Цветковые растения и их значение¶

Цветковые растения (покрытосеменные, лат. Angiospermae) — наиболее высокоорганизованная и многочисленная группа растений, характеризующаяся наличием цветка и заключением семязачатков в завязь, которая впоследствии образует плод. Эта группа доминирует в современной флоре Земли, насчитывая около 250–300 тысяч видов, и является основой большинства наземных экосистем, а также важнейшим источником пищи и сырья для человека.

¶Происхождение и эволюция

Покрытосеменные возникли в раннем меловом периоде (около 130–140 миллионов лет назад), что значительно позже появления голосеменных растений. Их стремительное распространение и видообразование в середине мелового периода Чарльз Дарвин называл «отвратительной тайной» из-за отсутствия очевидных переходных форм в палеонтологической летописи. Среди предполагаемых предков цветковых рассматриваются вымершие группы семенных папоротников (например, Caytoniales) или древние беннеттитовые.

Ключевым эволюционным преимуществом покрытосеменных стало эффективное опыление с участием насекомых, птиц и других животных, а также двойное оплодотворение, обеспечивающее образование питательной ткани эндосперма только после оплодотворения. Это позволило им занять разнообразные экологические ниши и вытеснить голосеменные растения (хвойные, гинкговые) на значительной части суши.

¶Строение и жизненный цикл

Основные органы цветкового растения — корень, стебель, лист, цветок, плод и семя. Цветок представляет собой видоизменённый укороченный побег, выполняющий функции полового размножения. Он состоит из чашечки, венчика, тычинок (мужские органы) и пестика (женский орган). Опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика — осуществляется ветром, водой или животными (энтомофилия, орнитофилия). После оплодотворения завязь разрастается в плод, который защищает семена и способствует их распространению.

Жизненный цикл покрытосеменных включает чередование поколений: диплоидный спорофит (само растение) и редуцированный гаметофит (пыльцевое зерно и зародышевый мешок). В отличие от папоротников и мхов, гаметофит полностью зависит от родительского растения.

¶Классификация

Систематика цветковых растений постоянно уточняется. Традиционно их делят на два крупных класса:

• Двудольные (Magnoliopsida) — зародыш имеет две семядоли, обычно сетчатое жилкование листьев и стержневую корневую систему. К ним относятся розоцветные, бобовые, крестоцветные, сложноцветные, зонтичные и другие семейства.
• Однодольные (Liliopsida) — зародыш с одной семядолей, параллельное или дуговое жилкование листьев, мочковатая корневая система. Включают злаки, лилейные, орхидные, осоковые.

Современные молекулярно-филогенетические исследования (система APG IV) выделяют также базальные группы (например, амборелловые, кувшинковые) и кладу магнолииды, однако деление на однодольные и эвдикоты остаётся общепринятым.

¶Хозяйственное значение

Покрытосеменные составляют основу мирового сельского хозяйства. Все важнейшие продовольственные культуры — пшеница, рис, кукуруза, картофель, томаты, соя, подсолнечник — относятся к цветковым растениям. Злаки (семейство Мятликовые) обеспечивают более половины калорий в рационе человека. Технические культуры (хлопчатник, лён, сахарная свёкла) дают волокно, масла и сахар.

Лекарственные растения (ромашка, подорожник, женьшень, наперстянка) широко используются в фармацевтике. Древесина покрытосеменных (дуб, бук, берёза) применяется в строительстве и производстве мебели. Декоративные цветковые растения — розы, тюльпаны, орхидеи — являются основой цветоводства и ландшафтного дизайна.

¶Экологическая роль

Цветковые растения — продуценты, создающие органическое вещество в большинстве наземных экосистем. Они формируют растительные сообщества (луга, степи, леса, тундры), служат средой обитания и пищей для травоядных животных, насекомых-опылителей и микроорганизмов. Корневые системы растений предотвращают эрозию почвы, а их опавшие листья участвуют в почвообразовании.

Взаимодействие с опылителями — один из ярчайших примеров коэволюции. Например, орхидеи выработали сложные механизмы привлечения специфических опылителей, а инжир (фикус) опыляется исключительно осами-агаонидами. Утрата опылителей (в частности, пчёл) вследствие применения пестицидов и разрушения мест обитания представляет серьёзную угрозу для продовольственной безопасности.

¶Охрана и угрозы

По оценкам Международного союза охраны природы, около 40% видов растений находятся под угрозой исчезновения. Основные причины — вырубка тропических лесов, осушение болот, распашка степей, интродукция инвазивных видов и изменение климата. В России для охраны редких видов созданы заповедники и национальные парки, ведётся Красная книга, включающая такие виды, как венерин башмачок, лотос орехоносный, пион тонколистный.

Ботанические сады (например, Главный ботанический сад имени Н. В. Цицина РАН) поддерживают коллекции живых растений, а семенные банки (Всемирное семенохранилище на Шпицбергене) обеспечивают сохранение генетического материала для будущих поколений.

¶Интересные факты

• Самый крупный цветок в мире — раффлезия Арнольди (Rafflesia arnoldii), произрастающая в Индонезии, достигает метра в диаметре и весит до 11 кг. Она паразитирует на лианах и не имеет собственных листьев.
• Самая маленькая цветковая растение — вольфия бескорневая (Wolffia arrhiza), размер которой не превышает миллиметра.
• Дерево секвойядендрон гигантский (Sequoiadendron giganteum), хотя и относится к голосеменным, часто путают с цветковыми; среди покрытосеменных самым высоким считается эвкалипт царственный (Eucalyptus regnans), достигающий 100 метров.
• Цветение бамбука происходит крайне редко (раз в 30–120 лет) и одновременно у всех растений популяции, после чего они погибают.

¶Источники

• Еленевский А. Г., Соловьёва М. П., Тихомиров В. Н. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений. — М.: Академия, 2006.
• Жизнь растений: в 6 т. / под ред. А. Л. Тахтаджяна. — М.: Просвещение, 1980–1982.
• Тахтаджян А. Л. Система магнолиофитов. — Л.: Наука, 1987.
• Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008.