Таежная орхидея
реклама
Таёжная орхидея Участник: Плотникова Виктория Алексеевна, МАОУ «Кувинская средняя общеобразовательная школа», ученица 8 класса Руководитель: Надымова Римма Николаевна, учитель химии и биологии МАОУ «Кувинская средняя общеобразовательная школа» 2012 Оглавление Введение …………………………………………………………………….3 1.Познакомимся с орхидеями……………………………………………….5 1.1 Жизненные формы растений семейства орхидных……………...5 1.2 Строение листьев…………………………………………………..6 1.3 Подземные органы…………………………………………………8 1.4 Строение цветков…………………………………………………..9 2.Практические исследования………………………………………………14 3.Заключение…………………………………………………………………16 4. Библиографический список………………………………………………17 Приложения…………………………………………………………….18 1.Строение цветка растений семейства орхидных…………………...19 2.Строение цветка калипсо луковичная……………………...……….20 3.Сосновый бор……………………………………...………………….21 4.Строение листа калипсо луковичная………………………………..22 5. Размеры растения калипсо луковичная…………………………….23 6. Морфологические особенности цветка…………………………….24 2 Введение У большинства людей слово орхидея вызывает ассоциации с экзотическими цветами тропического происхождения. А ведь растения этого семейства можно встретить и в нашей зоне и даже в окрестностях нашего села. Этим летом я во время экскурсии с отрядом экологического лагеря случайно обнаружила популяцию растении этого семейства в сосновом бору, который располагается в деревне Важ – Пашня Белоевского поселения Кудымкарского района. Цель работы: изучить строение данных растении и доказать их принадлежность к семейству орхидных (Orchidaceae). Задачи: - изучить литературу по семейству орхидные - выяснить какое строение имеют растения данного семейства -определить строение растении, обнаруженных в сосновом бору и сравнить с признаками растении семейства орхидных - подготовить рекомендации по сохранению популяции калипсо луковичная. Объект исследования: калипсо луковичная(Calypso bulbosa). Предмет исследования: морфологические особенности растений данного вида. Гипотеза исследования: растения обнаруженной популяции действительно относятся к семейству орхидные к виду калипсо луковичная (Calypso bulbosa) Методы исследования: - теоретический анализ литературных источников - наблюдение за объектом исследования в естественных условиях обитания - практическая работа по измерению и изучению морфологических признаков растения калипсо луковичная (Calypso bulbosa). 3 Практическая значимость работы: - расширение кругозора о флоре родного края, об охраняемых растениях занесенных в Красную книгу РФ, использование результатов работы на уроках ботаники и факультативах по биологии. 4 1. Познакомимся с орхидеями Удивительные открытия ждут человека, решившего поближе познакомиться с миром растений. Скромные на вид, неброские растения, мимо которых мы проходим, не замечая их, при внимательном рассмотрении оказываются обладателями цветков редкого изящества и окраски. Природа предстает перед нами искусной художницей, у которой любое творение неповторимо. Орхидеи — одно из самых замечательных ее созданий. У многочисленных представителей этого на редкость обширного семейства мы встречаем бесконечное разнообразие самых фантастических форм. В окраске цветков можно проследить плавные переходы от чистейшего белого и нежно-розового до густого темно-багрового, увидеть различные комбинации лимонно-желтого, ярко-зеленого, красного и т. д. Есть орхидеи с цветками, пятнистыми как пантера, полосатыми как тигр, причудливо разрисованными. Трудно представить себе что-либо более разнообразное, неожиданное, фантастическое, по-своему совершенное, чем форма цветков орхидей: один насмешливо высовывает яркий багровый язык (серапиас язычковый), другой похож на голову с завитыми рогами (в Мексике это растение называют бычья голова), третий принял вид паука, как бы желая попугать окружающих (офрис пауконосная). Представители рода офрис вообще склонны имитировать насекомых, принимая вид пчел, бабочек, шмелей, ос, мух, комаров. Есть и такие орхидеи, что напоминают птиц — белых голубей, сверкающих колибри. Все эти варианты внешнего облика, строения растений обусловлены особенностями их жизни и обеспечивают прежде всего успех перекрестного опыления. Кроме того, бесконечное разнообразие форм орхидей — вариации единого, общего для всех этих растений плана строения 5 1.1 Жизненные формы растений семейства орхидных. Среди огромного числа видов семейства орхидных нет ни одной древесной или кустарниковой формы. Все орхидеи — многолетние травянистые растения. Выделяются две большие группы — эпифитные и наземные растения. Первая