Классификация растений. Какие бывают классы растений.

Можжевельник — это хвойное дерево, которое произрастает в различных странах бывшего Советского Союза. Его листья имеют игольчатую форму и, как правило, располагаются по спирали, образуя группы, состоящие из трех листочков. Это двудомное растение, то есть на одном дереве могут развиваться только мужские или только женские особи, что требует взаимодействия между ними для оплодотворения. Плоды являющиеся ягодами имеют конусовидную форму, и процесс их созревания занимает два года. Древесина можжевельника активно используется в ручной работе для создания различных поделок и изделий. Кроме того, из него извлекается эфирное масло, которое применяется в ароматерапии и медицинских целях.

Отделы растений: основные сведения

В биологической систематике самое высокое по рангу объединение называется царством. В рамках биологии выделяются несколько царств живых организмов, таких как царство растений, царство животных, царство грибов и царство простейших. В этой статье мы более подробно рассмотрим растительное царство.

• Таксон — это группа, состоящая из отдельных организмов, которые обладают общими морфологическими и физиологическими признаками. Эти организмы объединяются на основе общности признаков и свойств. Основные уровни таксонов включают вид, род, семейство, класс и отдел.
• Слоевище — тело растений, у которого нет четко выраженных органов и сосудисто-волокнистых пучков, характерное для примитивных форм жизни.
• Хроматофор — это тип пластид, обладающий различной формой и содержащий пигменты у водорослей, позволяющий им осуществлять фотосинтез.
• Спорофит — это диплоидная стадия в жизненном цикле растений и водорослей, которая образуется из зиготы и отвечает за образование спор.
• Гаметофит — это гаплоидная стадия в жизненном цикле растений, которая развивается из споры и производит гаметы, то есть половые клетки.
• Гаметы — это специализированные половые клетки, которые участвуют в процессе оплодотворения.
• Ризоид — это структура, представленная одной или несколькими недифференцированными клетками у низших растений, выполняющими функции, схожие с корнями, обеспечивающими фиксирование растения в substrate и поглощение воды.

Историческая справка

На протяжении долгого времени растения рассматривались в основном как источники пищи или как компоненты для приготовления различных зелий, и не предпринималось целенаправленных попыток к их классификации. Первым, кто занялся систематизацией растений, был Теофраст, ученик Аристотеля. В своей работе «Historia plantarum» он предложил классификацию, выделив кустарники, деревья, полукустарники и травы. Из-за этого его справедливо называют «отцом ботаники». Его портрет можно найти на десятой странице учебника «Биология» для 6 класса, редакция И. Н. Пономаревой.

В 1 веке нашей эры Диоскорид, греческий ученый, собрал описания многих известных ему лекарственных растений. С падением Римской империи наука пришла в упадок, особенно ботаника, которая не могла способствовать обогащению, поскольку не имела отношения к превращениям металлов в золото. В средневековой Европе основное внимание уделялось только описаниям лекарственных растений, известным как травники.

В 18 веке различные ученые начали работать над созданием систем классификации. Одним из первых, кто это сделал, был французский ученый М. Адамсон, который в 1763 году опубликовал работу «Семейства растений», в которой систематизировал известные растения по максимально возможному количеству признаков.

Классификацией растений также занимались Карл Линней, Себастьян Вайян и Жозеф Турнефор, которые внесли значительный вклад в развитие ботанических таксонов. Таксоны служат основным инструментом классификации в биологической систематике.

В данном уроке по биологии мы углубимся в изучение растений, продолжая развивать концепцию, представленную в учебнике «Биология» для 5 класса (авторы И.Н. Пономарева, И.В. Николаев, О.А. Корнилова). В основе этой концепции лежит системно-структурный подход к ведению биологии, что позволяет сформировать биологические и экологические понятия через выявление общих свойств живой материи.

Признаки царства растений

Перед тем, как перейти к классификации растений, стоит вспомнить, что растения обладают некоторыми общими чертами, свойственными всем представителям этого царства.

Общая характеристика растений:

• Растения способны к автотрофному питанию, что означает, что они могут синтезировать необходимые органические вещества из углекислого газа и воды, используя солнечную энергию в процессе фотосинтеза.

Согласно учебнику «Биология. 6 класс» под редакцией И.Н. Пономаревой, растительное царство можно подразделить на несколько подцарств. Оно делится на низшие и высшие растения, где водоросли представляют собой типичные образцы низших растений.

В зависимости от сложности их строения и способов размножения выделяют семь отделов растений, о которых мы подробно поговорим далее.

