Анализ видового разнообразия семейства Бобовых в Республике Беларусь (Гомельской области)

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение  …………………….………………………………………………….….. 3

1 Общая характеристика  и морфологические особенности  видов семейства Бобовые …………………………………………………………………….….….....5

2 Анализ видового разнообразия семейства Бобовых в Республике Беларусь (Гомельской области) .............................................................................................. 15

2.1 Горох ……………………………………………………………………..…..... 15

2.2 Фасоль ………………………………………………………………...……….. 19

2.3 Люпин ……………………………………………………………….….…..…. 24

2.4 Вика ………………………………………………………………….……..….. 28

Заключение …………………………………………………………….…….….… 31

Список использованных источников……………………………………..……... 33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Бобовые – одно из крупнейших семейств цветковых растений, насчитывающее более 20 тысяч видов. Распространены они почти по всей, доступной цветковым растениям суше земного шара, и представлены самыми разнообразными жизненными формами - от огромных деревьев и лиан до крошечных пустынных растений.

Значение семейства Бобовых в народном хозяйстве очень корректно, и в то же время деликатно подчеркнул  В. Р. Вильямс: «Нет более верного пути к обнищанию народа, как одностороннее увлечение злаковыми культурами». Данная оценка значения сельскохозяйственных культур великим ученым базируется на их биологии.

Роль бобовых в жизни человеческой цивилизации трудно переоценить. По значимости для мировой экономики и соответственно экономики Республики Беларусь они уступают только зерновым культурам. Представители этого семейства не только пищевые растения, составляющие неотъемлемую часть рациона многих народов с дальнейших времен, но и кормовые, декоративные, технические, лекарственны, медоносные культуры, источник ценной древесины.

Вышесказанное  обуславливает актуальность данной курсовой работы.

Целью курсовой работы является анализ видового разнообразия семейства Бобовых в составе естественных и искусственных фитоценозов в условиях Гомельской области.

Курсовая работа состоит из двух частей:

1 – Общая характеристика  семейства бобовых. Рассмотрены основные определения, строение и структура растений, относящихся к семейству Бобовых, история возникновения Бобовых, территории произрастания, а также рассмотрены видовые разнообразия.

2 – Анализ видового  разнообразия бобовых в составе  естественных и искусственных  фитоценозов в условиях Республики  Беларусь и Гомельской области в частности. Здесь отображены общие требования к условиям произрастания Бобовых в Республике, обозначены главные представители семейства Бобовых в Гомельской области (горох, фасоль, люпин, вика), рассмотрена архитектоника растений, особенности погодных условий для произрастания семейства Бобовых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ  ВИДОВ СЕМЕЙСТВА БОБОВЫЕ (FABACEAE)

 

Бобовые (лат. Fabaceae) – семейство двудольных растений порядка Бобовоцветные.

Бобовые — деревья (часто очень крупные, высотой иногда до 80 м), кустарники, кустарнички, полукустарники и травы. Весьма обычны вьющиеся формы, как травянистые, так и древесные.

Это семейство одно из наиболее филогенетически молодых, но очень разнообразных по формам, включает около 917 родов и 23535 видов, распространено по всему земному шару и имеет своих представителей во всех широтах, от Крайнего Севера и альпийских лугов до экватора. Формы травянистые и деревянистые почти одинаково обильны в этом семействе, которое, в самых крупных чертах подразделяется на три следующие подсемейства:  цезальпиниевые (Caesalpinioideae), мимозовые (Mimosoideae), мотыльковые (Faboideae) [1 c.19].

Крупнейшее семейство – мотыльковые. Оно содержит огромное число культурных (соя, горох), кормовых (люцерна, вика) лекарственных (кассия) и декоративных растений.

К бобовым принадлежит крупнейший в мире род цветковых растений  -  астрагал (Astragalus) – около 2200 видов; широко известны виды рода клевер (Trifolium), объединяющего 320 видов; акация (Acacia) 1200 тропических и субтропических видов; мимоза (Mimosa) 500 американских тропических видов и другие.

         После злаков бобовые являются важнейшей  по практической значимости для человека группой цветковых растений. Бобовые распространены по всему миру, но цезальпиниевые и мимозовые – обитатели исключительно теплого климата (тропики и субтропики), где наряду с мотыльковыми составляют важный элемент флоры. В пределах своего ареала бобовые занимают очень разнообразные местообитания [4 c.104].

