§ 50. Класс Двудольные. Семейство Мотыльковые (Бобовые)

Определения и обозначения

Семейство Бобовые (Мотыльковые) — группа двудольных растений, для которой характерны особое строение цветка и плод-боб. К ней относятся горох, фасоль, клевер и многие другие растения. Общие признаки помогают определить семейство, даже если растения заметно различаются листьями или высотой.

Мотыльковый цветок — цветок с крупным верхним лепестком-парусом, двумя боковыми лепестками-вёслами и двумя нижними лепестками, образующими лодочку. Названия описывают положение и форму частей цветка. Они нужны, чтобы точно различать лепестки при изучении или определении растения.

Боб — сухой плод, обычно раскрывающийся двумя створками, внутри которого семена расположены вдоль шва. Он развивается из завязи цветка. По расположению семян и устройству створок боб отличают от похожих сухих плодов.

Клубеньковые бактерии — бактерии, живущие в небольших образованиях-клубеньках на корнях бобовых и способные связывать азот воздуха. Растение и бактерии получают пользу от совместной жизни. Благодаря этому бобовые участвуют в обогащении почвы соединениями азота.

Как это устроено

Лепестки мотылькового цветка расположены так, чтобы насекомому было удобно добраться до нектара. Когда оно садится на цветок, его вес может опустить части цветка и приблизить насекомое к тычинкам и пестику. Пыльца попадает на тело насекомого, а затем переносится на другой цветок. Поэтому форма цветка помогает опылению, а не служит только украшением.

У типичного представителя семейства десять тычинок: девять соединены нитями, а одна остаётся свободной. Такое расположение называют формулой «девять плюс одна». Пестик находится внутри цветка, а его нижняя часть — завязь — содержит семязачатки. После опыления и оплодотворения из них развиваются семена, а завязь увеличивается и превращается в плод.

Плод-боб развивается из завязи, образованной одним плодолистиком. Когда он созревает, его стенки обычно высыхают и раскрываются двумя створками, освобождая семена. Семена расположены вдоль шва, к которому они были прикреплены. У стручка устройство другое: он образуется из двух плодолистиков, а семена прикреплены к перегородке, поэтому похожая вытянутая форма ещё не означает, что перед нами боб.

На корнях многих бобовых появляются клубеньки, в которых живут особые бактерии. Бактерии связывают азот воздуха и помогают превращать его в соединения, доступные растению. Взамен растение снабжает бактерии питательными веществами и предоставляет им место для жизни. После отмирания корней часть азотных соединений остаётся в почве, поэтому её плодородие может повыситься.

Бобовые очень разнообразны: горох и фасоль — травянистые растения, клевер тоже трава, а среди других представителей есть кустарники и деревья. Листья могут различаться формой, размером и числом листочков, стебли — быть прямостоячими или вьющимися. Эти различия помогают растениям приспосабливаться к разным условиям. При этом общие признаки цветка и плода сохраняются и позволяют относить их к одному семейству.

Признаки и представители семейства Бобовые

Пользуйся таблицей как набором признаков для сравнения, а не как перечнем, где обязательно каждое растение должно иметь всё перечисленное. Для определения семейства сначала проверь цветок и плод, затем обрати внимание на корни. Примеры показывают, что представители семейства могут различаться по внешнему виду.

Разбор задач

Задача 1. Рассмотрите цветок гороха и назовите его крупный верхний, два боковых и два нижних лепестка. Нужно определить расположение каждой группы лепестков, а не просто перечислить их число. Сопоставим детали цветка с названиями по их положению. Затем проверим, что названы все пять лепестков.

1. Найдите один самый крупный лепесток в верхней части цветка. Его называют парусом.
2. Определите два лепестка по бокам от паруса. Это вёсла.
3. Рассмотрите два нижних лепестка, вместе образующих форму лодочки. Они и составляют лодочку.

Ответ: крупный верхний лепесток — парус, два боковых — вёсла, два нижних — лодочка. Такое название описывает расположение частей мотылькового цветка.

Задача 2. У растения обнаружены мотыльковый цветок, десять тычинок и плод с семенами, расположенными вдоль шва. Определите семейство и обоснуйте ответ несколькими признаками. Не следует делать вывод только по одному похожему признаку: важно проверить, совпадает ли строение цветка и плода с характерными особенностями семейства.

1. Сопоставьте цветок с описанием: парус, вёсла и лодочка характерны для мотылькового цветка.
2. Проверьте тычинки: десять тычинок подходят к типичному строению цветка бобовых, обычно девять из них срастаются, а одна свободна.
3. Проверьте плод: семена вдоль шва указывают на боб. Это дополняет признаки цветка и позволяет сделать обоснованный вывод.

Ответ: растение относится к семейству Бобовые (Мотыльковые). Вывод подтверждают сразу три признака: мотыльковый цветок, десять тычинок и плод-боб с семенами вдоль шва.

Задача 3. На участке выращивали клевер, после чего почва стала богаче соединениями азота. Объясните, как строение корней связано с изменением почвы. Нужно проследить причинную связь между клубеньками, бактериями и азотом, а не приписывать обогащение почвы самим корням без участия микроорганизмов.

1. Осмотрите корни клевера: на них могут находиться небольшие клубеньки.
2. Установите, кто живёт в клубеньках: это клубеньковые бактерии, связывающие азот воздуха.
3. Свяжите действия бактерий с почвой: после отмирания корней и остатков растения часть азотных соединений остаётся в земле.

Ответ: клубеньки на корнях клевера служат местом жизни бактерий. Бактерии связывают азот воздуха, а совместная жизнь растения и бактерий способствует накоплению в почве соединений азота.

Типичные ошибки

Ошибка — называть бобом любой вытянутый плод, похожий на стручок. Так можно подумать из-за внешнего сходства, но у боба семена расположены вдоль шва, и он развивается из одного плодолистика. Проверь, где прикреплены семена и как устроен плод: у стручка они связаны с перегородкой, а сам он образован двумя плодолистиками.

Ошибка — путать парус, вёсла и лодочку. Это происходит, если запомнить только необычные названия, не связывая их с расположением лепестков. Парус всегда один и находится сверху, вёсел два и они по бокам, лодочку образуют два нижних лепестка. Проверь, что в сумме названы все пять частей.

Ошибка — считать, что все десять тычинок свободны. Иногда число запоминают, но забывают, как именно тычинки расположены. У типичного представителя девять срастаются, а одна остаётся свободной. Чтобы проверить себя, мысленно раздели десять тычинок на группы: девять вместе и одна отдельно.

Ошибка — считать корневые клубеньки частями, которые образует само растение без участия других организмов. Их можно принять за обычные утолщения корня, если не знать о бактериях внутри. В клубеньках живут бактерии, связанные с растением взаимовыгодными отношениями. Проверяя объяснение, называй и растение, и бактерии, а также роль каждой стороны.

Связь с другими темами

Для изучения бобовых пригодятся знания о классе Двудольные и основных частях цветка и плода. Понимание строения цветка и плода помогает сравнивать семейства покрытосеменных растений и определять незнакомые растения по признакам. Клубеньковые бактерии связывают тему с круговоротом азота в природе. Их роль также объясняет, почему бобовые важны для сельского хозяйства и поддержания плодородия почвы.

Что запомнить

• Бобовые — семейство класса Двудольные.
• Характерный цветок семейства называют мотыльковым.
• У мотылькового цветка различают парус, вёсла и лодочку.
• У типичного представителя девять тычинок срастаются, а одна остаётся свободной.
• Плод бобовых — боб.
• На корнях многих бобовых есть клубеньки с бактериями, связывающими азот воздуха.