Введение

Порядок цветущих растений Eudicot в кладе Superrosid Saxifragales (в обиходе/множественное число: саксифраговые) – это порядок цветковых растений, включающий 15 ботанических семейств и около 100 родов, насчитывающий почти 2500 видов. Из этих 15 семейств многие небольшие, причём восемь из них монотипичны (содержат только один род). Крупнейшее семейство – Crassulaceae (очитки), разнообразная группа преимущественно сочных растений, включающая около 35 родов. Саксифраговые встречаются по всему миру, в основном в умеренных и субтропических зонах, редко произрастая в диком виде в тропиках; однако многие виды сейчас культивируются во всем мире благодаря улучшению знаний в области растениеводства. Они встречаются в самых разных средах обитания, от пустынь до полностью водных, с видами, адаптированными к альпийским, лесным или полностью водным условиям. Многие из них являются эпифитами или литофитами, растут на открытых скалах, на деревьях или камнях и не нуждаются в богатой органикой или питательными веществами почве для процветания. Во всем мире саксифраговые широко используются человеком в различных целях, от текстиля и древесины до пищевых продуктов. Несколько семейств, таких как вышеупомянутые Crassulaceae, и роды имеют значительную коммерческую ценность в некоторых странах и экономиках, выращиваясь в больших масштабах для продажи в качестве декоративных растений. Помимо декоративных растений, еще одной ценной группой являются Grossulariaceae (смородина и крыжовник), особенно черная, красная и белая смородина. В целом, порядок чрезвычайно разнообразен и включает в себя многочисленные деревья, кустарники, многолетние травы и сочные растения, а также водные и полуводные виды. Высокая степень разнообразия порядка с точки зрения вегетативных и репродуктивных признаков (и огромного количества видов) может затруднить выявление каких-либо общих или объединяющих характеристик среди различных родов. В системе классификации группы филогенеза цветковых растений (Angiosperm Phylogeny Group) порядок Saxifragales помещен в основное подразделение цветковых растений, называемое эудикотами, в частности, в группу основных эудикотов. Эта подгруппа состоит из Dilleniaceae, суперастеридов и суперрозидов. Суперрозиды, в свою очередь, включают два компонента: розиды и саксифраговые. Классификация Saxifragales претерпела значительные изменения с момента первоначальной классификации, которая основывалась исключительно на морфологических признаках растений. Современная классификация основана на генетических исследованиях с использованием молекулярной филогенетики. Существует обширная палеонтологическая летопись, относящаяся к туронско-кампанскому этапу позднего мелового периода, датируемая примерно 90 миллионами лет назад (млн лет). Однако молекулярные исследования могут указывать на более древнее происхождение, начиная с раннего мелового периода (102–108 млн лет), с быстрой и ранней диверсификацией в более современные формы.

Описание

Порядок Saxifragales чрезвычайно разнообразен морфологически (гиперразнообразен). Он включает деревья (например, гамамелис и вещерский ольхолист в семействе Hamamelidaceae), плодоносящие кустарники (например, смородину и крыжовник в семействе Grossulariaceae), лианы, однолетние и многолетние травы, растения для рокариев (например, камнеломку в семействе Saxifragaceae), декоративные садовые растения (например, пионы в семействе Paeoniaceae), суккуленты (например, очиток в семействе Crassulaceae) и водные растения (например, рдест в семействе Haloragaceae). Цветки демонстрируют значительные вариации в количестве чашелистиков, лепестков, тычинок и плодолистиков, а также в положении завязи (см. Биогеография и эволюция). Эта степень разнообразия делает определение синапоморфии (производных общих характеристик) для этой группы чрезвычайно сложным, порядок определяется на основе молекулярного родства, а не морфологии. Однако некоторые широко распространенные черты (общие признаки) представляют собой потенциальные или предполагаемые синапоморфии, основанные на состояниях предков. К ним относятся цветки, обычно радиально-симметричные, и свободные лепестки. Гинецей (женская репродуктивная часть) обычно состоит из двух плодолистиков (завязь, столбик и рыльце), которые свободны, по крайней мере, к вершине (частично сросшийся двукарпельный гинецей) и имеет гипантий (чашевидную цветочную трубку у основания). В андроцее (мужская репродуктивная часть) пыльники тычинок обычно прикреплены основанием к нити (базификсные), иногда – к середине (дорсификсные) (см. рисунок 2). Другие часто встречающиеся признаки – плоды, обычно фолликулы (образованные из одного плодолистика), семена с обильным эндоспермом, окружающим зародыш, и листья с железистыми зубчиками по краю (железисто-зубчатые, см. изображение). Внутри Saxifragales, хотя семейства древесного клада преимущественно древовидные, семейства Crassulaceae и Saxifragaceae, преимущественно травянистые, проявляют древесные признаки как вторичный переход.

Таксономия

Saxifragales — относительно небольшой порядок цветковых растений, включающий всего 15 семейств, около 100 родов и приблизительно 2470 видов.

