Что такое однодольные растения в биологии
Какие растения относят к однодольным? Признаки, особенности строения и примеры
Однодольные (Liliopsida, Monocotyledones, Monocotyledoneae) – один из двух классов цветковых, или покрытосеменных растений (Magnoliophyta, или Angiospermae). В этой статье мы расскажем, какие общие признаки характерны для однодольных растений и приведем несколько примеров представителей этого класса.
Классификация и определение
Растения составляют значительную часть живых существ на земле и выполняют все важные функции для поддержания жизни. Они обеспечивают нас пищей и энергией, поглощают углекислый газ и выделяют кислород, перерабатывают питательные вещества, а также просто красиво выглядят.
На Земле так много растений, что ученые начали классифицировать их для упрощения процесса изучения. Цветковые, или покрытосеменные растения – большой отдел высших растений включает виды, которые имеют цветок в качестве органа полового размножения и замкнутое вместилище у семяпочки (а также у сформированного из нее семени). Затем цветковые растения подразделяют две основные группы (класса) в зависимости от их анатомических особенностей и количества зародышевых листьев (семядолей), развивающихся при прорастании семян.
Если растение имеет один зародышевый лист, или семядоль, то оно относится к классу однодольных. Если растение имеет два зародышевых листа, оно принадлежит к классу двудольные. Поскольку семядоли присутствуют только в течение короткого периода времени, обычно гораздо легче распознать однодольные растения по их 3-х членным цветкам и листьям с параллельными жилками.
Что такое семядоль?
Поскольку это фундаментально для определения однодольных, давайте немного поговорим о семядоли. Семядолью называют первый лист, развитый зародышем семенного растения. Это те первые маленькие листочки, которые вы видите на нежных весенних побегах растений.
Внешний вид и отличительные признаки
Но давайте будем честными. Как часто вы сидите на корточках, ожидая прорастания семени? Наверное, не очень часто. Так как же можно отличить однодольное от двудольного при взгляде на зрелое растение? К счастью, количество семядолей – не единственная физическая особенность растений.
У однодольных есть 3-х членный цветок или части цветка (чашелистики, тычинки и плодолистики), кратные трем. Вы можете просто сосчитать лепестки цветка, и если получится разделить их общее число на три, перед вами, вероятно, однодольное растение. Как вы можете видеть на фото цветка лилии, всего шесть лепестков, кратные трем. Лилии – это род растений из класса однодольные. На самом деле многие крупные, красивые цветы, такие как лилии, нарциссы, гиацинтоидес, ирисы, орхидеи и тюльпаны, являются однодольными.
Но цветы – не единственный способ распознать однодольное растение. Структура листьев также является отличным признаком. Сосудистые жилки у однодольных не расположены кругами, как у дерева. Вместо этого они разбросаны по всему растению. Лучше всего прожилки видны на листьях растения, где они расположены параллельными линиями. Взгляните на фото выше, обратив особое внимание на зеленые листья. Видите, как тонкие параллельные жилки в листья поднимаются от нижней части листа к верхней, не пересекаясь?
Еще одним отличительным признаком однодольных растений служит их корневая система. Представители этого класса цветковых растений, как правило, обладают мочковатой корневой системой, в то время, как двудольные имеют стержневую корневую систему.
Распространение
Однодольные встречаются по всей Земле, во многих различных средах. Вы можете найти примеры однодольных в водоемах, на лугах, в горах и лесах. Самое распространенное место, где можно найти однодольные растения – это тропические регионы, хотя, если вы выйдете на свой задний двор прямо сейчас, вероятно, повстречаете несколько отличных примеров!
Значение
С экономической точки зрения, однодольные являются одними из самых важных растений на Земле. Все основные зерновые, которые составляют наш рацион, такие как рис, кукуруза, пшеница и ячмень, являются однодольными. Мы делаем строительные материалы, ткань и бумагу из бамбука и пальм, которые также являются однодольными. Сахарный тростник, ананасы, финики и бананы – одни из самых вкусных представителей этого класса растений.
