Семейства цветковых I: капустные, розовые, бобовые, паслёновые и астровые
Сравним пять семейств по цветку, соцветию и плоду и научимся не путать научный признак с привычным названием растения.
Федеральная программа · базовый уровень · 7 класс
Систематические группы растений
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Семейства традиционного класса двудольных
- Капустные, розовые, бобовые, паслёновые, астровые
- Дикорастущие и культурные представители
- Определение растений по совокупности признаков
Как это устроено
Начните определение с вопроса: перед нами один цветок или соцветие? У астровых корзинка может казаться одним крупным цветком, но состоит из множества мелких. Затем рассмотрите форму венчика, число и срастание лепестков, положение тычинок и тип плода. Название пищевого продукта может сбивать: «семечка» подсолнечника — целый плод, а съедобная часть картофеля — клубень побега.
Капустное удобно проверять по нескольким органам: у типичного цветка четыре чашелистика, четыре расположенных крест-накрест лепестка и часто шесть тычинок, из которых четыре длиннее двух. У раскрывающихся стручков капусты рода Brassica и стручочков пастушьей сумки после отделения створок семена остаются у перегородки. Это не все плоды семейства: у редьки рода Raphanus зрелый плод не раскрывается двумя створками. У боба гороха перегородка такого типа отсутствует. Форма плода важнее бытового слова «стручок», которым называют и зелёные бобы фасоли.
У капустных часто четыре лепестка крест-накрест и стручок; у бобовых типичен мотыльковый цветок и боб. Эти плоды выглядят похожими, но образуются и вскрываются по-разному. У розовых разнообразие плодов особенно велико: яблоко, костянка, многокостянка и другие формы. Поэтому для розовых нельзя заучить один «единственный плод семейства».
У розовых часто по пять чашелистиков и лепестков и много тычинок, однако положение и число пестиков, строение цветоложа и итоговые плоды различаются. У вишни развивается костянка; у яблони плод-яблоко; у малины — многокостянка; у земляники видимая мясистая часть связана с разросшимся цветоложем, а настоящие мелкие плоды находятся на его поверхности. Нельзя определять семейство по тому, что растение даёт «ягоды» в бытовом смысле.
Паслёновые объединяют полезные культурные и ядовитые растения. У томата созревает ягода, у картофеля ягода тоже образуется, но клубень — отдельный подземный побег, а зелёные части и ягоды картофеля не едят. При изучении семейства безопасность важнее желания проверить растение на вкус.
Для паслёновых характерен цветок со сросшимися лепестками; среди плодов встречаются и ягоды, и коробочки. Поэтому ответ «все паслёновые — томатные ягоды» неверен. У астровых важен другой уровень: корзинка состоит из множества отдельных цветков, которые могут различаться формой венчика; после созревания появляются отдельные сухие плоды. На фотографии сначала ищите границы отдельных цветков внутри корзинки, а затем при возможности — зрелые семянки.
У бобовых некоторые виды образуют клубеньки с бактериями, фиксирующими атмосферный азот. Это не значит, что все бобовые всегда обеспечены азотом без почвы или что растение само превращает атмосферный азот в доступные соединения. Хозяйственное использование семейств связано с конкретными видами, сортами и условиями выращивания.
Мотыльковый венчик хорошо виден у гороха: верхний лепесток называют парусом, боковые — вёслами, нижние формируют лодочку. Но семейство Бобовые шире растений с точно таким же видимым цветком; родство и определение проверяют по совокупности цветка, плода и других признаков. При обнаружении клубеньков на корне не приписывайте азотфиксацию самой растительной клетке: её осуществляют живущие в клубеньках бактерии при подходящих условиях.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Семейство Капустные
Группа цветковых растений, у типичных представителей которой цветок имеет четыре чашелистика и четыре лепестка крест-накрест, а плод часто является стручком или стручочком.
Пример: Капуста, редька, пастушья сумка и горчица относятся к капустным.
Важно: Крестообразные лепестки — типичный признак, но определять семейство только по одному цветку без плода и других признаков рискованно.
- Стручок
Тип сухого, обычно многосемянного плода многих капустных. У типичного раскрывающегося стручка две створки отделяются от рамки с перегородкой, вдоль которой прикреплены семена; имеются и невскрывающиеся разновидности.
