Содержание

1. Положение семейства в системе покрытосеменных растений (класс, подкласс, порядок)              3

2. Объем семейства (число родов и видов).              4

3. Распространение и экологические особенности растений.              6

4. Жизненные формы растений.              7

5. Особенности строения вегетативных органов (подземные органы, побег, стебель, лист, видоизменения побега и стебля и др.).              9

6. Особенности строения генеративных органов (типы соцветий, строение цветков, способ опыления, типы и строение плодов, семян, способы распространения семян и плодов и др.).              10

7. Основные роды и виды.              14

8. Значение растений - представителей семейства (пищевые, кормовые, лекарственные, прядильные, ядовитые и т. д.).              16

Список литературы:              18

1. Положение семейства в системе покрытосеменных растений (класс, подкласс, порядок)

Гвоздичные — одно из наиболее крупных семейств в порядке гвоздичных. В нем насчитывают примерно 80 родов и 2000 видов. Гвоздичные можно встретить на всех континентах земного шара, в самых различных местообитаниях. Представители семейства произрастают в тундре, среди гвоздичных много лесных и луговых растений. Встречаются они и в засушливых районах: в степях, полупустынях и пустынях. В горах гвоздичные поднимаются до альпийского пояса, а один из видов — звездчатка стелющаяся (Stellaria decumbens) — был обнаружен в скалистых расселинах в Гималаях на высоте 6000 м, значительно выше других цветковых растений высокогорий.[1]

Класс Двудольные (Magnoliopsida, Dicotyledones)

Подкласс Caryophyllidae В подкласс входят три порядка, 19 семейств, 650 родов и около 11 500 видов. Преобладают травы и полукустарники с хорошо развитой древесиной.

Порядок Гвоздикоцветные – Caryophyllales

К этому порядку относятся главным образом травянистые растения, реже кустарники или некрупные деревья с цельными листьями обычно без прилистников. Членики сосудов с простой перфорацией.

Семейство Caryophyllaceae Гвоздичные

2. Объем семейства (число родов и видов).

Семейство Caryophyllaceae Гвоздичные насчитывает около 80 родов и свыше 2000 видов.

Однако существует и другая точка зрения на объём семейства. Дж. Бентам и Дж. Гукер  рассматривают 2 таксона: Caryophylleae Juss. (с трибами Sileneae, Alsineae, Polycarpeae) и Illecebreae R.Br. (с трибами Pollichieae, Pamnychieae, Pterantheae, Sclerantheae).

Фердинанд Албин Пакс, который снова признает единое семейство Caryophyllaceae, выделяет в его составе две группы неопределенного ранга — Silenoideae и Alsinoideae. Внутри первой он различает подгруппы, ранг которых также не определен — Silenoideae-Lychnideae и Silenoideae-Diantheae, а в составе второй —Alsinoideae-Alsineae, Alsinoideae-Sperguleae, Alsinoideae-Polycarpeae, Alsinoideae-Paronychieae, Alsinoideae-Dysphanieae, Alsinoideae-Sclerantheae, Alsinoideae-Pterantheae. Во втором издании этой работы система семейства подверглась значительному изменению. Семейство разделено на 3 подсемейства: Paronychioideae, Silenoideae, Alsinoideae Vierh.. Каждое подсемейство, в свою очередь, состоит из триб, названия которых двойные и включают название подсемейства и собственно название трибы. Названия подтриб уже тройные и состоят из названий подсемейства, трибы и подтрибы. Подсемейство Paronychioideae включает 4 трибы: Pamnychieae Pax et K.Hoffm., Pterantheae Endl., Polycarpeae Pax, Sperguleae Vierh. (здесь и далее первые таксоны опущены, приводится только собственное название таксона данного ранга). Триба Pamnychieae разделяется на 3 подтрибы: Pollichiinae Pax et K.Hoffm., Paronychiinae Pax et K.Hoffm., Illecebrinae Aschers. et Graebn.. Две других трибы — Pterantheae и Polycarpeae — приводятся без деления на подтрибы. Четвёртая триба — Sperguleae — делится на 3 подтрибы: Spergulinae Pax et K.Hoffm., Telephiinae Aschers. et Graebn., Xerotiineae Pax et K.Hoffm.. Подсемейство Alsinoideae делится на трибы: Alsineae Pax (с подтрибами Stellariinae Aschers. et Graebn., и Sabulininae Aschers. et Graebn.), Pycnophylleae Mattf., Habrosieae Pax et K.Hoffm., Sclerantheae Vierh.. Подсемейство Silenoideae разделяется на трибы: Lychnideae A.Br. (с подтрибами Sileninae Pax et K.Hoffm., Cucubalinae Pax et K.Hoffm., Drypidinae Pax et K.Hoffm.) и Diantheae Pax.[2]

Большинство современных ботаников, следуя F. Pax и К. Hoffman, принимает единое семейство Caryophyllaceae, разделяя его на 3 подсемейства: Alsinoideae, Silenoideae, Paronychioideae.

