Asteraceae ( / ˌ æ s t ə ˈ r eɪ s i . iː , - ˌ aɪ / ) — большое семейство цветковых растений , которое состоит из более чем 32 000 известных видов в более чем 1900 родах в порядке Asterales . По количеству видов в Asteraceae соперничают только Orchidaceae , и какое из семейств является большим, неясно, поскольку количество существующих видов в каждом семействе неизвестно. Asteraceae были впервые описаны в 1740 году и получили первоначальное название Compositae . [6] Семейство широко известно как семейство астровых , маргариток , композитных или подсолнечниковых .
Большинство видов Asteraceae являются травянистыми растениями и могут быть однолетними , двулетними или многолетними , но есть также кустарники , лианы и деревья . Семейство имеет широкое распространение, от субполярных до тропических регионов , в самых разных местах обитания. Большинство из них встречается в жарком пустынном и холодном или жарком полупустынном климате , и они встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды . Их общей первичной характеристикой являются сложные цветочные головки , технически известные как головки , состоящие иногда из сотен крошечных отдельных цветков, окруженных мутовкой защитных обвертывающих прицветников .
Древнейшие известные окаменелости — это пыльцевые зерна из позднего мела ( кампан - маастрихт ) Антарктиды, датируемые примерно 76–66 млн лет назад (млн лет назад). Предполагается, что коронная группа Asteraceae развилась по крайней мере 85,9 млн лет назад (поздний мел, сантон ) с возрастом стеблевого узла 88–89 млн лет назад (поздний мел, коньяк ).
Asteraceae — экономически важное семейство, дающее основные продукты питания, садовые растения и лекарственные травы. Виды за пределами их родных ареалов могут стать сорняками или инвазивными .
Члены семейства Asteraceae в основном травянистые растения, но существуют некоторые кустарники, лианы и деревья (например, Lachanodes arborea ). Виды Asteraceae, как правило, легко отличить от других растений из-за их уникального соцветия и других общих характеристик, таких как соединенные пыльники тычинок . [ 7] Тем не менее, определение родов и видов некоторых групп, таких как Hieracium, является крайне сложным (см ., например, « проклятый желтый композит »). [8]
Члены семейства Asteraceae обычно производят стержневые корни , но иногда они обладают мочковатыми корневыми системами. Некоторые виды имеют подземные стебли в форме каудисов или корневищ . Они могут быть мясистыми или деревянистыми в зависимости от вида. [6]
Стебли травянистые, воздушные, ветвистые, цилиндрические с железистыми волосками, обычно прямостоячие, но могут быть как распростертыми, так и восходящими. Стебли могут содержать секреторные каналы со смолой [6] или латексом , что особенно распространено среди Cichorioideae [9] .
Листья могут быть очередными , супротивными или мутовчатыми . Они могут быть простыми , но часто глубоко лопастными или иным образом надрезанными, часто кондупликативными или оборотными . Края также могут быть цельными или зубчатыми . Смола [6] или латекс [9] также могут присутствовать в листьях.
Почти все Asteraceae несут свои цветы в плотных головках цветов, называемых capitula . Они окружены обверточными прицветниками , и если смотреть издалека, каждый capitulum может показаться отдельным цветком. Увеличенные внешние (периферические) цветы в capitulum могут напоминать лепестки, а обверточные прицветники могут выглядеть как чашечка. [10]
У растений семейства астровых то, что кажется одним цветком типа «маргаритки», на самом деле является композицией из нескольких гораздо меньших цветков, известных как головка или головка . Визуально представляясь как один цветок, головка выполняет функцию привлечения опылителей , таким же образом, как другие «эффектные» цветущие растения во многих других, более старых семействах растений эволюционировали, чтобы привлекать опылителей. Предыдущее название семейства, Compositae , отражает тот факт, что то, что кажется единым цветочным образованием, на самом деле является композицией гораздо меньших цветков. [11]