Отдел «водоросли»

Водоросли — наиболее примитивные представители растительного царства с простой организацией. Их тело, называемое таллом, состоит из клеток одного типа и не разделено на специфические органы, как у высших растений.

Клетки таллома водорослей:

• Эукариоты. Эти клетки обладают ядром, которое отвечает за хранение и передачу генетической информации.

Благодаря наличию светочувствительных органов, таких как стигмы, водоросли способны к фототаксису — они стремятся к источнику света, что способствует активации процесса фотосинтеза. Размножение водорослей может происходить как бесполым путем, через деление таллома, так и половым путем посредством образования гамет.

Значение водорослей. Водоросли, являясь водными растениями, вырабатывают кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, тем самым обеспечивая кислородом и органическими питательными веществами морскую флору и фауну, и употребляются в качестве пищи как людьми, так и животными. Более глубокое изучение водорослей можно найти на странице 110 учебника «Биология, 6 класс» под редакцией И.Н. Пономаревой.

Строение мхов более сложное, чем у водорослей, так как они имеют как стебли, так и листья. У мхов наблюдается отсутствие настоящих корней; для поглощения питательных веществ из почвы используются ризоиды.

Значение мхов. Эти растения способны накапливать большое количество влаги, что позволяет им играть важную роль в регулировании водного баланса биосферы. Мхи также обогащают атмосферу кислородом, а в процессе разложения образуют торф, который служит своеобразным питательным веществом для многих других растений и используется человеком как топливо.

Современные исследования насчитывают около 1000 видов мхов, хотя 350 миллионов лет назад существовали также плосколистные, хвощевидные и папоротникообразные растения, которые были основной флорой древней Земли. После их вымирания миллионы лет назад образовались залежи каменного угля из их остатков, что в настоящее время ценится как ресурс.

Внешне современные представители напоминают мхи, однако наличие дифференцированных корней, стеблей и листьев позволило учёным отнести их к высшим растениям.

Значение плауновидных. Эти растения, как и все другие, играют роль в снабжении кислородом. Кроме того, из некоторых видов плауновидных растений удалось извлечь ядовитые вещества, схожие по действию с кураре, которые находят применение в медицине.

Современная классификация водорослей представлена в таблице, раскрывающей различные типы растений:

Зеленые и бурые водоросли

Ламинария (водоросль)

Мхи, клоуны, папоротники, хвощевидные

Цветок кукушки, хвощ, японский полевой цветок

Сосна, цикадовые пальмы

Крошечные красные водоросли Chlamydomonas snow algae окрашивают горные ледники и снежные поля в розовый и красный цвета, особенно активно размножаясь в оттаявшем снегу.

Виды растений

Конкретный вид включает в себя родственные растения, обладающие схожей морфологией и жизненными процессами. Название каждого растения формируется из двух составляющих, причем первое слово обозначает род, а второе — вид. Например, «сосна обыкновенная» — в данном случае «сосна» — это род, а «обыкновенная» указывает на конкретный вид. Используя название «сосна», мы можем утверждать, что это растение принадлежит к одному и тому же роду (сосна), но к иному виду (например, кедр, который зачастую неправильно называют кедровым).

Растения классифицируются по нескольким критериям:

• По продолжительности жизни выделяют однолетние, двулетние и многолетние растения, а также луковичные.
• По отношению к свету растения делятся на светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые.
• По отношению к влаге выделяются водные и наземные растения. Наземные растения, в свою очередь, подразделяются на виды, предпочитающие нормальное увлажнение и засушливые условия.
• В ландшафтном дизайне классификация основывается на форме растений — они могут быть шаровидными, ампельными, кустистыми, лианами и другим.
• Учитывая потребности человека, растения также делят на культурные (агрокультуры), дикие и декоративные.

Есть растения, которые могут принадлежать к нескольким видам одновременно. Например, клематис — это многолетняя декоративная лиана, предпочитающая солнечные места и требующая стандартного уровня влаги в почве.

Агрокультуры

Классификация культурных растений по их сельскохозяйственному значению включает:

• зерновые — примеры: пшеница, кукуруза;
• овощные — примеры: огурцы, томаты;
• плодовые — примеры: яблоня, вишня;
• бобовые — примеры: фасоль, соя;
• масличные — примеры: рапс, подсолнечник;
• бахчевые — примеры: арбуз, тыква;
• сахароносные — например, сахарная свекла;
• волокнистые — например, лен, хлопчатник.

Таксоны и принцип их иерархии

Таксономические группы представляют собой систематические единицы, объединяющие живые существа, обладающие общими характеристиками или родством.