Подведение итогов
Однодольные – это класс цветковых, или покрытосеменных растений, который характеризуется наличием одной семядоли, 3-х членных цветков, параллельным жилкованием листьев и мочковатой корневой системой. Однодольные растения экономически важны в качестве источника пищи как для человека, так и для животных, и они встречаются в самых разных средах обитания, включая тропики.
Однодольные
Liliopsida Batsch (1802)
Содержание
Название и особенности
Латинские научные названия Monocotyledones (Monocotyledoneae) произошли от др.-греч. μόνος (monos) — один, единственный и лат. cotyledon — семядоля; Liliopsida — от названия рода лат. Lilium — лилия.
Традиционное русское название однодольные дано от того, что зародыши большинства представителей класса имеют только одну семядолю в противоположность двудольным, у которых их обычно две. С диагностической точки зрения определение количества семядолей не является ни легко доступным способом, ни надёжной отличительной характеристикой растения. Различение однодольных и двудольных впервые было использовано в систематике растений в начале XVIII века английским натуралистом Дж. Рэем.
Однодольные — значительно более монолитная группа, чем Двудольные. Их отличительные признаки:
Классификация
Происхождение
Однодольные представляют собой монофилетическую группу, возникшую на заре истории развития покрытосеменных растений. Древнейшие ископаемые растения, которых можно отнести к однодольным, имеют возраст начала мелового периода (то есть около 110 млн лет назад).
Системы APG
В системах классификации цветковых растений, разработанных «Группой филогении покрытосеменных» (Angiosperm Phylogeny Group, APG), — APG I (1998), APG II (2003), APG III (2009) — не используются таксоны, имеющие ранг выше порядка. Роды, семейства и порядки, входящие в эти системы, объединены в неформальные группы (клады), для которых авторы не стали устанавливать формальные научные (латинские) названия, объясняя это тем, что такие группы являются в достаточно степени условными; названия этих групп даны в указанных системах только на английском языке. Однодольным растениям в этих системах соответствует не традиционный класс Liliopsida (Monocotyledones), а группа monocots.
Порядок Петросавиецветные ( Petrosaviales )
Однодольные растения
Порядка 110 миллионов лет тому назад, в меловую эпоху, на Земле начали появляться первые растения класса однодольные. Многие специалисты в ботанике до сих пор спорят, какой класс стал основополагающим для цветковых растений. На сегодняшний день известно о 70 семейств класса однодольные, которые объединяют более 60 тысяч различных видов растений. Двудольных практически в два раза больше. Почти четверть всех цветковых растений класса однодольные принадлежит цветковым представителям.
Виды и структура однодольных растений
Однодольные растения берут начало от примитивных двудольных, которые отличались бессосудистой ксилемой, апокарпным гинецеем и однобороздными пыльцевыми зернами.
Классификация однодольных растений происходит по APG системе, которая основана на рибосомальном и двух хлоропластных генах.
На данный момент разработаны 3 формы классификации, которые призваны наиболее точно отразить все взаимосвязи между растениями. Традиционно однодольные подразделяются на 5 порядков, которые отражают морфологические сходства групп. К ним относят:
Самые значимые семейства класса однодольных: орхидные, злаковые, осоковые, пальмовые, ароидные, лилейные, имбирные, пальмовые. Рассмотрим каждое семейство подробнее.
Семейства однодольных растений
Лилейные
Лилейные — это семейство, которое относится к порядку лилиецветных. Оно представлено большим числом многолетних трав с корневищами, луковицами и клубнелуковицами. Встречаются также древовидные виды растений. На данный момент в семейство входит порядка 1300 видов, которые объединяются в 45 родов. Стебли олиственные, у некоторых растений они локализуются в прикорневой зоне. Отличаются цельной структурой. Цветки могут быть как крупные, так и мелкие. Чаще всего обоеполые и трехчленные. Околоцветник простой и имеет чашковидную форму. В цветке находится около 6 тычинок, реже – три или двенадцать. Пестик один. Плодом может быть коробочка или ягода. В семена находится эндосперм.