Другие, предпочитают более узкую трактовку семейства Caryophylleae Juss., с выделением из него семейства Illecebraceae R.Br.. Реже каждое или большинство из подсемейств рассматриваются в качестве отдельных семейств, а из Illecebraceae выделяется семейство Spergulaceae Adans.

Наличие в составе семейства ряда полиморфных родов (Silene, Dianthus, Elisanthe, Gypsophila), значительная внутривидовая изменчивость, зачастую осложненная межвидовой гибридизацией, затрудняет распознавание видов и делает гвоздичные одним из наиболее трудных и интересных в таксономическом отношении семейств.

3. Распространение и экологические особенности растений.

Это одно из широко распространенных и наиболее крупных семейств в порядке Caryophyllales. Оно встречается почти на всех континентах и в различных зонах от Арктики и Антарктики до высокогорий, некоторые виды являются космополитами.

Распространены гвоздичные по всем континентам Земли, но неравномерно. Наибольшее число видов встречается в области древнего Средиземноморья, районах Центральной и Восточной Азии. [3]

Два представителя семейства гвоздичных достойны включения в Книгу рекордов Гиннесса — это Колобантус кито (Colobanthus quitensis) и Звездчатка стелющаяся (Stellaria decumbens). Первое растение входит во флору цветковых Антарктиды, состоящую всего из двух видов. Второе — обнаружено в Гималаях на высоте 6 тыс. м над уровнем моря

Гвоздичные играют большую роль во многих травянистых растительных сообществах и способны расти в пустынях, тундрах, высокогорьях субтропиков и тропиков, где они представлены своеобразной подушечной формой.

4. Жизненные формы растений.

Гвоздичные  главным образом однолетние травы, полукустарники, кустарнички, иногда кустарники (монотипный род Alsinodendron на Гавайях), с листьями простыми, супротивными, большей частью без прилистников. Гвоздичные играют большую роль во многих травянистых растительных сообществах и способны расти в пустынях, тундрах, высокогорьях субтропиков и тропиков, где они представлены своеобразной подушечной формой.

Подавляющее большинство гвоздичных — однолетние или многолетние травянистые растения. Однако в семействе имеется несколько некрупных, высотой 60-180 см, кустарников. Кустарнички и полукустарники встречаются главным образом среди гвоздичных, произрастающих в аридных и горных районах умеренной зоны, в тропиках и субтропиках. Для некоторых многолетних форм гвоздичных, произрастающих в тундре, высоко в горах, в полупустынях и пустынях, характерна своеобразная подушечная форма роста. Стебель таких растений у самой почвы многократно ветвится, при этом в разные стороны отходят многочисленные побеги, которые, в свою очередь, неоднократно разветвляются. Все растение приобретает форму полушария или подушки, нередко колючей. Листья этих растений-подушек превращены в колючки. Подушки бывают рыхлыми или компактными; и те и другие очень медленно растут; в год побеги удлиняются всего на несколько миллиметров, а возраст отдельных экземпляров исчисляется столетиями. Плотная подушка лучше прогревается солнечными лучами, побеги ее хорошо защищены от иссушающего действия ветра, внутри подушек создается свой микроклимат.[4]

На альпийских лугах, которые располагаются высоко в горах, в непосредственной близости с пространствами, покрытыми льдом и снегом, можно встретить немало гвоздичных — представителей родов смолевка, песчанка, ясколка, алсина (Alsine), минуартия (Minuartia) и некоторые другие. Почти все растения-альпийцы — многолетники, едва возвышающиеся над землей. У них сильно развита корневая система, у многих имеется густое опушение или восковой налет и толстая кутикула на листьях и стеблях. Альпийские луга необычайно красивы, они расцвечены массой разнообразных крупных и ярко окрашенных цветков; яркая окраска способствует привлечению очень редких в горах насекомых-опылителей.

5. Особенности строения вегетативных органов (подземные органы, побег, стебель, лист, видоизменения побега и стебля и др.).