«Лепестки» или «солнечные лучи» в «астровой» головке на самом деле представляют собой отдельные полосовидные [12] цветы, называемые лучевыми цветами или лучевыми цветками , а «солнечный диск» состоит из более мелких, радиально-симметричных отдельных цветов, называемых дисковыми цветами или дисковыми цветками . Слово астра означает «звезда» на греческом языке, ссылаясь на внешний вид большинства членов семьи как « небесного тела с лучами». Головка, которая часто кажется одним цветком, часто упоминается как голова . [13] У некоторых видов вся головка способна поворачивать свой цветочный стебель в течение дня, чтобы следить за солнцем (как «умная» солнечная панель), тем самым максимизируя отражательную способность всего цветочного блока и дополнительно привлекая летающих опылителей. [11]
Ближе всего к стеблю цветка лежит ряд небольших, обычно зеленых, чешуевидных прицветников . Они известны как филлярии ; вместе они образуют обертку , которая служит для защиты незрелой головки цветков во время ее развития. [11] : 29 Отдельные цветки расположены на вершине куполообразной структуры, называемой цветоложем . [11]
Отдельные цветки в головке состоят, в процессе развития, из пяти сросшихся лепестков (редко из четырех); вместо чашелистиков они имеют нитевидные, волосатые или щетинистые структуры, [13] известные под общим названием хохолок (множественное число — хохолок ). Хохолок окружает завязь и может, когда созревает и прикрепляется к семени, прилипать к шерсти животных или переноситься потоками воздуха, способствуя распространению семян . Беловатая, пушистая головка одуванчика , на которую обычно дуют дети, состоит из многочисленных семян, покоящихся на цветоложе, каждое семя прикреплено к своему хохолку. Хохолки обеспечивают парашютообразную структуру, помогающую семени перемещаться из точки его происхождения в более гостеприимное место. [11]
Лучевой цветок — это двух- или трехлопастный, лентовидный, отдельный цветок, встречающийся в головке большинства представителей семейства Asteraceae. [11] [12] Венчик лучевого цветка может иметь два крошечных, рудиментарных зубца напротив трехлопастного ремешка или язычка, что указывает на его эволюцию путем слияния с предковым, пятичастным венчиком. У некоторых видов расположение 3: 2 обратное, с двумя лопастями и нулевым или тремя крошечными зубцами, видимыми напротив язычка.
Язычковый цветок — это пятилепестковый, лентовидный, отдельный цветок, встречающийся в головках некоторых других видов сложноцветных. [ 11] Язычок — это лентовидный язычок венчика либо язычкового цветка, либо язычкового цветка. [ необходимо разъяснение ] [ необходим пример ] [12] Дисковый цветок ( или дисковый цветок ) — это радиально-симметричный отдельный цветок в головке, который окружен язычковыми цветками, когда присутствуют оба. [11] [12] У некоторых видов язычковые цветки могут быть расположены вокруг диска с неправильной симметрией или со слабо двусторонне-симметричным расположением. [11]
Радиальная головка имеет дисковые цветки, окруженные язычковыми цветками. Язычковая головка имеет все язычковые цветки и ни одного дискового цветка. Когда головка цветка Asteraceae имеет только дисковые цветки, которые являются либо стерильными, мужскими, либо обоеполыми (но не женскими и фертильными), это дисковидная головка .
Дисковидные головки имеют только дисковые цветки на головках, но могут образовывать два разных типа полов (мужские или женские) внутри своей дисковидной головки.
Некоторые другие виды производят два разных типа головки: тычиночную (полностью мужскую) или пестичную (полностью женскую). У нескольких необычных видов «головка» будет состоять из одного единственного дискового цветка; в качестве альтернативы, несколько видов будут производить как одноцветковые женские головки, так и многоцветковые мужские головки в своей «стратегии опыления». [11]
Отличительной чертой Asteraceae является их соцветие , тип специализированной, составной головки цветка или псевдантиума , технически называемой калатиумом или капитулюмом , [14] [15], которая может внешне выглядеть как один цветок. Капитулюм представляет собой сжатую кисть, состоящую из многочисленных отдельных сидячих цветков , называемых цветочками , все из которых разделяют одно и то же цветоложе .
Набор прицветников образует обертку , окружающую основание головки. Их называют «филлариями» или «инволлариями». Они могут имитировать чашелистики псевдантиума. Они в основном травянистые, но могут быть также ярко окрашенными (например, Helichrysum ) или иметь пленчатую (сухую и перепончатую) текстуру. Филларии могут быть свободными или сросшимися и располагаться в один или несколько рядов, перекрываясь, как черепица на крыше ( черепично ) или нет (эта вариация важна для идентификации триб и родов).