Таксоны располагаются в четкой иерархической системе.

Наиболее значимыми таксономическими единицами в систематике растений являются:

• Царство;
• Отдел;
• Класс;
• Порядок;
• Семейство;
• Род;
• Вид.

Таксоны характеризуются определенными особенностями:

• Каждый таксон может включать несколько подчиненных таксономических единиц, но сам при этом принадлежит только одному вышестоящему таксону.
• По мере перехода к более высшим уровням (от вида к царству) количество сходных признаков между отдельными членами каждого таксона уменьшается. Например, количество общих характеристик у растений одного рода будет больше, чем у растений одного семейства или порядка.

Кроме основных таксономических единиц, при необходимости могут быть введены и промежуточные таксономические единицы, такие как:

• подотделы;
• подклассы;
• серии;
• секции и прочее.

Основные группы Царства Растений

Современная ботаническая классификация стремится отразить родственные связи между живыми существами более точно, чем это было ранее.

В рамках царства растений выделяются следующие подцарства:

• настоящие водоросли;
• красные водоросли;
• высшие растения.

В подцарстве высших растений различают две группы:

• высшие споровые растения;
• семенные растения.

Растения, воспроизводящиеся спорами, дополнительно подразделяются на секции:

• голосеменные;
• покрытосеменные или цветковые.

Таксономические группы растений активно изучаются, и систематизация постоянно совершенствуется благодаря работе ученых в области систематики и ботаники.

Классы цветковых растений

Под современными цветковыми растениями (блестящими и живописными) выделяется две крупные группы классов:

Ключевым признаком для различия этих классов является количество семядолей в семенном эмбрионе:

• у однодольных — одна семядоля;
• у двудольных — две семядоли.

Семядоли, как правило, значительно крупнее других частей эмбриона.

Они обеспечивают эмбрион питательными веществами, пока он не сможет самостоятельно начать процесс фотосинтеза.

На иллюстрации показан процесс зарождения зародыша у растений:

Помимо количества семядолей, два упоминаемых класса цветковых растений различаются также по другим параметрам. Для двудольных растений характерны:

• сетчатое жилкование листьев;
• наличие стержневой корневой системы;
• кольцевое расположение проводящих пучков в стебле;
• двойной околоцветник и лучевая симметрия цветка, обычно с четвертым или пятым числом лепестков.

Для однодольных растений эти характеристики могут быть следующими:

• параллельное или дуговое жилкование листьев;
• мочковатая корневая система;
• проводящие пучки в стебле распределены неравномерно;
• простой околоцветник с количеством лепестков, кратным трем.

Однако, несмотря на эти характеристики, невозможно дать окончательное определение, к какой категории относится растение, поскольку существуют исключения, а для точной классификации требуется предварительное изучение структуры семени.

Следует отметить наиболее важные различия между однодольными и двудольными растениями.

Роль растений в природе и жизни человека

Космическая роль зеленых растений включает в себя:

1. накопление органической массы;
2. накопление солнечной энергии;
3. поддержание постоянства уровня углекислого газа в атмосфере;
4. накопление кислорода в атмосфере;
5. формирование почвы на Земле;
6. осуществление процесса фотосинтеза.

Растения выполняют множество важных функций для человека:

• служат источником пищи;
• представляют собой кормовую базу для животных;
• выступают источником для фармакологической промышленности (медицинские препараты);
• используются в химической промышленности (для производства красителей и химических соединений);
• предоставляют древесину — сырье для различных промышленных отраслей;
• обеспечивают ткани — сырье для текстильной промышленности.

Трудно перечислить все возможные функции растений, так же как и разнообразные виды растений, каждая из которых играет уникальную роль в экосистеме. Они развивались на протяжении тысячелетий, внося значительный вклад в жизнь человека и обучая нас использовать многие процессы природы (бионика), а также помогая справляться с изменяющимися климатическими условиями и становясь важнейшим источником питания.

См. также:

Класс цикадовые, или саговниковые

Цикадовые растения повсеместно встречаются в тропиках, однако Сейчас семейство насчитывает всего около 120 видов. Это двудольные растения, которые, однако, были весьма разнообразны миллионы лет назад. Высота растений этого класса колеблется от 2 до 10 метров. Ствол окружен панцирем из мертвых листьев. В ранней стадии роста листья имеют изогнутую форму и выраженную центральную жилку. У растений этого семейства в семенных стручках наблюдается подвижность.