Листья у гвоздичных супротивные, редко очередные, простые, цельные, часто узкие — линейные или линейно-ланцетные, снабженные чешуевидными прилистниками или без прилистников. [5]

Для некоторых многолетних форм гвоздичных, произрастающих в тундре, высоко в горах, в полупустынях и пустынях, характерна своеобразная подушечная форма роста. Стебель таких растений у самой почвы многократно ветвится, при этом в разные стороны отходят многочисленные побеги, которые, в свою очередь, неоднократно разветвляются. Все растение приобретает форму полушария или подушки, нередко колючей. Листья этих растений-подушек превращены в колючки. Подушки бывают рыхлыми или компактными; и те и другие очень медленно растут; в год побеги удлиняются всего на несколько миллиметров, а возраст отдельных экземпляров исчисляется столетиями. Плотная подушка лучше прогревается солнечными лучами, побеги ее хорошо защищены от иссушающего действия ветра, внутри подушек создается свой микроклимат.

6. Особенности строения генеративных органов (типы соцветий, строение цветков, способ опыления, типы и строение плодов, семян, способы распространения семян и плодов и др.).

Цветки актиноморфные, энтомофильные, собраны в дихазиальные соцветия, редко одиночные, обоеполые, реже двудомные, 5-членные, реже 4-членные. Чашелистики свободные или почти свободные (Paronychioideae и Alsinoideae), или сросшиеся в трубку (Silenoideae). Лепестки совершенно отсутствуют или представлены мелкими стаминодиями или примитивными лепестковидными образованиями (Paronychioideae и Alsinoideae) или же лепестки вполне развиты, часто окрашены и дифференцируются на ноготок и отгиб (Silenoideae). Андроцей из 10 тычинок, расположенных в два круга, иногда тычинок 5-4 в одном кругу, редко 3,2 и даже одна, пыльники вскрываются продольно. Гинецей из 5-3-2 плодолистиков, синкарпный, переходящий к лизикарпному, со свободными или сросшимися стаминодиями; завязь верхняя, обычно с многочисленными семязачатками в каждом гнезде, плоды – коробочки, орешковидные, или, реже, ягоды. Семена с зародышем, обычно согнутым вокруг мучнистого перисперма.

Рис. 1.

Гвоздичные

Примечание  - Смолевка поникшая:1 – внешний вид; 2 – разрез через цветок; гвоздика Фишера: 3 – внешний вид; 4 – диаграмма; звездчатка дубравная: 5 – внешний вид; 6 – диаграмма цветка; мокрица: 7 – разрез через цветок; ясколка полевая: 8 – разрез через цветок; грыжник голый: 9 – разрез через цветок; дивала однолетняя: 10 – разрез через цветок; смолка: 11 – разрез через цветок.

   Опыление совершается преимущественно насекомыми. Цветки паронихиевых и алсиновых со свободными, раскинутыми чашелистиками и лепестками не специализированы для опыления определенными видами; нектар и пыльца в них доступны самым различным насекомым, которые осуществляют перекрестное опыление. У гвоздичных нектар, порой довольно обильный, выделяют расширенные основания тычиночных нитей. Среди представителей семейства известны хорошие медоносы: смолка обыкновенная (Viscaria vulgaris), горицвет кукушкин (Coronaria flos-cuculi), гвоздика пышная (Dianthus superbus). Цветки смолевковых со спаянными чашелистиками опыляются преимущественно дневными и ночными бабочками. Длинными хоботками бабочки достают нектар со дна трубчатой чашечки, при этом они обязательно задевают за тычинки, а прилипшую пыльцу переносят на другие цветки. Важно и то, что цветки многих гвоздичных окрашены в различные оттенки красного цвета, а бабочки, в отличие от многих других насекомых, способны воспринимать красный цвет.

Цветки целого ряда гвоздичных протандричны, в них пыльца созревает и высыпается раньше, чем рыльце того же цветка становится способным воспринять ее. Протандрия известна у гвоздики травянки (Dianthus deltoides), горицвета кукушкина, смолевки многоцветковой (Silene multiflora), смолевки зеленоцветной (S. chlorantha) и многих других гвоздичных.[6]

Не только протандрия, но и такие нередкие среди гвоздичных явления, как гинодиэция — женская двудомность (некоторые гвоздики, звездчатки, смолевки) и триэция — трехдомность (отдельные виды мыльнянки — Saponaria — и смолевки), практически устраняют самоопыление и способствуют более успешному перекрестному опылению, не исключая, однако, возможности гейтоногамии.

Цветки гвоздичных, опыляемые ночными бабочками, имеют светлую окраску, они могут быть лишены запаха или источают аромат.

Некоторые паронихиевые (грыжник — Hermanа, паронихия — Paronychia) и алсиновые (дивала — Scleranthus) с цветками, в которых лепестки едва развиты или отсутствуют совсем, опыляются ветром.