Каждый цветочек может быть подкреплен прицветником, называемым «palea» или «receptacular bract». Эти прицветники часто называют « chaff ». Наличие или отсутствие этих прицветников, их распределение на цветоложе, а также их размер и форма являются важными диагностическими характеристиками для родов и триб.
Цветки имеют пять лепестков, сросшихся у основания, образуя трубку венчика , и они могут быть как актиноморфными, так и зигоморфными . Дисковые цветки обычно актиноморфные, с пятью лепестковыми губами по краю трубки венчика. Лепестковые губы могут быть как очень короткими, так и длинными, в этом случае они образуют глубоко лопастные лепестки. Последний тип цветков является единственным у Carduoideae , в то время как первый тип более распространен. Лучевые цветки всегда сильно зигоморфны и характеризуются наличием язычка , лентовидной структуры на краю трубки венчика, состоящей из сросшихся лепестков. У Asteroideae и других второстепенных подсемейств они обычно располагаются только на цветках по окружности головки и имеют схему 3+2 — над сросшейся трубкой венчика три очень длинных сросшихся лепестка образуют язычок, а два других лепестка незаметно маленькие. У Cichorioideae только лучевые цветки со схемой 5+0 – все пять лепестков образуют язычок. У Barnadesioideae обнаружена схема 4+1. Кончик язычка часто разделен на зубцы, каждый из которых представляет лепесток. Некоторые краевые цветки могут вообще не иметь лепестков (нитевидный цветочек).
Чашечка цветков может отсутствовать, но если она есть, то всегда преобразуется в хохолок из двух или более зубцов, чешуек или щетинок, и это часто участвует в распространении семян. Как и в случае с прицветниками, характер хохолка является важным диагностическим признаком.
Обычно имеется четыре или пять тычинок . [13] Тычиночные нити сращены с венчиком, в то время как пыльники, как правило, сросшиеся ( сингенезисные пыльники), образуя своего рода трубку вокруг столбика ( тека ). Обычно они имеют базальные и/или апикальные придатки. Пыльца высвобождается внутри трубки и собирается вокруг растущего столбика, а затем, по мере удлинения столбика, выталкивается из трубки ( nüdelspritze ).
Пестик состоит из двух сросшихся плодолистиков . Столбик имеет две доли. Рыльцевая ткань может располагаться на внутренней поверхности или образовывать две боковые линии. Завязь нижняя и имеет только одну семяпочку с базальной плацентацией .
У представителей семейства Asteraceae плод похож на семянку и называется cypsela (множественное число cypselae ). Хотя есть два сросшихся плодолистика, есть только одна локула, и образуется только одно семя на плод. [13] Иногда он может быть крылатым или колючим, потому что хохолок, который происходит из ткани чашечки, часто остается на плоде (например, у одуванчика ). Однако у некоторых видов хохолок отпадает (например, у Helianthus ). Морфология Cypsela часто используется для определения родственных связей растений на уровне рода и вида. [16] Зрелые семена обычно имеют мало эндосперма или вообще не имеют его. [7]
Пыльца сложноцветных, как правило, эхинолофатная, морфологический термин, означающий «со сложной системой гребней и шипов, разбросанных вокруг и между отверстиями». [17]
В Asteraceae энергетический запас обычно находится в форме инулина , а не крахмала. Они производят изо/ хлорогеновую кислоту , сесквитерпеновые лактоны , пентациклические тритерпеновые спирты, различные алкалоиды , ацетилены (циклические, ароматические, с виниловыми концевыми группами), танины . У них есть терпеноидные эфирные масла, которые никогда не содержат иридоидов . [18]
Asteraceae производят вторичные метаболиты , такие как флавоноиды и терпеноиды . Некоторые из этих молекул могут подавлять простейших паразитов, таких как Plasmodium , Trypanosoma , Leishmania и паразитических кишечных червей, и, таким образом, имеют потенциал в медицине. [19]
Compositae, первоначальное название Asteraceae, было впервые описано в 1740 году голландским ботаником Адрианом ван Ройеном . [20] : 117–118 Традиционно выделяли два подсемейства: Asteroideae (или Tubuliflorae) и Cichorioideae (или Liguliflorae). [21] : 242 Было показано, что последнее в значительной степени парафилетично и теперь разделено на 12 подсемейств, но первое все еще существует. [22] [ требуется обновление ] Изучение этого семейства известно как синантерологи .