группа — эпифиты - гораздо многочисленнее, чем вторая. Это обитатели тропических областей, чаще всего лесов с их насыщенным влагой воздухом. Они поселяются на стволах и ветвях деревьев, часто поднимаясь на большую высоту, чтобы вынести свои соцветия к столь дефицитному в этих условиях свету. Эпифиты не паразитируют на растении-хозяине, а используют его как опору. Семена таких растений прорастают в трещинах коры деревьев, где накапливаются пыль и перегной. На территории нашей страны совсем нет эпифитных орхидей, все наши орхидеи — наземные травы. Абсолютное большинство видов — зеленые фотосинтезирующие растения, с помощью энергии солнечных лучей самостоятельно создающие органические вещества, необходимые им для жизни. Лишь немногие лишены зеленых листьев и ведут микотрофный образ жизни с помощью грибов, извлекающих для них питательные вещества из гниющих органических остатков, на которых поселяются такие растения. Наши отечественные орхидеи существенно уступают тропическим родичам по числу видов, богатству жизненных форм, по величине и красочности цветков. Однако и среди них заинтересованный и неравнодушный взгляд без труда обнаружит немалое разнообразие и оригинальные варианты строения основных органов, в первую очередь цветков, отражающие ту же, что и у тропических красавиц, удивительную приспособленность к опылению, определенной в каждом случае группы. 6 осуществляемому насекомыми 1.2 Строение листьев. Орхидеи имеют простые не ветвистые побеги. Величина, расположение и форма листьев довольно разнообразны. Расположение листьев на стебле чаще очередное, реже супротивное. При этом у одних видов листья более или менее равномерно распределены по стеблю — у башмачков, пыльцеголовников, дремликов; у других почти все листья собраны в розетку при основании побегов — некоторые ятрышники, скрученники. Есть среди наших орхидей виды, несущие всего один крупный- лист в нижней части стебля,— ореорхис раскидистый, калипсо луковичная, кремастра изменчивая. У любок двулистной и зеленоцветной таких листьев два. Есть и другой вариант — в основании побегов крупные нормально развитые листья, а вверх по стеблю они постепенно уменьшаются (кокушники, любка цельногубая) [Гладкова, 1982]. Особую форму имеют листья на нижних частях вертикального стебля и на корневищах орхидей — довольно маленькие, иногда еле заметные, имеющие вид бесцветных или буроватых чешуек. На оси соцветия листья иного вида — так называемые прицветники, в их пазухах и находятся цветки. Прицветники бывают крупными листовидными, заметно превышающими цветок (пальчатокоренник остистый, серапиас), или, наоборот, представляют собой едва заметные чешуйки (липарис, тайник). Листья орхидей всегда простые (с одной цельной листовой пластинкой), с цельными краями, с дуговидным или параллельным жилкованием (что свойственно всему классу однодольных растений, к которому относится семейство орхидных). Форма листовых пластинок разнообразна. Они могут быть линейными, ланцетными (кокушник, эулофия, ореорхис), овальными, эллиптическими, яйцевидными (башмачки, тайник яйцевидный, мякотница, любка двулистная). У некоторых видов, например у липарисов, края листовой пластинки волнистые. Листья могут быть тонкими или слегка мясистыми, с черешками или без черешков (сидячие); 7 по окраске — гладко-зеленые различных оттенков или пятнистые. В средние века некоторые орхидеи за кроваво-красные пятна на листьях называли слезами богородицы. У большинства наших видов этого семейства листья, как и вся надземная часть, засыхают к середине - концу лета, но есть и такие, что уходят под снег с зелеными листьями, например гудайера ползучая, калипсо, некоторые ятрышники. Напомним также, что есть среди орхидных виды, совсем лишенные развитых листьев и зеленой окраски,— ладьян, надбородник, гнездовка — микотрофные организмы, питающиеся с помощью грибов готовыми органическими веществами [Смирнова, 1986]. 