Курсовая работа: Морфологические особенности видов семейства Бобовые, включенных в Красную книгу РБ

Введение

Богат и разнообразен растительный мир Республики Беларусь. Только сосудистых растений, без учёта водорослей, грибов, лишайников и мохообразных, в белорусской флоре насчитывается свыше 1700 видов [13]. Кроме обычных местных видов есть среди них растения тайги, тундры, лесостепи и степи, приатлантических районов, гор и широколиственных лесов Средней Европы, южно-европейские и средиземноморские виды. Немало в белорусской флоре и заносных (адвентивных) растений — пришельцев из южных районов европейской части СССР, из Сибири, Восточной Азии, Северной Америки и других географических регионов. Всё это говорит о том, что растительный покров нашей республики, прежде чем обрести свой современный облик, прошёл сложный многовековой, до конца ещё не познанный путь исторического развития. Многие растения, распространённые в прежние геологические эпохи, перешли в реликтовое состояние, перестав соответствовать современной природной обстановке, и постепенно вымирают. Человек, вооружённый мощной техникой, значительно ускоряет и усиливает этот процесс, существенно меняя естественную среду обитания различных видов растений и животных, трансформируя, нарушая, а иногда и полностью разрушая взаимосвязи. Веками и тысячелетиями складывавшиеся в биоценозах в ходе интенсивной эксплуатации лесов, земель, осушения болот, строительства дорог, городов, водохранилищ и промышленных объектов, добычи полезных ископаемых и т. п. [11]. Как же в этих условиях защитить и сберечь сокровища безмолвного и беззащитного зелёного мира? И каким видам растений в первую очередь угрожает опасность исчезновения?

Но прежде, чем приступить к их описанию, зададим вопрос: зачем, для чего и нужно ли вообще охранять растения? Чтобы получить на него достоверный ответ, резонно вспомнить, что, несомненно, красота и привлекательность растительного мира и даже его важнейшая ресурсо-хозяйственная ценность ещё далеко не исчерпывают роль растений в окружающей нас среде. Куда важнее то огромное функциональное значение, которое они имеют для обеспечения жизнедеятельности и существования всего живого на нашей планете. И именно осознание человеком величайшей роли, которую играют зелёные растения в функционировании биосферы, отдельных природных экосистем, жизни человека и животных, определяет всё возрастающее внимание людей к охране растительного мира.

Многие виды растений содержат вещества, которые по углеводородному составу близки к нефти (например, млечный сок молочаев, одуванчиков и др.). В настоящее время уже разработаны технологии получения из них высококачественного топлива. Это послужило толчком к созданию так называемых «энергетических плантаций». Производство растительного топлива оказалось экономически выгодным: занимая небольшие площади, «энергетические плантации» дают большой выход топливного суррогата. Кроме того, «энергетические плантации» из многолетних видов трав способны к ежегодному само возобновлению, а само производство растительного топлива – является экологически чистым в сравнении с ядерным и другими источниками получения энергии. Таким образом, зелёные растения не только определяют начальные и основные этапы сложных материально-энергетических обменных процессов в природных экосистемах, но и могут служить энергетической основой для создания материально-технической базы человечества.

Оценивая значение растений как первичных накопителей лучистой солнечной энергии, замечательный советский учёный — физиолог К. А. Тимирязев назвал их истинным Прометеем, похитившим небесный огонь. Здесь уместно вспомнить древнегреческую легенду о благородном Прометее, похитившем у богов огонь с Олимпа и подарившем его людям. Неблагодарные люди предали его, а разгневанные боги приковали Прометея к скале, где к нему каждый день прилетал орёл и клевал обнажённую печень, причиняя герою бесконечные страдания. Стоит задуматься, не так ли поступаем и мы с нашим зелёным другом?

За время существования человечества наша планета значительно «облысела» — уничтожено более 50% её естественного растительного покрова. На землях, где совсем недавно шумели леса, меняется климат, падает уровень грунтовых вод, мелеют реки, усиливается водная и ветровая эрозия почв, в результате чего без пользы смываются с поверхности миллионы тонн плодородных земель, на образование которых ушли тысячелетия. Не случайно появилось очень меткое выражение «оскальпированная земля» [7].

Огромная роль принадлежит растениям и в поддержании оптимального углекислотно-кислородного баланса в атмосфере, также необходимого для нормальной жизнедеятельности большинства живущих на Земле организмов. Растительный покров в процессе фотосинтеза активно поглощает из воздуха углекислый газ и таким образом является одним из стабилизаторов его содержания в атмосфере.

Свидетельством того, насколько тесно связан человек с миром растений, является их ионизирующая гигиеническая роль, которая выражается в способности большинства из них изменять ионный режим воздуха в сторону, благоприятную для организма человека. В лесном воздухе степень ионизации кислорода в 2—3 раза выше, чем над лугом или в морском воздухе, и в 5—10 раз выше, чем в атмосфере городов. Вдыхание отрицательно ионизированного воздуха способствует повышению активности дыхательных ферментов, стимулирует деятельность сердечнососудистой, дыхательной и кроветворной систем, усиливает биотоки мозга, повышает содержание кислорода в крови, снижает в организме уровень сахара и фосфора, улучшает самочувствие и настроение, снимает головную боль и усталость. Воздух с отрицательным ионным составом является действенным лечебным фактором при переутомлении, бессоннице, гипертонии, астме. В этом проявляется один из видов биологического влияния растений на человека [3].