Один из ярких представителей цикад — Encephalartos superior. Это двудольная пальма, которая лишена ствола. Листья этого растения перистые и жесткие. Оба пола цветков представлены в розетке листьев.

Принципы иерархии

Отдел

Среди огромного разнообразия растений выделяют крупные классы:

1. Споровые растения, которые размножаются спорами, для чего им необходимы водные ресурсы;
2. Семенные растения, которые используют семена для распространения, при этом не требуя наличия воды.

Саженцы делят на несколько секций:

• моховидные;
• плауновидные;
• хвощевидные;
• папоротниковидные.

Споровые растения разделяются на следующие классы:

Класс

Мохообразные растения категории подразделяются следующим образом:

• андреевые;
• листостебельные мхи;
• эдиподиевые;
• политриховые мхи;
• сфагновые мхи;
• тетрафисовые мхи.

К хвощевидным растениями относятся виды, причисляемые к возвратным хвощевидным. Классификация насекомых моховидных содержит классы, развивающиеся от моховидных клеток. Подразделение цветковых растений включает следующие классные группы:

Среди типов проростков у семенных растений выделяют такие классы:

• саговниковые;
• гинкговые;
• гнетовые;
• хвойные.

Хвощевидные растения также могут включать различные классы. Эти классы включают папоротникоподобные растения, мрамороподобные и псиломорфные растения.

Порядок

Внутри каждого класса выделяются определенные порядки растений. Например, класс Andreeceae включает ряд порядков Andreeceae.

К моховидным относятся следующие группы:

• бриевые;
• бриоксифиевые;
• буксбаумиевые;
• гедвигиевые;
• гипновые;
• гриммиевые;
• гукериевые;
• дикрановые;
• дифисциевые;
• катоскопиевые;
• ортотриховые;
• скоулериевые;
• сплахновые;
• тиммиевые;
• фунариевые;
• энкалиптовые.

Класс Хвощевидные включает в себя различные виды хвощей. В классе Гинкговые представлен ряд видов Гинкго, а класс Прудовые водоросли включает виды из порядка Кассава, в классе Полушниковые находятся представители из порядка Целагинелла.

Класс Монокотиледонные растения обладают следующими порядками:

• аироцветные;
• альстёмериецветные;
• амариллисоцветные;
• аронникоцветные;
• бромелиецветные;
• взморникоцветные;
• водокрасоцветные;
• гемодороцветные;
• диоскореецветные;
• имбирецветные;
• касатикоцветные;
• коммелиноцветные;
• лилиецветные;
• мелантиецветные;
• мятликоцветные;
• наядоцветные;
• осокоцветные;
• пальмоцветные;
• панданоцветные;
• понтедериецветные;
• посидониецветные;
• рдестоцветные;
• рогозоцветные;
• ситниковидноцветные;
• ситникоцветные;
• смилаксоцветные;
• спаржецветные;
• стемоноцветные;
• сусакоцветные;
• таккоцветные;
• триллиецветные;
• цимодоцеецветные;
• частухоцветные;
• шейхцериецветные;
• шерстестебельникоцветные;
• ятрышникоцветные.

Класс Plaunus относится к порядку Plaunus, в классе двудольных растений отмечается более ста порядков. Некоторые из них включают:

• актинидиецветные;
• анноноцветные;
• барбарисоцветные;
• батоцветные;
• бобовоцветные;
• болотникоцветные;
• букоцветные;
• волчникоцветные;
• ворсянкоцветные;
• глауцидиецветные;
• горечавкоцветные;
• диллениецветные;
• зверобоецветные;
• ивоцветные;
• икациноцветные;
• истодоцветные;
• кисличноцветные;
• колокольчикоцветные;
• кориариевые;
• лавроцветные;
• ладанникоцветные;
• мирсиноцветные;
• орехоцветные;
• охноцветные;
• парнолистникоцветные;
• питтоспороцветные;
• раффлезиецветные;
• ризофороцветные;
• роголистникоцветные;
• розоцветные;
• санталоцветные;
• сапиндоцветные;
• троходендроцветные;
• тыквоцветные;
• фиалкоцветные;
• циномориецветные;
• чаецветные;
• ясноткоцветные.

Подцарства

Разнообразие растений классифицируется по определённым признакам. В зависимости от их строения выделяют важнейшие подгруппы растительных организмов: высшие и низшие растения.

