторые виды имеют лекарственное значение: например, кора крушины ломкой (Frangula alnus), плоды жостера слабительного (Rhamnus cathartica) используются в научной медицине как слабительное средство.

Рекомендуем также

• Что больше вредит желудку - холодная или горячая еда?
• Животное которое имеет зубы больше половины тела
• Что означает мычание коровы
• Дыхание человека • Лечение дыханием • Как правильно дышать?
• Как называют молодых пчел
• Как дышат группы разных животных Сколько животных которые дышат легкими