Пример: У капусты огородной зрелый стручок раскрывается двумя створками, оставляя рамку с перегородкой. У гороха плод — боб, а не стручок.
Важно: Редька тоже относится к капустным, но её плоды невскрывающиеся: их нельзя использовать как образец раскрывания стручка двумя створками.
- Стручочек
Короткий относительно своей ширины плод капустного растения того же общего плана, что и стручок: две створки и перегородка, к которой обычно прикреплены семена. Отношение длины к ширине отличает типичный стручочек от длинного стручка.
Пример: У пастушьей сумки короткие треугольные стручочки, а у многих капустных — более длинные стручки; оба типа не следует называть бобами.
- Семейство Розовые
Разнообразная группа цветковых, у которых часто заметны пятичленные цветки с многочисленными тычинками; строение пестиков и плодов сильно варьирует.
Пример: Яблоня, шиповник, земляника и вишня — розовые, хотя их плоды имеют разное строение.
Важно: Нельзя считать «яблоко» универсальным плодом всех розовых: у вишни костянка, у малины многокостянка.
- Семейство Бобовые
Группа цветковых, у многих представителей которой цветок имеет мотыльковое строение венчика, а плод обычно является бобом; у ряда видов есть симбиоз с азотфиксирующими бактериями.
Пример: Горох, фасоль, клевер и люпин относятся к бобовым; у гороха плод — боб.
- Боб
Обычно сухой многосемянный плод, происходящий из одного плодолистика и раскрывающийся по двум швам; внутри находятся отдельные семена.
Пример: В раскрытом плоде фасоли створки составляют околоплодник, а фасолины — семена.
- Семейство Паслёновые
Группа цветковых растений с типично сростнолепестным венчиком и плодами-ягодами или коробочками; включает пищевые, декоративные и ядовитые виды.
Пример: Томат и картофель относятся к паслёновым; у томата плод — ягода, у картофеля съедобен клубень-побег.
Важно: Ягоды картофеля и белены ядовиты; принадлежность к семейству не говорит о съедобности растения.
- Семейство Астровые
Крупная группа цветковых, у которых множество мелких цветков собрано в соцветие-корзинку; плод обычно семянка.
Пример: У подсолнечника видимая «головка» состоит из многих цветков, а «семечка» в оболочке — плод-семянка.
- Корзинка
Соцветие из многих мелких цветков на расширенном общем основании, часто окружённое обёрткой из листочков.
Пример: У ромашки краевые белые и внутренние жёлтые цветки вместе образуют корзинку.
- Трубчатый и язычковый цветки астровых
Два часто встречающихся облика отдельных цветков в корзинке: у трубчатого венчик образует трубку, у язычкового заметна вытянутая плоская часть венчика. Набор и расположение таких цветков различаются у видов.
Пример: В корзинке подсолнечника по краю заметны крупные язычковые цветки, а в центре — многочисленные трубчатые; весь «круг» не является одним цветком.
- Мотыльковый венчик
Типичный для многих бобовых венчик из лепестков разной формы: паруса, двух вёсел и лодочки, окружающей репродуктивные части цветка.
Пример: На крупном цветке гороха можно различить верхний парус и боковые лепестки-вёсла.
- Корневой клубенёк бобового
Образование на корне некоторых бобовых, где в симбиозе с растением живут бактерии, способные фиксировать атмосферный азот. Клубенёк не равен запасному корнеплоду и не доказывает, что любой представитель семейства всегда имеет такой симбиоз.
Пример: У гороха на корнях могут образовываться клубеньки с бактериями; азот фиксируют бактерии, а растение снабжает партнёров продуктами фотосинтеза.
- Ягода (ботанический тип плода)
Сочный плод с мясистым околоплодником без выделенной твёрдой косточки; семена расположены в мякоти. Число семян и окраска могут различаться.
Пример: Плод томата — ягода, а плод малины — многокостянка.
Важно: Ботаническое название не гарантирует съедобности.
- Коробочка
Сухой плод из завязи с несколькими сросшимися плодолистиками, раскрывающийся при созревании и освобождающий семена.
Пример: У лилии царственной Lilium regale развивается коробочка.
Важно: Она не равна коробочке-спорангию мха: у лилии внутри семена, у мха — споры.