Представленное ниже филогенетическое дерево подсемейств основано на Panero & Funk (2002) [22], обновленном в 2014 году [23] и теперь также включает монотипные Famatinanthoideae . [23] [24] [25] [ требуется обновление ] Ромб (♦) обозначает очень плохо поддерживаемый узел (<50% поддержки бутстрепа), точка (•) — плохо поддерживаемый узел (<80%). [18]
Семейство включает в себя более 32 000 в настоящее время принятых видов, в более чем 1900 родах ( список ) в 13 подсемействах. [4] [ требуется обновление ] Количество видов в семействе Asteraceae соперничает только с Orchidaceae. [18] [26] Какое семейство является большим, неясно из-за неопределенности относительно того, сколько существующих видов включает каждое семейство. [ требуется цитирование ] Четыре подсемейства Asteroideae , Cichorioideae , Carduoideae и Mutisioideae содержат 99% видового разнообразия всего семейства (приблизительно 70%, 14%, 11% и 3% соответственно). [ требуется цитирование ]
Из-за морфологической сложности, демонстрируемой этим семейством, согласование родовых границ часто было сложным для таксономистов . В результате, некоторые из этих родов потребовали множественных ревизий. [7]
Древнейшие известные окаменелости представителей семейства Asteraceae — это пыльцевые зерна из позднего мела Антарктиды , датируемые ~76–66 млн лет назад ( от кампана до маастрихта ) и отнесенные к современному роду Dasyphyllum . Барреда и др. (2015) подсчитали, что коронная группа Asteraceae развилась по крайней мере 85,9 млн лет назад (поздний мел, сантон ) с возрастом стеблевого узла 88–89 млн лет назад (поздний мел, коньяк ). [1]
Неизвестно, была ли точная причина их большого успеха в развитии высокоспециализированной головки, их способности запасать энергию в виде фруктанов (в основном инулина ), что является преимуществом в относительно засушливых зонах, или некоторая комбинация этих и, возможно, других факторов. [18] Гетерокарпия, или способность производить различные морфы плодов, развилась и распространена у Asteraceae. Она позволяет семенам распространяться на различные расстояния, и каждое из них адаптируется к различным средам, увеличивая шансы на выживание. [27]
Первоначальное название Compositae по-прежнему действует в соответствии с Международным кодексом номенклатуры водорослей, грибов и растений. [28] Оно указывает на «составную» природу корзинки, которая состоит из нескольких или многих отдельных цветков. [ необходима цитата ]
Альтернативное (появившееся позже) название Asteraceae ( англ. / ˌ æ s t ə ˈ r eɪ s i , - s i ˌ aɪ , - s i ˌ eɪ , - s i ˌ iː / ) пришло в международный научный словарь из неолатинского , от Aster , типового рода , + -aceae , [29] стандартизированный суффикс для названий семейств растений в современной таксономии. Это название рода происходит от классического латинского слова aster , «звезда», которое произошло от древнегреческого ἀστήρ ( astḗr ), «звезда». [29] Оно относится к звездообразной форме соцветия. [ необходима цитата ]
Народное название daisy , широко применяемое к членам этого семейства, происходит от древнеанглийского названия маргаритки ( Bellis perennis ): dæġes ēaġe , что означает «глаз дня». Это связано с тем, что лепестки открываются на рассвете и закрываются на закате. [30]
Виды Asteraceae имеют широкое распространение, от субполярных до тропических регионов в самых разных местах обитания. Большинство из них встречается в жарком пустынном и холодном или жарком полупустынном климате, и они встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Они особенно многочисленны в тропических и субтропических регионах (особенно в Центральной Америке , восточной Бразилии , Средиземноморье , Леванте , южной Африке , Центральной Азии и юго-западном Китае ). [26] Наибольшая доля видов встречается в засушливых и полузасушливых регионах субтропических и нижних умеренных широт. [6] Семейство Asteraceae включает 10% всех видов цветковых растений. [8]
Asteraceae особенно распространены в открытых и сухих условиях. [7] Многие представители Asteraceae опыляются насекомыми, что объясняет их ценность в привлечении полезных насекомых , но анемофилия также присутствует (например, Ambrosia , Artemisia ). В этом семействе много апомиктичных видов.