1.3 Подземные органы. Люди давно обратили внимание на необычные подземные структуры некоторых орхидных — клубни, кончающиеся длинными пальчатовидными отростками. Один из наиболее разнообразно представленных на территории СССР родов орхидей так и называется — пальчатокоренник. В давние времена одни называли их «божьими ручками», другие — «чертовыми руками». Вильям Шекспир устами Офелии, собиравшей на берегу речки букет, в том числе орхидеи, говорит о них как о пальцах мертвеца. Корневые клубни — характерная структура многих орхидеи, они образуются из боковых придаточных (развивающихся на стебле) корней и выполняют роль запасающих органов. Форма клубней часто является одним из основных признаков, определяющих различия между родами этих растений. Как уже говорилось, у пальчатокоренников клубни лопастные, в то время как у очень похожих на них по надземным органам ятрышников — округлые. Округлые клубни имеют траунштейнеры, офрисы, неоттианта, комперия. Клубней в большинстве случаев два: один увядающий, мягкий, питательные вещества 8 которого растением используются в данном году, второй молодой, твердый, в котором растение откладывает себе запас на будущий год. Не менее распространенной формой подземных органов у орхидных являются корневища. Корневища образуются из горизонтальных частей побегов, они покрыты чешуевидными листьями, в пазухах которых закладываются почки возобновления, дающие начало новым побегам: корневища, таким образом, служат органами возобновления, размножения и также запасающими. Они могут быть укороченными, как у пыльцеголовников, ряда дремликов , а могут быть длинными, тонкими, ползучими, как у тайника сердцевидного, гудайеры ползучей. Своеобразны корневища у наших микотрофных орхидей: у гнездовки обыкновенной корневище сильно ветвистое, с отходящими от него многочисленными тонкими корнями, переплетающимися между собой и образующими подобие птичьего гнезда, у ладьяна трехнадрезного корневище коралловидное, а у надбородника безлистного от корневища отходят побеги-столоны, из конечных почек которых развиваются новые растения. Есть среди наших орхидей и виды с подземными органами переходного характера между корневищной и клубневой структурами.У некоторых растений этого семейства в основаниях стеблей имеются утолщения, похожие на луковицы. Это так называемые псевдобульбы, или стеблеклубни, они состоят из мягких слизесодержащих тканей и служат в качестве органов, запасающих воду и питательные вещества. Такие луковицеобразные утолщения разнообразной формы широко распространены у тропических орхидей, встречаются они и у видов умеренного пояса, например у наших липарисов, мякотницы, калипсо. Корни орхидных придаточные (отходят от стебля), белого или серого цвета благодаря защитному слою губчатой ткани (веламен), клетки которой содержат воздух [Смирнова, 1984] 9 1.4 Строение цветков. Все разнообразие их форм, многочисленные варианты строения отдельных органов — это высокоспециализироваыные приспособления к перекрестному опылению. Цветки орхидных можно считать вершиной эволюции растений в этом направлении. Приложение 1 Как уже говорилось, наши орхидеи много скромнее своих тропических родственниц с берегов Амазонки или из стран Юго-Восточной Азии. Некоторые из них совсем неприметные — с мелкими зеленовато-желтыми цветками — мякотница однолистная, тайник яйцевидный, тулотис буреющая, хаммарбия болотная. Однако многие, пожалуй, большинство видов, не могут не вызвать искреннего восхищения окраской, разнообразием, запахом и причудливостью форм цветков. Лишь у немногих наших видов орхидных цветки одиночные — некоторые виды башмачков, калипсо луковичная, бородатка. Как правило, это цветки довольно крупные. У большинства видов семейства они собраны в соцветия. Основной тип соцветий – кисть. Ближайшими родственниками орхидей являются лилии. Но лилии имеют правильный цветок, все лепестки у него одинаковые (через такой цветок можно провести несколько осей симметрии), он считается образцом гармонии и математической правильности. А о цветке орхидеи Гёте однажды заметил, что его можно рассматривать как уродливую лилию. Цветок орхидей неправильный (через него можно провести только одну плоскость симметрии), состоит из шести листочков, расположенных в два круга — внешний и внутренний. Приложение 2. Три листочка наружного круга почти одинаковые, но боковые обычно неравнобокие, а у видов рода башмачок боковые наружные листочки срастаются в один. Из трех листочков внутреннего круга один, ближний к оси соцветия, сильно отличается от остальных. Он называется губой и выполняет важную функцию при опылении, являясь своего рода посадочной площадкой для 10 насекомых. Губа обычно крупнее других членов околоцветника и очень разнообразна по форме. У представителей двух наших родов орхидей — башмачков и калипсо — губа мешковидно вздута. У башмачков она действительно имеет вид башмачка с отверстием при основании, у калипсо — вид туфельки, образованной двумя боковыми долями, третья ее доля лепестковидная, с тремя пучками волосков расположена спереди у отверстия. У остальных орхидей губа более или менее плоская, при этом она может быть целой (у любок, лимнорхиса, липарисов), двулопастной (у тайников), трехлопастной ремнелепестника средняя (у пальчатокоренников). лопасть