21. Класс Двудольные. Семейство Бобовые

Определения и обозначения

Класс Двудольные — группа цветковых растений, в зародыше семени которых находятся две семядоли, то есть первые зародышевые листочки. У многих двудольных листья имеют сетчатое жилкование: жилки ветвятся и соединяются между собой. Эти признаки помогают отличать класс от однодольных, но для надёжного определения рассматривают их вместе.

Семейство Бобовые объединяет растения со сходными особенностями цветков, плодов и других органов. Для многих представителей характерны мотыльковый цветок и плод-боб, а на корнях могут быть клубеньки с бактериями. Сочетание признаков позволяет определить семейство даже тогда, когда растение незнакомо.

Мотыльковый тип цветка — строение венчика, при котором различают парус, два весла и лодочку. Парус расположен сверху, весла — по бокам, а лодочка образована двумя нижними лепестками. Названия помогают описывать расположение лепестков и узнавать многие бобовые.

Боб — сухой плод, внутри которого расположены семена; обычно он раскрывается двумя створками. У стручка тоже есть створки, но внутри проходит перегородка, к которой прикреплены семена. Это различие важно, чтобы не смешивать плоды разных семейств.

Как это устроено

Распознавать бобовые удобнее по нескольким органам сразу. У многих растений семейства корневая система стержневая: хорошо заметен главный корень с боковыми ответвлениями, хотя у культурных растений строение может изменяться. На некоторых корнях видны небольшие клубеньки, связанные с бактериями. Стебель бывает прямостоячим, вьющимся или ползучим, а листья часто сложные — состоят из нескольких листочков; у гороха верхняя часть листа может превращаться в усики.

У цветка снаружи находится чашечка, которая защищает бутон, а внутри — венчик, тычинки и пестик. У типичного мотылькового венчика крупный парус заметен сверху, два весла располагаются сбоку, а нижние лепестки складываются в лодочку. Тычинки производят пыльцу, пестик содержит завязь с семязачатками. Посещая цветок ради нектара, насекомое касается его частей и переносит пыльцу, поэтому необычная форма может способствовать опылению.

После попадания пыльцы на рыльце пестика происходит оплодотворение: мужская половая клетка сливается с яйцеклеткой. Из семязачатка развивается семя, а завязь пестика превращается в плод-боб. Семена созревают внутри него и получают защиту от внешних воздействий. Когда плод высыхает, он обычно раскрывается двумя створками и освобождает семена.

На корнях многих бобовых живут клубеньковые бактерии. Они используют азот воздуха и помогают растению получать соединения азота, необходимые для образования белков и роста. Бактерии, в свою очередь, получают от растения органические вещества и место для жизни. Такое взаимовыгодное взаимодействие может повышать содержание соединений азота в почве, поэтому бобовые полезны в севообороте.

Бобовые разнообразны: горох, фасоль и соя дают человеку пищу, а клевер и люцерна служат кормом для животных. Некоторые виды применяют как лекарственные растения, другие выращивают для украшения садов и парков. Различие в строении и свойствах определяет, где растение удобнее использовать. Например, кормовые виды дают зелёную массу, а декоративные ценят за цветки.

Признаки семейства Бобовые и их значение

Пользуйся таблицей как памяткой для распознавания: сопоставляй особенности растения с несколькими строками, а не с одним признаком. Затем проследи, как строение связано с жизнью растения или его применением человеком. Например, клубеньки помогают понять, почему бобовые полезны для почвы.

Разбор задач

Задача 1. Определяем растение по гербарному образцу

Условие. На гербарном образце нужно найти признаки, по которым растение можно отнести к двудольным и к семейству Бобовые. Не следует делать вывод по одному внешнему сходству: образец проверяют последовательно. Если семена не представлены, в выводе можно опираться только на доступные признаки и указать, что именно удалось проверить.

1. Проверь класс. Если есть семя или его описание, найди две семядоли в зародыше. Затем рассмотри лист: сетчатое жилкование поддерживает предположение о двудольном растении.
2. Проверь семейство. Осмотри цветок: найди парус, боковые весла и нижнюю лодочку. Если на образце сохранился плод, проверь, является ли он бобом, без внутренней перегородки стручка.
3. Сопоставь признаки. Две семядоли и сетчатое жилкование указывают на двудольное растение, а сочетание мотылькового цветка с плодом-бобом — на бобовые. Отсутствие одного признака не всегда опровергает вывод: гербарий может быть неполным.