Среди бобовых известны почти все жизненные формы, исключая паразитов и эпифитов. Некоторые древесные представители достигают 60-80 метров высоты и в тоже время существуют крохотные, всего в несколько сантиметров однолетние травы. На корнях значительной части бобовых имеются клубеньки, которые возникают как разрастания паренхимной ткани их корней вследствии внедрения и эндогенного расселения азотфиксирующих бактерий рода ризобиум.

Листья у бобовых по преимуществу сложные и чаще всего перистые или лапчатые (клевер, люпин), от одной до 20 и более пар листочков; весьма характерны для этого семейства прилистники, свойственные большинству видов и иногда превосходящие размерами самые листочки (у гороха и многих других). Прилистники либо сильно разрастаются, либо часто рано опадают. Весьма часты тоже и усики, как простые, так и ветвистые, заканчивающие собою черешки сложных листьев.   Листья и отдельные листочки способны совершать разного рода круговые движения или складываться на ночь.

Соцветия у бобовых могут быть как верхушечными, так и пазушными, чаще бокоцветными — кистью или метелкой, реже верхоцветными. Количество цветков в соцветии иногда уменьшается, вплоть до единственного цветка, но при этом размеры цветка, как правило, увеличиваются. Плотные соцветия, состоящие из множества мелких цветков, обычны для большинства мимозовых. Части их цветков, как правило, ярко окрашены. Тычинки становятся жесткими и выступают из венчика. Они производят избыточное количество пыльцы, или цветки выделяют, очень много нектара. Все это делает щетковидные или шаровидные соцветия мимозовых привлекательными для самых разнообразных насекомых и животных (мухи, бабочки, осы, пчелы, шмели, мелкие птицы, летучие мыши). Эффективность опыления, таким образом, обеспечивается массовостью опылителей, которые иногда привлекаются своеобразным резким запахом цветущих растений [3 c.88].

Для подавляющего большинства бобовых свойственна энтомофилия. Роль опылителей при перекрестном опылении выполняют разнообразные насекомые, причем механизм опыления нередко, бывает весьма тонким. Самоопыление свойственно сравнительно немногим бобовым. Самоопыляются горох, чечевица, виды люпинов и астрагалов, некоторые вики. Иногда встречается клейстогамия, т.е. самоопыление внутри нераскрывшихся цветков. Ветроопыление известно у тропического рода хардвикия (Hardwickia) из подсемейства цезальпиниевых. Летучие мыши посещают крупные соцветия ряда мимозовых. Орнитофильны некоторые цезальпиниевые с крупными цветками, например виды родов ангилокаликс (Angylocalyx), алекса (Alexa), кастаноспермум (Castanospermum), эритрина (Erythrina) и др. Для привлечения птиц в цветках эритрин выделяется такое количество нектара, что в США в некоторых местах их называют «cry-baby» — плачущий ребенок. Так как цветки эритрин перевернуты, пыльца при вторжении птицы высыпается на ее спинку, к спинке же прикасается и рыльце. У некоторых австралийских мотыльковых, например, у видов австралийского рода брахисема (Brachysema), опыление осуществляют птицы, стоящие на почве.

Цветки бобовых в большинстве случаев обоеполые, но однополые цветки у ряда представителей, все же известны. В частности, однополы (однодомные и даже двудомные цветки) несколько видов деревьев из родов гледичия (Gleditsia) и гимнокладус (Gymnocladus), широко культивируемых в субтропических странах. Некоторые виды нептунии (Neptunia) и паркий (Parkia) замечательны тем, что часть цветков в одном соцветии имеет только тычинки, а часть только гинецей. Бобовые имеют обоеполые, нередко довольно крупные яркие неправильные двусимметричные цветы из 5-дольной неопадающей чашечки, 5-лепестного веника, 10 тычинок, которые расположены в два круга, и пестика; лепестки вполне распустившегося цветка сходны и с фигурой летящего мотылька, откуда и произошло само название цветов и всего семейства (лучшие примеры – горох и душистый горошек). С другой стороны, тот же цветок уподобляется лодке; самый крупный непарный лепесток получил название паруса (vexillum), флага [9 c.60].