трехлопастной губы У видов длинная, ремневидная, а у комперии все три лопасти губы с длинными нитевидными окончаниями, у любок трехлопастная губа бахромчато- бороздчатая по краю, у липарисов край губы курчавоволосистый. У некоторых орхидей (дремлики, пыльцеголовники) губа расчленена поперечной перетяжкой на переднюю долю — эпихилий и заднюю — гипохилий. При основании губы у многих орхидей имеется разной формы и длины шпореп — нектарник. Губа, по положению являющаяся верхним лепестком внутреннего круга околоцветника, чаще всего обращена вниз, что облегчает работу насекомых-опылителей, делает ее успешней. Такое положение губы достигается за счет уже упоминавшегося скручивания цветоножки, изгибания ее, а может осуществляться путем скручивания завязи, как у пыльцеголовника, кокушников, любок. Но у некоторых растений, например у надбородника безлистного, мякотницы однолистной, она обращена вверх, что также связано с особенностями их опыления. Остальные пять листочков околоцветника могут быть либо свободными, как у хаммарбии болотной, офрисов и т. д., либо в той или иной степени сросшимися, соединенными, образующими шлем или подобие шлема. Чаще всего в шлем сближены один листочек наружного круга и два внутреннего (у ладьяна, любок, кокушников), но бывает, что в шлем сложены все пять (кроме губы) листочков (тайники, леукорхис, 11 лимодорум). Абсолютное большинство орхидных имеет только одну тычинку. Из наших орхидей лишь у башмачков их две. Единственная тычинка срослась нитью со столбиком и рыльцем, образовав колонку, или гиностемий,— структуру, чрезвычайно характерную для этого семейства. Детали строения колонки, ее форма, размеры весьма разнообразны и имеют систематическое значение. У видов рода гнездовка, например, она удлиненная, согнутая вперед, у калипсо луковичной — прямая, лепестковидная, у бровника — короткая. По бокам колонки в виде двух бугорков расположены стаминодии — редуцированные, утратившие свою основную функцию тычинки. В результате указанного срастания пыльник единственной тычинки (у большинства наших орхидей) оказывается сидячим, определенным образом, прикрепленным к колонке. У одних орхидей все три рыльца срастаются вместе, образуя диск, имеющий вид железистой площадки, у других срастаются только два рыльца, а третье бывает стерильным и преобразовано в так называемый клювик, отделяющий пыльник от рыльца. Он также очень разнообразен по форме и размерам. Если клювик трехлопастный, то из боковых его лопастей иногда образуется один или два кармашка — структура, также имеющая определенное значение для успешности опыления. В тех случаях, когда в диск срастаются все три рыльца, клювика совсем нет (башмачки, пыльцеголовники, офрисы). Другим, не менее чем колонка, характерным признаком этих растении является их пыльца. Из наших орхидей опять же лишь у башмачков, структура которых рассматривается как наиболее примитивная, пыльцевые зерна обособленные, порошковидные. У остальных они склеены в более или менее плотные образования, называемые поллиниями. Число поллиниев, их форма у разных видов различны. Поллинии могут лежать свободно в гнездах пыльников, как у пыльцеголовников, любок и др., а могут быть снабжены ножкой, которая прикрепляет поллиний к клейкой железке, называемой также подушечкой, или прилипальцем. Железка находится на клювике. Поллиний, ножка и 12 прилипальце вместе называются поллинарием. Это одна из наиболее интересных структур, служащих для опыления орхидных. Поллинарии легко отделяются от клювика и с помощью клейкой железки пристают к телу насекомого, посетившего цветок и переносящего его на цветки других особей того же вида. Железка может быть одна на два поллиния, а может быть отдельная у каждого поллиния. Железки могут находиться на поверхности клювика или быть скрытыми в кармашках. Завязь у орхидей нижняя (находится под цветком, остальные части цветка прикреплены к ее верхушке), сидячая (у анакамптиса, ятрышников, любок, стевениеллы) или на ножке (у дремликов, комперии, надбородника). Она одногнездная (без перегородок внутри), образована тремя плодолистиками. Плод орхидей — коробочка, раскрывающаяся при созревании шестью продольными щелями. У некоторых тропических орхидей плоды крупные, до размеров куриного яйца. У наших видов они небольшие. Семена мелкие, очень многочисленные, пылевидные, от нескольких тысяч до нескольких миллионов в плоде, одетые тонкой сетчатой кожурой. У наземных орхидей семена тяжелее и менее многочисленные, чем у эпифитных. Они совсем не содержат питательных веществ, необходимых зародышу на начальных этапах развития. Это определяет еще одну важную особенность орхидных — на ранних стадиях жизни вследствие такого строения семян все они ведут микотрофный образ жизни с помощью гриба [Гладкова, 1982]. 