Плоды подавляющего большинства гвоздичных — многосемянные коробочки, вскрывающиеся зубчиками и располагающиеся обычно на верхушке стебля (рис. 200). Созревшие семена высыпаются не сразу, а частями в разные стороны, когда порыв ветра или прикосновение животного встряхнет стебель. Зубцы коробочек гвоздики травянки, смолевки поникшей и некоторых других гвоздичных закрываются в ненастье, и вода не может повредить семенам. У качима метельчатого (Gypsophila paniculata), относящегося к растениям, известным под названием «перекати-поле», зубцы коробочек всегда загнуты внутрь, а промежутки между ними очень малы, поэтому семена могут рассеиваться из коробочек лишь при достаточно сильных порывах ветра. Это обычно происходит осенью, когда растение отрывается от корня и его рыхлые шаровидные кусты разносятся ветром и а большие расстояния.

 Семена некоторых гвоздичных разносятся муравьями; снабженные присемянником, семена мерингии трехжилковой (Moerhingia trinervia) растаскиваются муравьями, которые поедают присемянник . Нередко семена переносятся ветром, особенно у видов, продуцирующих семена с пленчатой каймой.

Односемянные, перекрывающиеся плоды — орехи разносятся ветром или животными. Орехи дивалы остаются внутри разрастающейся чашечки (рис. 200), она легко цепляется за шерсть животных, которые и разносят плоды. Кроме того, орехи дивалы могут рассеиваться ветром. Точно так же разносятся плоды родов птерантус (Pteranthus), кометес (Cometes) и склероцефалус (Sclerocephalus). У этих растений после цветения веточки и листья в каждом соцветии разрастаются, обычно твердеют и все растение с плодами становится жестким, колючим (рис. 200). В стадии плодоношения стебли паронихии и грыжника становятся ломкими, части растений с орехами разносятся ветром (рис. 200); у паронихии остаются, при плодах, помимо чашечки, довольно крупные пленчатые прицветники, облегчающие распространение плодов ветром. Плод волдырника ягодного (Cucubalus baccifer) очень своеобразен—это блестящая черная сухая ягода (рис. 200); в распространении таких плодов, возможно, участвуют птицы.

7. Основные роды и виды.

Самым замечательным и наиболее известным в семействе является обширный, включающий примерно 300 видов род гвоздика (Dianthus), широко представленный в Европе, Азии, тропической и Южной Африке, некоторые виды встречаются в Северной Америке. Центром многообразия видов этого рода считается Средиземноморье. Многие гвоздики являются излюбленными декоративными растениями и культивируются почти повсеместно из-за их приятного запаха и обычно яркой окраски венчика, часто махрового вследствие расщепления тычинок и превращения их в лепестки.

Среди гвоздичных, особенно однолетних, много таких растений, которые являются злостными сорняками посевов. Эти растения обычно быстро завершают цикл развития и продуцируют огромное количество семян.[7]

Торица посевная (Spergula sativa), ранее населявшая только Евразию, позже стала космополитом, засоряющим посевы яровых зерновых и пропашных культур, а также льна. Одно растение, зацветая в июле, вскоре дает до 30 000 семян, 10% которых являются всхожими уже в текущем полевом сезоне.

Куколь обыкновенный — однолетник с серо-войлочным опушением листьев и одиночными крупными розовыми цветками, ранее широко распространенный в Средиземноморье, проник до Австралии и Капской земли. Куколь встречается в посевах зерновых культур и льна, являясь особо опасным сорняком хлебных злаков, так как его семена содержат 6,5% ядовитого гликозида гитагина, или агростемина, действующего на сердце, нервную систему и разрушающего красные кровяные тельца. Примесь семян куколя в муке в количестве 0,5% и более делает ее горьковатой на вкус и опасной для здоровья. Вместе с тем яд куколя безвреден для овец, птиц и мелких грызунов.

Хорошо известна в качестве повсеместного и трудноистребимого сорняка, преимущественно овощных культур, звездчатка средняя, или мокрица (Stellaria media). Жизненный цикл мокрица проходит менее чем за 40 дней и дает за лето 2—3 поколения. Нижняя часть стеблей, а также осенние всходы могут перезимовывать и зацветать вскоре после таяния снега. Одно растение продуцирует до 25 000 семян, которые сохраняют всхожесть в течение 8 лет, а в отдельных случаях и до 25 лет. Это растение охотно поедает скот, используют его и для подкормки цыплят и домашних певчих птиц.

8. Значение растений - представителей семейства (пищевые, кормовые, лекарственные, прядильные, ядовитые и т. д.).