Все лилейные растения связаны по общему плану строения цветка. Однако у некоторых растений есть отклонения. Чаще всего детали строения разнообразны. У части растений околоцветник может быть раздельнолистный, а у второй – сростнолистный.
Примеры лилейных растений
Номохарис
Нотолирион
Трициртис
Тюльпан
Встречаются представители лилейных в тропиках и субтропиках. Стебель мощный и древовидный. У многих растений побеги дифференцируются в присоски, усики или крючкообразные выросту.
Видео про семейство лилейных
Осоковые
Представители семейства осоковые относятся к отделу покрытосеменных или цветковых растений. В это семейство входит порядка 3800 видов растений, которые объединяются в 100 родов. Встречаются эти растения повсеместно. Наибольшее многообразие видов наблюдается на территории умеренных широт и в районах с преимущественно холодным климатом. Растениям этого семейства свойственно образовывать заросли вдоль береговых пресных водоемов.
Размеры осоковых сильно варьируются. Встречаются виды с высотой от пары сантиметров до нескольких метров. Жизненные формы представлены многолетними травянистыми растениями, иногда – однолетними. В тропиках можно встретить древовидные растения семейства. Отличает осоковые наличие подземного корневища, которое может быть короткое вертикальное или длинное горизонтальное. Стебли чаще всего трехгранные, но бывают и цилиндрические. На них могут быть узлы, которые сближаются к основанию. Удлиненные междоузлия развиваются исключительно у генеративных побегов. Листья трехрядные и жесткие. Они охватывают стебель, образуя трубки. Встречаются растения, у которых листья располагаются равномерно по стеблю или концентрируются к основанию. Цветки очень мелкие и незаметные. Опыляются при помощи ветра. Встречаются растения как с обоеполыми, так и с однополыми цветками. Как правило, они располагаются поодиночке в пазухах кроющих чешуек и входят в состав колосков. Многие виды отличаются одиночным расположением колоса.
Примеры осоковых растений
Камыш
Пушица
Осока
Злаковые
Семейство злаковые отличается своими размерами. Туда входит порядка 11000 видов, которые объединяются в 900 родов. На территории России злаковые встречаются в количестве 146 родов и 1000 видов. Растения этого семейства считаются одними из самых важных в хозяйственном отношении. Различные виды злаковых распространились по всему земному шару. Один вид можно встретить даже в Антарктиде. Жизненные формы различны: многолетние и однолетние травы, кустарники и деревья.
Выделяют две формы злаковых – озимые и яровые. К яровым растениям относят те, которые высеваются весной, а за лето проходят весь цикл развития, формируя полноценный урожай ближе к осени. Озимые растения сеются осень и прорастают до зимы. В весеннее время они продолжают свой цикл развития, давая урожая немного раньше яровых.
Корневая система злаковых растений характеризуется ранним отмиранием системы главного корня и заменой ее стеблеродными придаточными корнями, которые возникают в узлах зоны кущения под поверхностью почвы, а также над ней. Стебель злаковых цилиндрической формой и членистой структурой. У некоторых растений стебель начинает деревенеть. В частности, это касается бамбука. Листья злаковых растения очень узкие и расположены в два ряда. Они имеют линейные или ланцетные пластинки. Цветки довольно мелкие и чаще всего обоеполые. У многих злаковых цветок имеет 2 цветковые чешуи и 2 цветковые пленки. В нем находит чаще всего 3 тычинки, однако может быть 1,2 или 6. У бамбука их количество доходит до 120. Пестик один с двумя сидячими мохнатыми рыльцами.