Ответ. Отнеси растение к двудольным и бобовым, если доступные признаки согласуются: для класса — две семядоли и сетчатое жилкование, для семейства — мотыльковый цветок и/или боб. Всегда называй, какие именно признаки удалось увидеть.

Задача 2. Подписываем части цветка гороха

Условие. На схеме цветка нужно подписать парус, весла, лодочку, тычинки и пестик. Важно не только выучить названия, но и определить части по их месту и роли. Сначала отдели наружные лепестки венчика от органов размножения, находящихся внутри.

1. Найди венчик. Самый крупный верхний лепесток подпиши «парус»; два боковых лепестка — «весла»; два нижних, сложенных вместе, — «лодочка».
2. Найди органы размножения. Тонкие нити с пыльниками — тычинки, а расположенный среди них пестик обычно имеет рыльце, столбик и завязь.
3. Проверь расположение. Убедись, что подписи «парус», «весла» и «лодочка» относятся к лепесткам, а тычинки и пестик не перепутаны с частями венчика.

Ответ. Парус расположен сверху, весла — по бокам, лодочка — снизу; внутри находятся тычинки и пестик. При посещении цветка насекомое может задевать пыльники и рыльце, перенося пыльцу.

Задача 3. Объясняем роль бобовых в севообороте

Условие. Нужно объяснить, почему выращивание бобовых может улучшить почву и зачем чередовать их с другими культурами. Ошибочно утверждать, что растение просто забирает готовый азот из земли или что бактерии дают азот, ничего не получая взамен. Рассуждение должно включать обе стороны совместной жизни.

1. Найди участников. На корнях бобовых образуются клубеньки, в которых живут клубеньковые бактерии.
2. Установи обмен. Бактерии помогают превращать азот воздуха в соединения, доступные растению. Растение снабжает бактерий органическими веществами.
3. Свяжи взаимодействие с почвой. После роста бобовых часть соединений азота может оставаться в почве, поэтому следующая культура получает более благоприятные условия. Эффект зависит от выращивания и обработки растений, но это объясняет пользу севооборота.

Ответ. Бобовые помогают обогащать почву соединениями азота благодаря клубеньковым бактериям и потому могут быть полезным звеном севооборота. Взаимодействие взаимовыгодно: бактерии помогают растению использовать азот, а растение обеспечивает их органическими веществами.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у всех двудольных обязательно пять лепестков. Число частей цветка у двудольных может различаться, поэтому этот признак нельзя использовать как единственное правило. Так думают, перенося особенность одних растений на весь класс. Проверь себя: для двудольных важны прежде всего две семядоли и другие признаки, а строение цветка оценивают в сочетании с ними.

Ошибка: путать боб со стручком. Оба плода могут раскрываться створками, поэтому внешне их легко спутать. У боба семена находятся внутри плода, обычно раскрывающегося двумя створками; у стручка есть внутренняя перегородка. Чтобы проверить себя, ищи перегородку и учитывай, что одного сходства створок недостаточно.

Ошибка: называть корневые клубеньки частью самого корня. Клубеньки связаны с корнем, но это образования, в которых живут бактерии, а не просто его обычные ответвления. Ошибку допускают из-за того, что клубеньки снаружи выглядят как наросты на корне. Проверь себя: вспомни, что внутри клубеньков находятся микроорганизмы, участвующие в обмене веществ.

Ошибка: считать, что бактерии только «кормят» растение азотом. Такое объяснение упускает пользу, которую получают сами бактерии, и создаёт неверное представление об односторонней помощи. Бактерии помогают растению получать соединения азота, а растение снабжает их органическими веществами. Проверяя ответ, назови обе стороны взаимодействия и то, что получает каждая.

Связь с другими темами

Перед изучением бобовых полезно вспомнить части цветка, способы опыления и то, как из цветка образуются плод и семя. Признаки двудольных удобно сравнить с уже изученными однодольными: обрати внимание на число семядолей и жилкование листьев. Эти знания помогают распознавать разнообразие покрытосеменных растений, то есть цветковых, и понимать их роль в экосистемах. Они также пригодятся при изучении сельского хозяйства: бобовые используют в пищу и на корм, а их взаимодействие с бактериями учитывают при чередовании культур.

Что запомнить

• Бобовые относятся к классу Двудольные.
• Для многих бобовых характерен мотыльковый тип цветка.
• Плод растений семейства Бобовые называется бобом.
• Семена развиваются внутри плода после оплодотворения.
• На корнях многих бобовых живут клубеньковые бактерии.
• Бобовые включают пищевые, кормовые, лекарственные и декоративные растения.