Низшие растения (водоросли)

Представители этого подцарства не имеют специализированных органов или тканей. Низшие растения характеризуются талломом или листостебельной структурой. Водоросли относятся к этой категории. Эти растения чаще всего обитают в водной среде. Водоросли поглощают питательные вещества через всю поверхность тела. Большая часть их структуры контактирует с солнечным светом, обеспечивая фотосинтез. Такой образ жизни предполагает медленный транспорт веществ в организме. У большинства видов водорослей наблюдается однородная структура клеток.

Высшие растения (споровые и семенные)

Виды растений, относящиеся к высшим, имеют функционально разнообразные органы и формируют специализированные клетки. В основном эти растения обитают на суше. Они поглощают воду и минеральные вещества из почвы, а фотосинтез происходит в верхней части растения. Высшие растения нуждаются в транспортировке веществ внутри организма, что осуществляется с помощью проводящих тканей.

Механические и кроющие ткани предоставляют растениям необходимую опору и устойчивость в среде. За счет специализированных клеток, тканей и органов, высшие растения могут достигать больших размеров и легко адаптироваться к различным условиям. Например, многие высшие растения вторично возвращаются в водную среду, создавая значительную биомассу в пресных водах.

Пример классификации на примере конкретного растения

Лекарственная ромашка (Matricária chamomilla) обладает следующими характеристиками:

• царство Растения;
• отдел Цветковые;
• класс Двудольные;
• порядок Астроцветные;
• семейство Астровые;
• род Ромашка;
• вид Ромашка аптечная.

В случае с тюльпанами их характеристики выглядят следующим образом:

• царство Растения;
• отдел Покрытосеменные;
• класс Однодольные;
• семейство Лилейные;
• род Тюльпан;
• вид Тюльпан поникающий.

Растение беллфлауэр имеет следующие характеристики:

• царство Растения;
• отдел Цветковые;
• класс Двудольные;
• семейство Колокольчиковые;
• порядок Астроцветные;
• род Колокольчик;
• вид Колокольчик карпатский.

Виды

В мире насчитывается примерно 350 000 видов растений. Эта цифра постоянно меняется, так как ежегодно вымирают некоторые виды, в то время как исследователи открывают новые. Растения делятся на три основных группы, включая истинные водоросли и красные водоросли. Особенности представителей каждого класса включают:

1. размер растительного организма;
2. жизненные формы, такие как травы, кустарники, овощи и деревья;
3. периоды жизни растений: однолетние, двулетние и многолетние;
4. методы размножения.
5. необходимые условия для роста и развития.

Подцарства растений

Многие растения классифицируются по разнообразным признакам. Различия в основном определяются по их строению, что приводит к выделению группы высших и низших растений.

Низшие растения

У представителей этого подцарства отсутствуют специализированные органы и ткани. Низшие растения характеризуются талломом или простой структурой, как это наблюдается у водорослей. Обычно такие растения обитают в водной среде. Они поглощают питательные вещества через всю свою поверхность, что также способствует фотосинтезу, поскольку большая часть их роста взаимодействует с солнечным светом. Их жизнь предположительно не требует быстрого перемещения химических веществ внутри клеток. Большинство водорослей имеет однородную клеточную структуру.

Высшие растения (споровые и семенные)

К видам растительного царства, относящимся к этому подцарству, относится множество функционально развитых органов, создающих специализированные клеточные структуры. Чаще всего такие растения встречаются на суше, где они поглощают воду и минеральные вещества из почвы. Фотосинтез осуществляется на листовых поверхностях, которые находятся над уровнем почвы. Высшим растениям необходимо более быстрое перемещение веществ между различными частями организма, что достигается с использованием проводящих тканей. Кроме того, механические и кроющие ткани способствуют поддержанию структуры и стабилизации растения в его окружении. Благодаря своим специализированным клеткам и органам, высшие растения могут достигать больших размеров и адаптироваться к разнообразным условиям окружающей среды. Многие из них вторично возвращаются в водные экосистемы и составляют значительную долю пресноводной биомассы.

Классификация на примере определенного растения (Ромашка аптечная)

Ромашка аптечная (лат. Matricária chamomilla) представляет собой род многолетних цветковых растений, относящихся к семейству сложноцветных (Asteraceae). Этот род включает около двадцати видов, большинство из которых цветут в первый год своего роста. Наиболее известный вид — аптечная ромашка, которая используется в официальной и народной медицине для лечения многочисленных заболеваний. ее встречаемость в различных регионах делает ромашку популярной как в садоводстве, так и в фармакологии. Ромашка также известна под различными народными названиями, такими как розмарин, ромашка, монокот, маточная трава.

Классификация лекарственной ромашки образуется на основании следующих характеристик:

• Вид — ромашка аптечная.