Растения играют важную роль в процессах почвообразования, регуляции климата, а также обусловливают микроклиматический и водный режим природных экосистем, участвуют в процессах их биологического самоочищения от загрязняющих веществ и организмов. Наземные растения образуют степи, луга, леса и другие растительные сообщества, создавая ландшафтное разнообразие Земли и бесконечное разнообразие экологических ниш для жизни других организмов. Таким образом, растительный покров является важнейшей составной частью всего природного комплекса, одним из важнейших элементов ландшафта, не только придающим определённый облик местности, но и определяющим условия жизни для многих других организмов. Иными словами, растительный мир служит биологической основой существования жизни на Земле и является ресурсным источником многих полезных для человека ценностей: технических, пищевых, кормовых, лекарственных, декоративных и многих других, необходимых для различных отраслей народного хозяйства, медицины и селекции. Растительный покров в каждой местности имеет большое промышленное, водоохранное, почвозащитное, климаторегулирующее и культурно — эстетическое значение. Следовательно, поддержание его в оптимальных состоянии и соотношении, с преобразованными землями является одним из решающих условий успешного развития экономики и производительных сил того или иного региона.

Академик А. Л. Тахтаджян отмечает, что исчезновение с лица Земли какого — либо вида растений означает необратимую эрозию зародышевой плазмы биосферы, невосполнимую потерю потенциально очень ценной для человечества генетической информации. Насколько ценна для человека эта информация, свидетельствует практика использования им генофонда хотя бы таких растительных организмов, как рожь, пшеница, рис, картофель и др., составляющих основу его питания, а значит, и существования. Все наши современные сорта зерновых, плодовых, ягодных, овощных, кормовых, технических и декоративных культур или ведут свою родословную от дикорастущих предков, или получены искусственно различными методами (например, гибридизацией), но также на основе природных генных структур. Пока человечество научилось использовать в своей практической деятельности лишь очень маленькую толику богатого и разнообразного мира растений, насчитывающего свыше 400 тысяч видов. Хозяйственно — полезные свойства преобладающего большинства дикорастущих видов растений ещё далеко не изучены, и поэтому проблема сохранения всего их генофонда — одна из важнейших задач, стоящих перед человечеством, что нашло своё отражение и во всемирной стратегии охраны природы, принятой XIV Генеральной ассамблеей Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП) в Ашхабаде в 1978 г. [3].

Учёными республики установлено, что основными факторами, влияющими на изменение структуры и видового состава флоры Республики Беларусь являются: вырубка лесов, распашка земель, строительство водохранилищ, дорог, населённых пунктов и промышленных объектов, осушение и орошение земель, сенокошение и выпас скота, пожары, разработка полезных ископаемых открытым способом, антропогенное засоление территорий, а также некоторые другие виды хозяйственной и рекреационной деятельности населения. Для того, чтобы предотвратить процесс дельнейшего сокращения числа видов, составляющих естественную белорусскую флору, ботаниками республики разработаны научные основы охраны растительного мира и в этом направлении осуществлён ряд практических мероприятий, одним из которых явилось создание Красной книги Белорусской ССР, включающей наиболее редкие и нуждающиеся в действенной охране виды растений [4].

Глава 1. Общая характеристика и морфологические особенности видов семейства Бобовые (FABACEAE)

Бобовые — деревья (часто очень крупные, высотой иногда до 80 м), кустарники, кустарнички, полукустарники и травы. Число известных сейчас родов бобовых около 700, а видов не менее 17 000. Весьма обычны вьющиеся формы, как травянистые, так и древесные. Высота измеренного растения Компассии Малаккской (Koompassia moluccana) – составила 82,4 м, южноамериканской цедрелинги цепочковидной (Cedrelinga catenaeformis) — около 70 м, мори высокой (Mora excelsa) и афрормозии высокой (Afrormosia excel-sa) — около 60 м. От стволов таких огромных деревьев в нижней части отходят мощные досковидные корни. Разумеется, не все бобовые достигают таких колоссальных размеров, но и среди сравнительно невысоких деревьев есть удивительные растения. На корнях большинства мотыльковых (около 70% видов), части мимозовых (10—15%), некоторых цезальпиниевых имеются клубеньки. Они весьма различной формы и возникают как разрастания паренхимной ткани корня вследствие внедрения и эндогенного расселения бактерий из рода ризобиум (Rhizobium). Изредка поселяются цианобактерии, например, в клубеньках клевера александрийского (Trifolium alexandrinum), обнаружен эндосимбионт носток точкообразный (Nostoc punctiforme). Ежегодно бобовые, живущие в симбиозе с бактериями, возвращают в почву не менее 100 — 140 кг/га азота. Интересно, что иногда клубеньки известны у одних групп, но отсутствуют у родственно близких, например клубеньковоносные виды рода хетокаликс (Chaetocalyx) и не имеющие клубеньков виды эшиномеш (Aeschynomene) [9].

Листья бобовых сложные, с прилистниками нередко рано опадающими. Большинство мимозовых и многие цезальпиниевые имеют дважды парноперистосложные листья. Непарно – листосложные и тройчатосложные листья обычны у мотыльковых (редчайшее исключение тройчатый лист у камензии вьющейся (Camoensia scandens). Парноперистосложный лист — главный тип листа у цезальпиниевых. Некоторые тропические бобовые замечательны очень большими листьями.

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.

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. Чаще всего цветки бобовых имеют 10 тычинок, которые расположены в 2 круга. Иногда на ранних стадиях развития первичные бугорки, дающие начало тычинкам, расщепляются, 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.

Страницы: 1, 2, 3