Примеры злаковых растений
Пшеница
Рожь
Просо
Сахарный тростник
Ячмень
Видео про семейство злаковых
Орхидные
Орхидные являются довольно крупным семейством, в состав которого входит порядка 25 тысяч видов, объединенных в 750 родов. Эти растения отличаются своим декоративным внешним видом и большим многообразием цветков. Они широко распространились практически во всех землях, пригодных для обитания растений. Наибольшее видовое разнообразие встречается в тропических широтах. Растут орхидные практически повсюду, начиная со склонов самых высоких гор, а заканчивая лесными равнинами, болотами и сухими степями. Большое количество растений произрастает во влажных горных лесах. В умеренных широтах орхидные представлены наземными травами с подземным корневищем и клубнями.
Растения семейства орхидные имеет множество общих особенностей строения, которые отличают их от других семейств. Корни придаточные и покрыты губчатой тканью, которая образуется в результате частых клеточных делений эпидермиса. За счет наличия воздуха в клетках, этот защитный покров окрашен в белый или сероватый оттенок. В веламене иногда встречаются зелено-синие водоросли. Корни как наземных, так и эпифитных орхидей утолщаются и видоизменяются за счет развития в них водозапасающей ткани. Цветки орхидных собираются в кисть или колос, однако бывают виды с одиночным расположением цветков. У трехчленных цветков имеется двойной околоцветник, а чашелистики по форме и размеру практически не отличаются друг от друга. Средний лепесток формирует своего рода губу, в которую поступает нектар. Период цветения орхидных может затягиваться на несколько месяцев. Плодом может быть коробочка со створками или ягода. Распространение происходит посредством ветра.
Примеры растений семейства орхидные
Дремлик болотный
Дендробиум
Орхидея
Имбирные
Семейство имбирные включает в себя порядка 1000 видов, объединенных в 40 родов. Чаще всего они встречаются в тропических и субтропических районах Азии, Африки и Америки. Широко используются в качестве пищевых растений, декоративных и лекарственных. Один только имбирь насчитывает около 90 видов. Наиболее распространенной жизненной формой являются многолетние травы.
Корневище имбирных растений очень длинное и ползучие с наличием узлов. Надземные стебли неветвистые и очень короткие. Листья расположены в два ряда. Крепятся ближе к основанию стебля. У части растений листья состоят из длинного расколотого влагалища, иногда с язычком на верхушке, а у другой части – из черешка и расширенного влагалища. Цветки собираются в соцветия с яркими и кроющими листьями. Они располагаются на верхушках стебля. Сами цветки обоеполые и неправильные. Околоцветник двойной и состоит из венчика с чашечкой. У чашечки три мелких и зеленных листика. Венчик состоит из трех лепестков, которые срастаются к основанию в длинную трубочку. Плод представлен кожистой коробочкой с тремя створками или ягодой. Семена круглые
Примеры семейства имбирные
Имбирь
Кардамон
Куркума
Ароидные
В семейство ароидные входит около 2000 различных растений, которые составляют более 100 родов. Они широко распространились на территориях с тропическим, субтропическим и умеренным климатом. Встречаются на обоих полушариях Земли. Большая часть видов представлена тропическими растениями, встречаются также кустарники, лианы и прямостоячие растения. У некоторых видов содержится ядовитый млечный сок.
Отличает это семейство неповторимая окраска листьев с початковидными соцветиями. Сам початок представлен большим количеством мелких цветков, которые в целом имеют вид одного одиночного цветка. Размеры соцветия колеблются от мелких до очень больших. У ароидных растений имеется характерное плотное покрывало, которое скрывает початок. Однако у части растений оно широко отогнуто. Антуриум и некоторые другие виды ароидных растений отличаются цветным покрывалом или наличием крыльев белого, розового, красного и другого цвета. Встречаются представители, которые характеризуются неприятным запахом, который привлекает мух и других насекомых для опыления. Листья располагаются поочередно, основание черешка охватывает стебель. Некоторые растения семейства имеют довольно крупные листья с металлическим блеском или бархатистой поверхностью. Форма листьев сердцевидная или стреловидная.