- Костянка
Плод, у которого внутренний слой околоплодника образует твёрдую косточку, окружающую семя, а средний слой обычно мясистый.
Пример: У вишни внутри косточки находится семя; сама косточка — часть плода.
- Многокостянка
Сборный плод из нескольких маленьких костянок, развивающихся из отдельных пестиков одного цветка.
Пример: У малины каждая маленькая костянка имеет свой твёрдый внутренний слой и семя.
Важно: Сборный плод одного цветка отличается от соплодия, образованного несколькими цветками.
- Семянка
В школьной терминологии сухой нераскрывающийся плод с одним семенем, у которого околоплодник не срастается с семенной кожурой.
Пример: Подсолнечная «семечка» с оболочкой — целый плод, а не одно голое семя.
Важно: У Астровых специальный термин — ципсела. У зерновки злака околоплодник и семенная кожура срастаются.
Пример по шагам
На образце видна крупная жёлтая «головка» с множеством маленьких цветков и затем плодами-семянками. Какое семейство вероятно?
- Убедитесь, что «головка» действительно состоит из множества цветков на общем основании: это корзинка.
- Проверьте тип плода: отдельные сухие односемянные плоды — семянки.
- Совпадение корзинки и семянок поддерживает определение семейства Астровые; вид устанавливайте отдельно.
Вывод: Корзинка вместе с семянками — сильный набор признаков астровых, но не видовое название.
Практическая работа
Определяем семейства по гербарию и карточкам
- Получите гербарные или фотографические образцы с хорошо видимыми цветком, соцветием и плодом: капустное, розовое, бобовое, паслёновое и астровое.
- Для каждого заполните таблицу: одиночный цветок или корзинка, форма венчика, число видимых частей, тип плода; отмечайте «не видно», если признак скрыт.
- С помощью определителя установите семейство и проверьте вывод по второму признаку, не выводя съедобность из систематики.
Что можно заключить: Семейство устанавливают по сочетанию признаков; отсутствие части органов делает определение предварительным.
Безопасность: Не пробуйте и не нюхайте неизвестные растения, особенно паслёновые; работайте с безопасным гербарием или изображениями.
Практическая работа
Плод или семя: различаем пять типов по строению
Учебные модельные данные — не результаты реального опыта
Если таблица шире экрана, прокрутите её по горизонтали.
| Тип | Как различать | Пример |
|---|---|---|
| Ягода | Обычно сочный плод; околоплодник мясистый, без отдельного каменистого внутреннего слоя-косточки; семена лежат в мякоти | Томат — Solanum lycopersicum |
| Коробочка | Сухой плод из завязи с несколькими сросшимися плодолистиками; при созревании раскрывается и освобождает семена | Лилия царственная — Lilium regale, семейство Лилейные |
| Костянка | Плод с мясистой частью и твёрдым внутренним слоем околоплодника — косточкой, внутри которой находится семя | Вишня обыкновенная — Prunus cerasus |
| Многокостянка | Сборный плод из нескольких маленьких костянок; они развиваются из отдельных пестиков одного цветка | Малина обыкновенная — Rubus idaeus |
| Семянка (школьное название) | Сухой нераскрывающийся односемянный плод; околоплодник не срастается с семенной кожурой | Подсолнечник однолетний — Helianthus annuus; у Астровых точное специальное название такого плода — ципсела |
Это авторские карточки строения, а не руководство по съедобности. Для определения плода важны строение и происхождение; один цвет, размер или вкус не дают ответа. У лилии показан конкретный вид, а не все Лилейные.
- Классифицируйте по карточкам: А — плод томата с мясистым околоплодником и несколькими семенами; Б — сухой плод лилии царственной, при созревании раскрывающийся; В — плод вишни с мясистой средней частью и твёрдой внутренней косточкой; Г — плод малины из множества маленьких костянок одного цветка; Д — сухой односемянный плод подсолнечника с отделяемой оболочкой плода.
- Для карточек В и Д отделите семя от части околоплодника. Сравните семянку с зерновкой пшеницы, у которой околоплодник срастается с семенной кожурой.
- Верно ли, что вся бытовая «ягода» является ягодой в ботанике, а у любого лилейного обязательно плод-ягода? Ответ обоснуйте конкретным видом.