История

Саксифрагельс был впервые описан в 1820 году Берхтольдом и Преслом как группа растений, Saxifrageae, включающая пять родов, среди которых Saxifraga, чьи имена были использованы в качестве ботанического авторитета (Bercht. & J. Presl). В некоторых случаях авторство также приписывалось Дюмортье из-за его более поздней публикации (1829). Именно Дюмортье впервые использовал название Saxifragaceae. К моменту публикации "Царства растений" Джона Линдли (1853) термин "саксифрагельс" уже использовался, и Линдли определил его как "Альянс", состоящий из пяти семейств. Впоследствии саксифрагельсы были отнесены к классу двудольных цветковых растений, также известному как Magnoliopsida.

Филогения

Орден Saxifragales претерпел значительные изменения в систематике и составе с момента применения молекулярной филогенетики и современной классификации группы филогенетики цветковых растений (APG). Он определяется как строго монофилетическая группа. В первоначальной публикации APG (1998) Saxifragales были отнесены к основному кладу эудикотов, однако их взаимосвязь с другими кладами оставалась неясной. Основные эудикоты состоят из ордена Gunnerales и крупного клада Pentapetalae (названного так из-за наличия синапоморфии в виде пятичленных околоцветников), последний включает около 70% всех цветковых растений и содержит восемь основных линий. Позднее (2003) этот порядок был описан как "один из главных сюрпризов молекулярно-филогенетических исследований цветковых растений", поскольку он объединил элементы, ранее относимые к трем или четырем отдельным подклассам на основании морфологических признаков. Окончательное решение было принято в третьей системе APG (2009), где Saxifragales были помещены в качестве сестринской группы к розидам (Rosidae) в пределах клада Pentapetalae. Эта обширная группа впоследствии получила название суперрозиды (Superrosidae), представляющая собой часть ранней диверсификации цветковых растений. Среди розидов они имеют ряд общих черт с розалесными, особенно с розовыми (Rosaceae), включая гипантий, пятичленные цветки и свободные части цветка. В текущем объеме, Saxifragales составляют 1,3% от разнообразия эудикотов.

Биогеография и эволюция

Диверсификация среди Saxifragales происходила быстро, и обширные ископаемые данные указывают на то, что порядок был более разнообразным и более широко распространен, чем можно судить по изучению современных представителей, с существенным фенотипическим разнообразием, возникшим на ранних этапах. Самые ранние ископаемые свидетельства обнаружены в туронском-кампанском ярусах (позднего мелового периода), что указывает на минимальный возраст 89,5 млн лет. Однако, оценка времени молекулярной дивергенции предполагает более ранний период – 102–108 млн лет, относящийся к раннему меловому периоду, для кроны и стеблевых групп соответственно. Внутри ордена Saxifragales молекулярные данные указывают на очень быстрое начальное время диверсификации, около 6–8 млн лет, между 112 и 120 млн лет, при этом основные линии сформировались в течение 3–6 млн лет. Предполагается, что предковое состояние было древесным, как у Peridiscaceae и древесного клада, но также является общим для Grossulariaceae. Ряд независимых переходов к травянистой форме произошел у предков Crassulaceae, Saxifragaceae и у основания клады Haloragaceae-Penthoraceae (остальные два семейства в Haloragaceae s. l. остались древесными), в то время как у других таксонов наблюдался возврат к древесной форме, особенно у Crassulaceae. У большинства Saxifragales завязь верхняя, но у некоторых семейств наблюдаются частые переходы к нижнему или полунижнему положению, особенно у Saxifragaceae и в меньшей степени у Hamamelidaceae. Почти у всех Grossulariaceae завязь нижняя. Предковое число плодолистиков – два, с переходом к большему числу, например, четыре у Haloragaceae s. l. и Peridiscaceae, и пять у Penthoraceae. Число плодолистиков у Crassulaceae составляет пять, уменьшаясь до четырех у Kalanchoe, где это является синапоморфией рода, хотя наиболее частый переход в этом семействе – 6–10, но только при увеличении числа тычинок выше пяти. Некоторые макаронезийские таксоны (Aeonieae) имеют 8–12 плодолистиков, а у Aeonium – до 32. Предковое число лепестков – пять, с тремя основными переходами: 5 к 0, 5 к 4, 5 к 6–10. Увеличение числа лепестков наблюдается у Paeoniaceae и Crassulaceae, особенно при увеличении числа тычинок. Cercidiphyllum + Daphniphyllum, Chrysosplenium и Altingia являются примерами полной потери лепестков. Предковое соотношение тычинок к лепесткам – 1:1, с переходами, характеризующими несколько клад, например, Paeoniaceae + древесный клад >2, Crassulaceae 2 (но Crassula 1). В целом, в ходе эволюции наблюдалось уменьшение этого соотношения, но независимо от уменьшения числа лепестков, то есть уменьшилось именно число тычинок. Предполагается, что предковая среда обитания – леса, за которыми последовала ранняя диверсификация в пустынные и водные среды, а кустарниковые заросли были освоены позднее всего. Диверсификация видов происходила быстро после перехода от более теплой и влажной Земли в эоцене (56–40 млн лет) к раннему миоцену (23–16 млн лет) и к более холодным и сухим условиям середины миоцена (16–12 млн лет). Однако, это, по-видимому, не совпало с экологической и фенотипической эволюцией, которые сами взаимосвязаны. Наблюдается явный лаг, когда увеличение диверсификации видов было позже сопровождаемо увеличением нишевой и фенотипической изменчивости.