13 2.Практические исследования Изучив литературу по семейству орхидных, я узнала, что растение калипсо луковичная (Calypso bulbosa) относится к травянистым растениям, имеет подземную псевдобульбу, от него отходит один черешковый лист, цветок одиночный феолетого-розовой окраски. Один лепесток цветка имеет форму губы характерной для данного семейства. Встречается в хвойных лесах группами до 100 растений и меньше. В Пермском крае калипсо луковичная можно встретить в заповеднике «Басеги» и заказнике «Предуралье» Кишертского района,где растения находятся под охраной, так как занесены в Красную книгу РСФСР.(1) Из беседы с бывшим учителем биологии Истоминой Надеждой Степановной я узнала, что растения этого вида раньше можно было встретить в сосновом лесу вдоль правого берега Кувинского пруда. Растение раннецветущее и поэтому можно обнаружить в цветущем состоянии только в конце мая начале июня. В июне 2009 года при проведении экскурсий с экологическим лагерем по паркам села Кувы куртина с цветущими растениями была обнаружена на территории Кувинского соснового бора, имеющего статус памятника природы Пермского края. Приложение 3 Я провела подсчет растений. Их количество оказалось равным 30 . Для проведения измерений несколько экземпляров были мною выкопаны. Провела в кабинете биологии необходимые измерения, после этого растения высадила на клумбу возле дома. Из литературы я узнала, что калипсо луковичная можно использовать для декоративных целей. Результат эксперимента по приживаемости растений можно будет увидеть только весной 2010 года. Результаты наблюдений и измерений: 1.Растения имеют одиночный черешковый лист с дуговым жилкованием. Листовая пластинка удлиненной формы, в длину до пяти 14 сантиметров, в ширину до трех сантиметров. Окраска листа темно-зеленая, с нижней стороны с фиолетовым оттенком. Приложение 4 2. Растения высотой до пятнадцати сантиметров. Стебель заканчивается одним цветком. Приложение 5 3. Цветок имеет фиолетово-розовую окраску. Околоцветник состоит из шести лепестков, из которых пять лепестков одинаковой удлиненной формы, а шестой имеет форму губы, характерной для семейства орхидных. Этот лепесток имеет бело- розовую окраску и крапинки желтого цвета. Пестик сросшийся с единственной тычинкой образуют колонку, что тоже характерно для растений данного семейства. Размеры цветка до двух сантиметров в диаметре. Цветы издают приятный запах, что является признаком насекомоопыляемых растений. Приложение 6 4.Растения имеют подземную луковицу – псевдобульбу. Сравнительный анализ литературы, практических наблюдений и измерений позволяет сделать вывод, что растения обнаруженные в сосновом бору относятся к семейству орхидных (Orchidaceae) и являются популяцией калипсо луковичная (Calypso bulbosa) 15 Заключение Калипсо луковичная – растение «Красной книги России». Это чрезвычайно редкая северная орхидея. Она одна из самых холодостойких и встречается даже на границе с лесотундрой. На территории Пермского края популяции растений можно встретить в Кишертском районе.А сейчас можно говорить о местонахождении в Кудымкарском районе. При дальнейшем изучении я хочу проследить, как будет изменяться численность популяции, особенности перекрестного опыления калипсо луковичная и более детально обследовать район соснового леса, где по воспоминаниям местных жителей встречались растения этого вида, так как прошлым летом удалось обнаружить в лесу только единичные экземпляры в количестве 5 отцветающих растений. Необходимо сохранить это растение, потому что в связи с вырубкой лесов оно может исчезнуть, и флора нашего края обеднеет на прекрасное творение природы, каким является калипсо луковичная. 16 Библиографический список 1. Большая российская энциклопедия: в 30 т. – М.: 2008.- т.12. 2. Вархамеева М.Г. и др. Орхидеи нашей страны. М.: Наука. 1991. 3. Гладкова В.Н. Семейство орхидные // Жизнь растений: в 6 т. – М.: Просвещение. 1980. 4. Губанов И.А. и др. определитель высших растений средней полосы европейской части СССР. Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981. 5. Красная книга среднего Урала. Екатеринбург: Издательство уральского университета. 1996. 6. Смирнова Е.С. Морфологическая классификация систем орхидных //журнал Общая биология - 1986. 7. Ципперт Г. Цветы соблазна // журнал Гео. – М. 2005.- С. 32-42. 17 Приложения 18 Приложение 1 19 Приложение 2 20 Приложение 3 21 Приложение 4 22 Приложение5 23 Приложение 6 24