Что можно заключить: А — ягода, Б — коробочка, В — костянка, Г — многокостянка, Д — семянка в школьной терминологии. Косточка вишни — внутренний слой плода, семя находится внутри. Оболочка подсолнечной «семечки» — часть плода, под ней отдельное семя; у зерновки плодовая и семенная оболочки срослись. Малина — многокостянка, хотя в быту её называют ягодой. У лилии царственной плод-коробочка; название семейства само по себе не задаёт единственный тип плода.
Безопасность: Используйте готовые карточки; неизвестные и декоративные плоды не пробуйте и не давайте животным.
Практическая работа
Три семейства: дикорастущий вид, культурный вид и применение
Учебные модельные данные — не результаты реального опыта
Если таблица шире экрана, прокрутите её по горизонтали.
| Семейство | Дикорастущий пример и роль | Культурный пример: свойство → использование |
|---|---|---|
| Капустные (Крестоцветные) | Пастушья сумка — Capsella bursa-pastoris: мелкие цветки с четырьмя лепестками и характерные плоды-стручочки; встречается на нарушенных участках, её цветки посещают насекомые | Капуста огородная — Brassica oleracea, кочанная форма: плотный кочан состоит из листьев укороченного побега → овощная продукция |
| Бобовые (Мотыльковые) | Клевер ползучий — Trifolium repens: тройчатые листья, мелкие мотыльковые цветки в головке; нектар служит пищей насекомым; этот же вид выращивают как кормовое растение | Горох посевной — Pisum sativum, лущильные сорта: семена внутри боба накапливают запасные вещества → пищевые семена, свежие или высушенные |
| Астровые (Сложноцветные) | Маргаритка многолетняя — Bellis perennis: корзинка из многих цветков; встречается в травяных участках, посещается насекомыми; имеются декоративные сорта | Подсолнечник однолетний — Helianthus annuus, масличные сорта: масло запасается в семенах внутри сухих плодов → растительное масло; декоративные сорта выращивают ради корзинок |
Дикорастущее состояние и культивирование описывают участие человека, а не два разных таксона. Эти краткие признаки не заменяют определитель неизвестного растения; применение одного вида не распространяется на всё семейство.
- Прочитайте готовые пары трёх семейств. Для каждой укажите отдельно семейство, признак организма и роль или хозяйственное использование; слово «полезное» не является признаком семейства.
- Почему белый клевер может встречаться без посадки и одновременно выращиваться человеком? Относится ли декоративный подсолнечник к другому семейству, чем масличный?
- Для собственной местности учитель выбирает три подходящих семейства и проверяет наличие видов по местному определителю. Эта таблица даёт законченный учебный пример, но не подтверждает встречаемость всех шести растений в каждом регионе.
Что можно заключить: У пары внутри строки одно семейство, но разные виды и назначения. У капусты используют листья, у лущильного гороха — семена, у масличного подсолнечника — масло из семян. Клевер и маргаритка показывают, что вид может жить без посадки и иметь культурные формы. По назначению продукта нельзя определить семейство и нельзя заключить о съедобности неизвестного растения.
Безопасность: Работайте с карточками и проверенными изображениями, без проверки вкуса и сбора дикорастущих растений.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.
- ФРП ООО «Биология», базовый уровень, 5–9 классы
- ФРП биологии 5–9 классов, базовый уровень
- Kew Plants of the World Online: Капустные
- Flora of North America: раскрывающиеся стручки Brassica
- Flora of North America: невскрывающиеся плоды Raphanus
- Kew Plants of the World Online: Розовые
- Kew Plants of the World Online: Бобовые
- Kew Plants of the World Online: Паслёновые
- Kew Plants of the World Online: Астровые
- Университет штата Мичиган: признаки плодов и отличие семян от плодов
- NC State Extension: конкретная лилия царственная и плод-коробочка
- Университет Пердью: многокостянка малины
- NC State Extension: подсолнечник и специальный термин ципсела
- NC State Extension: пастушья сумка, признаки и посетители цветков
- NC State Extension: капуста, кочан и используемые листья
- NC State Extension: клевер ползучий, кормовое использование и нектар
- NC State Extension: маргаритка, дикорастущие и декоративные формы
- UMN Extension: пищевые семена и разные хозяйственные формы гороха