Представители семейства Гвоздичные имеют важное хозяйственное значение. Некоторые представители гвоздичных, такие как Гипсофила, Гвоздика, Мыльнянка, Дрёма, Зорька введены в культуру и используются как декоративные растения. Гвоздичные содержат различные физиологически активные вещества: флавоноиды, алкалоиды, витамины, органические кислоты, фитоэкдистероиды и сапонины. Наличие данных веществ обусловливает применение отдельных видов семейства — Грыжник гладкий (Herniaria glabra), представителей родов Качим (Gypsophila), Колючелистник (Acanthophyllum), Смолёвка (Silene) — в народной и официальной медицине. Из-за значительного содержания сапонинов ряд гвоздичных используется в качестве заменителей мыла, при производстве пенобетона и восточных сладостей. Многие виды дают хорошее сено, Торица полевая (Spergula arvensis) сеется как кормовая трава.[8]

Ядовит для человека и скота Куколь обыкновенный (Agrostemma githago). Сорняками являются Звездчатка средняя (Stellaria media), Тысячеголов испанский (Vaccaria hispanica) и некоторые другие виды.

Большинство видов семейства содержат сапонины — вещества, которые при взбалтывании с водой дают обильную пену. Сапонины присутствуют во всех частях растения, но больше всего их в паренхимных клетках подземных органов. Многие гвоздичные, например мыльнянка лекарственная, зорька (Lychnis chalcedonica), колючелистник качимовидный (Acanthophyllum gypsophiloides), отдельные виды качима, издавна известны в народе под названием «мыльного корня» и применялись в качестве суррогата мыла. Пена, образуемая сапонинами, отличается от мыльной — она не содержит щелочи. Свойство сапонинов давать при взбалтывании обильную пену проявляется при очень небольшой их концентрации, в некоторых случаях даже в разведении 1:10 000. В настоящее время это свойство сапонинов используют в огнетушителях, в производстве шипучих напитков, пива, халвы. Сапонины используют в парфюмерии при изготовлении шампуней, в текстильной промышленности для мытья и отбеливания шерстяных и шелковых тканей, для которых неприменимо обычное щелочное мыло, в технике при обогащении руд способом флотации.

Использование гвоздичных в медицине также связано с наличием в этих растениях сапонинов. Для лечебных целей применяют в основном два растения — мыльнянку лекарственную и грыжник голый (Herniaria glabra). Однако сапонины далеко не безобидные вещества. Все зависит от того, каким путем они попадают в организм человека или животного. Большинство сапонинов, попадая через рот в пищеварительный тракт, не оказывает токсического действия, но при непосредственном введении в кровяное русло многие сапонины вызывают гемолиз — разрушение красных кровяных телец. Один из ценных для хозяйства сапониноносов — колючелистник качимовидный — долгое время служил предметом широкого экспорта. В результате многолетних заготовок его заросли в Южном Казахстане и в республиках Средней Азии практически исчезли, поэтому насущной проблемой явилась разработка основ для введения этого вида в культуру. В Западной Европе выращивают другие сапониноносы — качим остролистный (Gypsophila acutifolia) и качим метельчатый (G. paniculata).

Среди гвоздичных, особенно однолетних, много таких растений, которые являются злостными сорняками посевов. Эти растения обычно быстро завершают цикл развития и продуцируют огромное количество семян. Многие гвоздики являются излюбленными декоративными растениями и культивируются почти повсеместно из-за их приятного запаха и обычно яркой окраски венчика, часто махрового вследствие расщепления тычинок и превращения их в лепестки.

Список литературы:

1.      Жизнь растений в 6 томах. Том 6.// Гл. редактор Федоров А.А.- Москва: Просвещение, 1982. – 543с.

2.      Яковлев Г.П. Ботаника: Учебник для ВУЗов./ Г.П. Яковлев  – СПб:СпецЛит, 2010. – 680с.

3.      Алехин, В.В. География растений с основами ботаники / В.В.Алехин - М.: Учпедгиз, 2009. – 312 с.

4.      Раменская, М. Л. Анализ флоры покрытосеменных на территории  современной России / Л.М.Раменская – СПб: Спец-Лит, 2009. - 214 c.

5.      Толмачев, А.И. Введение в ботанику/ А.И. Толмачев - СПБ: Изд-во ЛГУ, 2005. - 432 с.

6.      Жизнь растений в 6 томах. Том 5.1// Гл. редактор Федоров А.А.- Москва: Просвещение, 1982. – 543с.

7.      Жизнь растений в 6 томах. Том 5.2.// Гл. редактор Федоров А.А.- Москва: Просвещение, 1982. – 543с.