 

     1 - Флаг (парус)

 

    2 - Крылья (весла)

 

    3  -  Лодочка

 

 

       Он способствует  привлечению насекомых опылителей. За ним следует пара одинаковых  и более узких лепестков, симметрично  расположенных, это крылышки (alae), или вёсла. Они используются насекомыми в качестве посадочной площадки. Наконец, еще два равных лепестка срослись вдоль своего нижнего края, образовав весьма явственную лодочку (carina);  в этой-то лодочке и лежат пестик и тычинки, из которых у большинства видов одна вполне свободна, а 9 срослись своими нитями (до различной высоты у разных видов и родов) в одну общую пластинку, облегающую пестик. Лодочка подобно защитному футляру, предохраняет тычинки и пестик и препятствует посещению цветков мелкими насекомыми, которые поедают пыльцу или нектар, но не являются эффективными опылителями [5 c.22].

        Околоцветник  всегда двойной. Чашечка  иногда  состоит из 4 срастающихся чашелистиков, правильная или неправильная. Лепестков 5 (всё подсемейство мотыльковых, часть цезальпиниевых и мимозовых) или 4 (остальные  цезальпиниевые и мимозовые). Венчик мотыльковых устроен характерно. 

Иногда на ранних стадиях развития расщепляются первичные бугорки, дающие начало тычинкам, и количество тычинок увеличивается во много раз. Расщепление особенно характерно для мимозовых, в цветках, которых иногда насчитывается, до нескольких сотен тычинок. Тычинки мотыльковых, как правило, срастаются, но различным образом и это определяет ряд биологических особенностей цветка. Чаще всего срастающиеся тычинки образуют незамкнутую сверху трубку, и насекомые легко вводят свой хоботок, доставая нектар, который скапливается в ней. В замкнутую трубку хоботок ввести обычно не удается, и нектар либо скапливается вне трубки, либо вообще не образуется и, главным привлекающим агентом будет обильная пыльца [11 c.98].

Гинецей бобовых большей частью состоит из одного плодолистика, однако известно несколько архаичных родов, в цветках которых находят от 2 до 16 свободных плодолистиков, обычно сидящих на особой подставке — гинофоре. Таковы, в частности, виды родов архидендрон (Archidendron) и афонсея (Affonsea) из мимозовых, некоторые кассии (Cassia) из цезальпиниевых и даже некоторые мотыльковые. Число семязачатков в завязи варьирует от 2 до 15—20, но представители некоторых родов имеют всего один семязачаток. Мимозовые и цезальпиниевые довольно четко отличаются от мотыльковых. У первых семязачатки в большинстве анатропные, тогда как у мотыльковых кампилотропные или гемитропные, битегмальные или редко унитегмальные. Форма и размеры чашечки бобовых довольно значительно варьируют. У сараки индийской (Saraca indica), помимо чисто защитной роли, которую чашечка выполняет, когда цветок находится в бутоне, ее ярко окрашенные лопасти (почти у всех бобовых чашечка в той или иной мере сростнолистная) привлекают насекомых — опылителей, заменяя отсутствующие лепестки. Например, у видов рода аморфа (Amorpha) сохраняется только один. На первый взгляд лепестки видов из подсемейства цезальпиниевых и мотыльковых обычно кажутся свободными при основании, но на самом деле они чаще всего прикреплены к цветочной трубке, которая возникла из сросшихся тканей чашелистиков, лепестков и тычинок. Несомненно, у предков современных бобовых был довольно крупный открытый актиноморфный венчик, допускавший посещение цветков самыми разнообразными насекомыми и птицами. Такой венчик сохранился у части видов архаичного мадагаскаро — африканского мотылькового кадия (Cadia). Венчик мимозовых тоже актиноморфный, но обычно маленький, со сросшимися в трубку лепестками. Такая трубка дополнительно фиксирует положение жестких выставляющихся тычинок. Цезальпипиеные и мотыльковые, в подавляющем большинстве замечательны более или менее зигоморфным венчиком. Особенно характерен резко зигоморфный венчик для второго из названных подсемейств. По сходству с мотыльком он еще в XVI веке получил в ботанической литературе название мотылькового, и это название часто употребляется для обозначения подсемейства бобовых. Мотыльковый венчик состоит из более крупного верхнего лепестка — флага, который охватывает в почке все остальные лепестки и несколько противостоит им в распустившемся цветке; два боковых лепестка образуют крылья, а самые внутренние, срастаясь в верхней половине или слипаясь, образуют лодочку, заключающую тычинки и завязь. Не менее 95% видов мотыльковых имеют вышеописанный тип венчика. Отклонений от основного варианта известно немного, в частности несколько примитивных тропических мотыльковых и виды североамериканского рода аморфа. Замечательная стабильность мотылькового венчики, который – является своего рода «биологическим замком», охраняющим запасы пыльцы и нектара от малоэффективных опылителей, шпана с приспособлением к опылению пчелами и шмелями. Флаг служит в основном для привлечения насекомых. На нем, особенно при основании, нередко замечаются дополнительные метки в виде ярких прожилок. Привлеченное ярким флагом или ярким цветком в целом, насекомое садится на край лодочки или чаще на одно из крыльев и стремится ввести хоботок к основанию тычиночных нитей к запасам нектара. При этом лепестки лодочки или крылья под тяжестью насекомого и его активных движений отгибаются, совершая одновременно колебательные движения в такт движениям тела насекомого. Все лепестки начинают реагировать как единая система, поскольку они связаны посредством ушек и горбиков, имеющихся у каждого из четырех лепестков. Под влиянием движений насекомых флаг отгибается назад, крылья отходят вниз и в стороны, а тычинки и гинецей вследствие известной упругости сохраняют горизонтальное положение и входят в соприкосновение с брюшком насекомого. Когда насекомое улетает, отогнутые лепестки, опять же в силу главным образом пружинящего действия ушек, возвращаются в прежнее положение и тычинки и гинецей укрываются в лодочке [4 c.210].