Распространение и среда обитания

Саксифрагелы встречаются по всему миру, хотя преимущественно в умеренных зонах и редко в тропиках. Они населяют широкий спектр местообитаний – от засушливых пустынь (Crassulaceae) до водных сред (Haloragaceae), включая 6 семейств, в том числе североамериканские виды, являющиеся облигатными гидрофитами (полностью зависимыми от водной среды), а также леса, луга и тундру. Саксифрагелы превосходят все другие сопоставимые по размеру клады по разнообразию занимаемых местообитаний. Большая часть этого разнообразия сосредоточена в умеренных (включая горные и засушливые) условиях, которые распространились по всему миру в периоды похолодания и высыхания в течение последних 15 миллионов лет. Наиболее распространёнными местообитаниями являются леса и скалы, где обитает около 300 видов, однако леса демонстрируют наибольшее фенотипическое разнообразие, представляя почти все семейства. В отличие от них, пустыни и тундры, содержащие всего по два семейства, вмещают лишь около 10% видов. Примерно 90% видов можно отнести к одному конкретному местообитанию.

Сохранение

Считается, что виттония (Peridiscaceae) вымерла. По состоянию на 2019 год МСОП (IUCN) внес в список 9 видов, находящихся в критическом состоянии, 12 видов, находящихся под угрозой исчезновения, 19 уязвимых видов и 7 видов, близких к уязвимому положению. Среди наиболее уязвимых саксифрагальных – Aichryson dumosum и Monanthes wildpretii (Crassulaceae), Haloragis stokesii и Myriophyllum axilliflorum (Haloragaceae), Ribes malvifolium и R. sardoum (Grossulariaceae), Saxifraga artvinensis (Saxifragaceae) и Molinadendron hondurense (Hamamelidaceae).

Культивирование

Ряд родов Saxifragales выращивается в коммерческих целях. Пионы культивируются как в качестве декоративных кустарников (обычно продаются в виде корневой массы), так и на срезку, при этом Нидерланды являются крупнейшим производителем, а другие, менее значительные производители – Израиль, Новая Зеландия, Чили и Соединенные Штаты. Жидкий амбровый клен используется для получения твердой древесины, при этом американский сладкий клен (Liquidambar styraciflua) является одним из важнейших источников коммерческой твердой древесины на юго-востоке США, и один из способов его применения – шпон для фанеры. Виргинский гамамелис выращивается в Новой Англии для производства дистиллятов, из которых извлекают гамамелис, широко используемый в средствах по уходу за кожей, и является крупнейшим в мире источником этого лекарственного средства. Среди Crassulaceae экономическое значение ограничено садоводством, многие виды и сорта важны как декоративные растения, включая Crassula ovata (толстянка) и Jovibarba (куриное и куриное растение). Hylotelphium, Phedimus, Sedum и Sempervivum выращиваются для альпинариев и "зеленых крыш". В частности, сорта мадагаскарской каланхоэ Блоссфельда, например, 'Florists kalanchoe', добились коммерческого успеха во всем мире, будучи популярными рождественскими декоративными растениями. Водное растение из рода Myriophyllum и близкородственный род Proserpinaca выращиваются для коммерческой торговли аквариумными растениями. Мириофиллум также имеет экономическое значение для очистки воды и в качестве корма для свиней, уток и рыб, а также для полировки древесины. Ряд видов Ribes (Grossulariaceae) выращивается в коммерческих целях, в основном в Европе и бывшем СССР, из видов, произрастающих в этих регионах. Р. nigrum (черная смородина) впервые была выращена в монастырских садах России в XI веке, а выращивание смородины в целом позже распространилось в Западной Европе, производство Р. uva crispa (крыжовник) началось около 1700 года. Первые колонисты в Северной Америке начали выращивать смородину в конце 1700-х годов. R. nigrum является наиболее важной коммерческой культурой смородины, выращиваемой более чем в 23 странах, основными центрами которой являются Россия (более 63 тысяч гектаров), Польша, Германия, Скандинавия и Великобритания. Черная смородина является важным источником витамина С и используется для производства варенья, фруктового желе, компота, сиропа, сока и других напитков, включая Ribena и ликер Cassis. Другие коммерческие культуры включают R. rubrum (красная смородина). Мировое производство Ribes в 2002 году превысило 750 000 тонн, из которых около 150 000 тонн приходилось на крыжовник, а наибольшую долю составляла черная смородина.

Применение

Растения порядка Saxifragales нашли широкое разнообразие применений, включая традиционную медицину, декоративные, домашние, аквариумные, прудовые и садовые растения, специи, продукты питания (фрукты и зелень), красители, для курения, смолу, древесину и кровельные материалы.