§ 17. Мотыльковые (Бобовые) — ароматные источники белков, обогащающие почву

Определения и обозначения

Мотыльковые (Бобовые) — семейство цветковых растений с характерными цветками, плодами и корнями. К нему относятся, например, горох, фасоль и клевер. Узнавая признаки семейства, можно определять незнакомые растения и понимать, чем они полезны.

Мотыльковый цветок — цветок, в котором различают парус, два весла и лодочку. Эти части окружают органы размножения и помогают насекомому добраться до нектара. Такое устройство важно для опыления: насекомое может перенести пыльцу с одного цветка на другой.

Клубеньковые бактерии — микроорганизмы, живущие в клубеньках на корнях бобовых и связывающие атмосферный азот. Растение получает от них соединения азота, необходимые для роста. Это понятие помогает объяснить, почему бобовые влияют на плодородие почвы.

Плод боб — сухой плод, который обычно раскрывается по двум створкам и содержит семена. Он развивается из завязи цветка, а семена — из семязачатков. Отличая боб от других плодов, можно точнее определить растение и понять, как распространяются его семена.

Как это устроено

У бобовых листья часто сложные: листовая пластинка разделена на несколько листочков, а у многих видов есть прилистники — небольшие выросты у основания листа. Встречаются листья с усиками, которыми растение цепляется за опору. Это помогает побегам держаться и тянуться к свету, особенно если стебель тонкий или вьющийся.

Название «мотыльковый» связано с необычной формой частей цветка. Крупный верхний лепесток называют парусом, два боковых — вёслами, а два нижних образуют лодочку. Насекомое садится на цветок и направляется к нектару, который находится глубже; при этом его движения могут задевать органы размножения.

Тычинки и пестик расположены внутри лодочки или окружены её лепестками. Когда насекомое нажимает на цветок, лодочка может сместиться, и насекомое касается пыльников тычинок и рыльца пестика. Пыльца прилипает к телу посетителя, а затем может попасть на рыльце другого цветка. Так строение цветка связывает посещение насекомым с опылением.

После опыления завязь, находящаяся в основании пестика, разрастается и превращается в плод-боб. Семязачатки внутри завязи развиваются в семена. В них накапливаются запасные вещества, в том числе белки, поэтому семена гороха и фасоли питательны для человека и животных.

На корнях многих бобовых поселяются клубеньковые бактерии. Они получают от растения органические вещества, а взамен превращают азот воздуха в соединения, которые растение может использовать. Часть азотных соединений после роста и отмирания корней остаётся в почве. Поэтому бобовые помогают обогащать её, хотя им самим по-прежнему необходимы вода и другие минеральные вещества.

Признаки и значение мотыльковых

Таблица помогает сравнить признаки разных органов и понять, какую роль каждый из них выполняет. Для определения растения лучше использовать сразу несколько признаков, а не только форму листа или наличие клубеньков. Значение бобовых связано и с их строением, и с взаимодействием с бактериями.

Разбор задач

Задача 1. Растение имеет сложный лист, цветок с парусом, вёслами и лодочкой, а плод раскрывается двумя створками. К какому семейству его относят? Нужно сопоставить признаки растения с характерными признаками семейств. Сложный лист дополняет описание, а строение цветка и плода позволяет сделать более уверенный вывод.

1. Проверяем цветок: парус, вёсла и лодочка — части мотылькового цветка.
2. Проверяем плод: он раскрывается двумя створками, как боб.
3. Сопоставляем оба признака: они характерны для мотыльковых, или бобовых.

Ответ: растение относят к семейству Бобовые (Мотыльковые). Вывод основан на совокупности признаков, а не на одном только сложном листе. Так надёжнее распознавать растения.

Задача 2. Объясните, почему пчела, садясь на цветок гороха, помогает перенести пыльцу на рыльце пестика. Важно связать форму цветка с движениями насекомого. Пчела прилетает за нектаром и при посадке соприкасается с частями цветка.

1. Пчела садится на лепестки и направляется к нектару, расположенному внутри цветка.
2. Нажимая на лодочку, она приводит в движение лепестки, под которыми находятся тычинки и пестик.
3. Пыльца может попасть на тело пчелы с тычинок, а при посещении другого цветка — на его рыльце.

Ответ: пчела помогает опылению, потому что её движения сближают насекомое с тычинками и пестиком. Пыльца переносится с цветка на цветок. Именно так устройство мотылькового цветка работает вместе с поведением опылителя.

Задача 3. После выращивания клевера урожай следующей культуры оказался выше, а содержание азота в почве увеличилось. Объясните результат. Сам клевер не поглощает азот прямо из воздуха: в этом ему помогают бактерии. Для ответа нужно проследить, что получает каждый участник их совместной жизни.

1. В клубеньках на корнях клевера живут бактерии, связывающие атмосферный азот.
2. Бактерии получают от растения органические вещества, а клевер — соединения азота.
3. После роста и отмирания корней часть соединений азота остаётся в почве и становится доступной другим растениям.

Ответ: клевер и клубеньковые бактерии обогащают почву соединениями азота, поэтому следующая культура может лучше расти. На урожай влияют и другие условия, но увеличение доступного азота объясняет описанный результат. Бобовые используют в севообороте именно с учётом этой особенности.

Типичные ошибки

Ошибка: называть любой плод с семенами стручком. Это происходит потому, что в быту плоды разных растений могут казаться похожими. У бобовых плод называется бобом и обычно раскрывается двумя створками; у стручка есть перегородка, к которой прикреплены семена. Проверьте себя: посмотрите, как устроен плод внутри.

Ошибка: утверждать, что бобовые сами поглощают атмосферный азот. Так думают, потому что растения получают пользу от азота, но связывают его клубеньковые бактерии на корнях. Проверка простая: назовите участника, который превращает азот воздуха в доступные соединения. Растение получает эти соединения, а не заменяет бактерии.

Ошибка: считать парус, вёсла и лодочку отдельными цветками. Названия частей могут создать такое впечатление, хотя все они входят в один цветок. Чтобы проверить себя, посчитайте не цветки, а лепестки и их расположение вокруг общих тычинок и пестика. Это части одного мотылькового цветка.

Ошибка: полагать, что клубеньки полностью избавляют растение от потребности в минеральных веществах. Клубеньковые бактерии обеспечивают только часть потребностей, связанных с азотом, а растению также необходимы вода и другие элементы почвы. Проверка: вспомните, что корни поглощают не одно вещество, а воду и разные минеральные вещества. Поэтому клубеньки не заменяют нормальных условий роста.

Связь с другими темами

Для понимания бобовых пригодятся знания об органах цветкового растения, строении цветка, опылении и образовании плода. Тема связана с экологией и почвоведением: бобовые и бактерии живут в симбиозе, то есть получают пользу от совместной жизни, и участвуют в круговороте азота. Эти знания применяют при распознавании семейств растений и составлении севооборота. Они также полезны при выращивании гороха, фасоли, клевера и других сельскохозяйственных культур.

Что запомнить

• Мотыльковые, или бобовые, — семейство цветковых растений.
• Их цветок состоит из паруса, вёсел и лодочки.
• Плод бобовых — боб, раскрывающийся двумя створками.
• Семена бобовых богаты запасными белками.
• На корнях многих бобовых живут клубеньковые бактерии.
• Бактерии связывают атмосферный азот, а растение снабжает их органическими веществами.
• Бобовые помогают повышать плодородие почвы.