       

             

       Мimisoideae         Caesalpinioideae                      Faboideae

 

        Плод  бобовых – монокарпий: одно-, дву- или многосемянный боб, вскрывающийся, невскрывающийся или членистый. Может быть опушенным или нет. Семена относительно крупные, с эндоспермом или без него, зародыш с хорошо развитыми семядолями, прямой (у цезальпиниевых и мимозовых) или согнутый (у мотыльковых).

Плоды распространяются под действием собственной тяжести, ветром, водой. Семена вскрывающихся бобов разбрасываются силой раскручивающихся створок.

В семенах бобовые содержат в качестве запасного вещества белок, а также крахмал и жирное масло, что определяет их большую пищевую и кормовую ценность. У значительного числа видов найдены алкалоиды, тритерпеновые гликозиды, антраценпроизводные и т. д. В качестве пищевых продуктов широко используются семена сои (Glycine  max), фасоли (Phaseolus  vulgaris),   гороха   (Pisum sativum), чечевицы (Lens culinaris), арахиса, или земляного ореха (arachis hypogaea), и др.

Лучшими кормовыми травами считаются люцерна посевная (Medicato sativa), люцерна серповидная, или желтая (M/ falcata), и разные виды клеверов. Одновременно бобовые заметно улучшают плодородие почвы. Ежегодно виды бобовых, живущих в симбиозе с бактериями, возвращают в почву не менее 100—140 кг/га азота [1 c.107].

Примеры плодов бобовых :

1 – типичный  плод вики

 

2 – разламывающийся  боб копеечника

 

3 – спирально  закрученный боб люцерны

 

4 – односемянной боб эспарцета

 

5 – крылатый  одно–двусемянной боб красного сандалового дерева.

 

Многие бобовые – ценные лекарственные растения, например солодки голая и уральская (С1усуrrhiza glabra и С. uralensis), корни и корневища которых содержат тритерпеновые сапонины и флавоноиды. Кассии остролистная и узколистная (Cassia acutifolia и С. angustifolia ) дают так называемый «александрийский лист» - классическое слабительное средство. Многие акации и астрагалы выделяют камеди (полисахариды), используемые в технике и медицине. Софора японская (Styphnolobium japonicum) — промышленный источник получения флавоноида рутина, обладающего Р-витаминной активностью. Многие бобовые высоко декоративны и культивируются как в тропиках, так и в странах умеренного климата.

Бобовые распространены очень широко — от Арктики до антарктических островов. По широте распространения представители подсемейства мотыльковых в целом уступают только злакам. В большинстве стран тропического, умеренно теплого и бореальнго климатов мотыльковые составляют значительную часть местной флоры. Лишь в холодном климате доля их участия сравнительно невелика. Известно, например, что во флоре острова Калимантан мотыльковые занимают по числу представленных там родов 6-е место, в Новой Каледонии — 3 — е, на Марианских островах — 3 — е, во флоре Бразилии мотыльковые уступают лишь четырем семействам, в Италии они на 5 — м месте, а в Исландии и Гренландии, т. е. в холодном климате, только на 10.