Семена обычно распространяются целыми вместе с плодовым телом, ципселой. Распространена анемохория (ветрораспространение), которой способствует волосатый хохолок. Эпизоохория — еще один распространенный метод, при котором единица распространения, отдельная ципсела (например, Bidens ) или вся головка (например, Arctium ), имеет крючки, шипы или какую-либо структуру для прикрепления к меху или оперению (или даже одежде, как на фотографии) животного, чтобы позже отвалиться далеко от своего материнского растения.
Некоторые представители семейства Asteraceae экономически важны как сорняки. Известными в Соединенных Штатах являются Senecio jacobaea (крестовник), [31] Senecio vulgaris (крестовник), [32] и Taraxacum (одуванчик). [33] Некоторые из них являются инвазивными видами в определенных регионах, часто завезенными человеком. Примерами являются различные перекати-поле , череда , амброзия , чертополох и одуванчик . [34] Одуванчик был завезен в Северную Америку европейскими поселенцами, которые использовали молодые листья в качестве салатной зелени. [35] Ряд видов ядовиты для пасущихся животных. [13]
Asteraceae — экономически важное семейство, производящее такие продукты, как кулинарные масла , листовые овощи, такие как салат , семена подсолнечника , артишоки , подсластители , заменители кофе и травяные чаи . Несколько родов имеют садоводческое значение, в том числе календула лекарственная ( Calendula officinalis ), эхинацея (эхинацея), различные маргаритки, мелколепестник , хризантемы , георгины , циннии и гелениумы . Asteraceae важны в фитотерапии, в том числе гринделия , тысячелистник и многие другие. [38]
Коммерчески важные растения семейства Asteraceae включают продовольственные культуры Lactuca sativa (салат), Cichorium (цикорий), Cynara scolymus (артишок), Helianthus annuus (подсолнечник), Smallanthus sonchifolius (якон), Carthamus tinctorius (сафлор) и Helianthus tuberosus (топинамбур). [39]
Растения используются в качестве трав, в травяных чаях и других напитках. Например, ромашка бывает двух разных видов: однолетняя Matricaria chamomilla (немецкая ромашка) и многолетняя Chamaemelum nobile (римская ромашка). Календула (известная как ноготки) выращивается в коммерческих целях для травяных чаев и попурри . Эхинацея используется в качестве лекарственного чая. Род полыни Artemisia включает абсент ( A. absinthium ) и эстрагон ( A. dracunculus ). Зимний эстрагон ( Tagetes lucida ) обычно выращивается и используется в качестве заменителя эстрагона в климате, где эстрагон не выживет. [40]
Многие представители семейства выращиваются как декоративные растения из-за их цветов, а некоторые являются важными декоративными культурами для индустрии срезанных цветов. Вот некоторые примеры: Chrysanthemum , Gerbera , Calendula , Dendranthema , Argyranthemum , Dahlia , Tagetes , Zinnia и многие другие. [41]
Многие виды этого семейства обладают лечебными свойствами и используются в качестве традиционного противопаразитарного средства. [19]
Члены семейства также часто упоминаются в медицинских и фитохимических журналах, поскольку содержащиеся в них соединения сесквитерпенового лактона являются важной причиной аллергического контактного дерматита . Аллергия на эти соединения является основной причиной аллергического контактного дерматита у флористов в США. [43] Пыльца амброзии полыннолистной является одной из основных причин так называемой сенной лихорадки в США . [44]
Asteraceae также используются в некоторых промышленных целях. Французские бархатцы ( Tagetes patula ) распространены в коммерческих кормах для птицы, а их масло извлекается для использования в коле и сигаретной промышленности. Роды Chrysanthemum , Pulicaria , Tagetes и Tanacetum содержат виды с полезными инсектицидными свойствами. Parthenium argentatum (гваюла) является источником гипоаллергенного латекса . [41]
Несколько представителей семейства являются обильными производителями нектара [41] и полезны для оценки популяций опылителей во время их цветения. [ требуется ссылка ] Centaurea (василек), Helianthus annuus (домашний подсолнечник) и некоторые виды Solidago (золотарник) являются основными « медоносами » для пчеловодов . Solidago производит пыльцу с относительно высоким содержанием белка , которая помогает медоносным пчелам пережить зиму. [45]
являются одними из важнейших растений-опылителей позднего сезона.