Примеры ароидных растений
Зантедеския
Сингониум
Аглаонема
Пальмовые
Семейство пальмовые представлены чаще всего древовидными растениями, которые подразделяются на 185 родов, в которые входит порядка 3,5 тысяч различных пальм. Чаще всего они растут в тропиках и субтропиках. Наибольшее количество видов встречается в Мадагаскаре и Колумбии.
Ствол пальмовых растений колоннообразный и не ветвящийся. В толщину некоторые виды могут достигать одного метра, а в высоту от 55 до 60 метров. Встречаются также бесстебельные виды и лианы, которые достигают толщины от 2 до 3 сантиметров. Лианы довольно часто используются для изготовления ротанговой мебели. Они могут достигать длины 300 и более метров. Листья представителей семейства пальмовых перистые или веерные, а также разделенные на сегменты. Плоды могут быть абсолютно разной формы. Как правило, они круглые, эллиптические или ореховидные. Самыми распространенными культурными растениями является финик и кокос.
Финик
Кокос
Вашингтония
Признаки и особенности однодольных растений
Однодольные растения отличаются от остальных представителей цветковых по ряду признаков:
Вышеперечисленные признаки не универсальны для каждого растения. Встречаются некоторые представители однодольные растений у которых есть две семядоли, как и среди двудольных встречаются виды с одной семядолей.
Строение однодольных растений
Корневая система, как говорилось выше, всегда мочковатая. Может наблюдаться видоизменения подземных побегов в зависимости от вида растения. Стебель прямостоячий и не ветвистый. Большинство растений растут в длину, но не в толщину, в связи с отсутствием камбия. Проводящие пучки располагаются беспорядочно. Листья простые, сидячие, линейные, ланцетные или узкие. Встречаются растения с мясистыми листьями. Прилистники, как правило, отсутствуют. Злаковое семейство отличаются наличием влагалище листа, которое охватывает стебель. Жилкование может быть дуговым или параллельным. Соцветие представлены одиночным цветком или кистью, колосом, початком, метелкой. Цветок чаще всего обоеполый, реже – однополый. Околоцветник простой без чашелистиков. Количество частей цветка кратно трем. Пестик только один. Плодом может быть коробочка, зерновка, ягода и ореха. Семена однодольных растений чаще всего довольно малых размеров.
Схема строения однодольных растений
Жилкование листьев однодольных растений
Листья отличаются параллельным или дуговым жилкованием. Для дифференциации однодольных растений недостаточно руководствоваться только признаком жилкования листьев, так как он не является универсальным и может быть ошибочным, если не подключить к трактовке другие критерии. Жилки растений часто сравнивают с кровеносной системой, поскольку они снабжают лист солями и водой, выводя продукты ассимиляции. Они могут быть двух видов: ситовидными трубками или сосудами.
Размножение, развитие, опыление
Растения класса однодольных чаще всего опыляются различными насекомыми. Способ размножения может отличаться в зависимости от рассматриваемого семейства. Например, лилейные растения могут размножать семенами, луковицами-детками и выводковыми почками, представленными маленькими луковичками. У семейства злаковые широко представлено вегетативное размножение корневищами или их частями, которые укореняются в узлах надземными побегами и выводковыми почками, сформировавшимися в колосках. Для опыления некоторые растения распространяют особый аромат, привлекающий различных насекомых.
Плоды, стебель и корень однодольных растений
Стебли таких растений довольно редко ветвятся, а стеблевые сосудистые пучки замкнуты. Главный корень однодольных растений недоразвит, его функцию довольно часто выполняет система придаточных корней. Плоды однодольных растений могут быть в виде коробочки или ягоды.
Функции и роль (значение) однодольных растений в природе
Различают дикорастущие и культурные виды растений. Наибольшая часть семейства злаковых относится к промысловым видам, однако среди них также встречаются сорняки. Много видов растения выполняют декоративную функцию. Среди однодольных распространены также лекарственные растения, из которых есть ядовитые.
Злаки играют большую роль в формировании растительного покрова планеты, чаще всего это хлебные и крупяные культуры. Многие растения являются кормовыми. Зеленая масса большинства растений является ценным кормом для животных.