I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИЯ ПЕТРОВ КРЕСТ ЧЕШУЙЧАТЫЙ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Тарасова Татьяна Владимировна 1

---

1

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника

1. Введение………………………………………………стр. 3-4

2. Изучение биологических особенностей растения….стр. 4-10

3. Заключение…………………………………………….стр. 10-11

4. Литература…………………………………………….стр. 12

5. Приложения……………………………………………стр. 13-18

Введение

Цель исследования: - изучить биологию и экологию растения – паразита петрова креста чешуйчатого.

Задачи:

- изучить литературные источники по вопросу;

- провести картирование куртины петрова креста и зарисовать карту-схему расположения надземных побегов;

- пронаблюдать, какую площадь занимает куртина, ежегодно разрастаясь;

- выявить плотность расположения надземных побегов на

пробных маленьких площадках 30/30см в разных частях куртины;

- выявить процент плодообразования особей;

- выявить сроки фенофаз в разные годы исследования;

- изучить строение подземной части растения.

В современную эпоху необычайную сложность и важность приобрели вопросы взаимодействия природы и человека. Хозяйственная деятельность людей привела к тому, что в результате загрязнения окружающей среды сокращаются ареалы распространения целого ряда растений и животных. Растения и животные раньше других компонентов природы подверглись сильному воздействию со стороны человека. Некоторые из них стали встречаться довольно редко. Одно из таких растений было обнаружено на территории нашей школы. Это петров крест чешуйчатый.

Петров крест был впервые обнаружен учениками нашей школы в 2004 году, в липовой аллее недалеко от школьного крыльца. Эта находка очень заинтересовала и нашу учительницу биологии и всех ребят. До сих пор его никто не встречал в окрестных лесах, а видели только на картинках. Было принято решение непременно изучить нашу редкость досконально. Членами биологического кружка буквально по крупицам приходилось собирать сведения из книг, газет и журналов, поскольку интернета в те годы в школе ещё не было. Интернет ресурсами мы смогли воспользоваться только через несколько лет.

С тех пор сменилось несколько поколений учеников школы и выпускные классы передают исследовательскую эстафету нам, младшим и мы продолжаем начатые ими наблюдения. За эти годы у нас накопилось огромное количество фотографий, на которых запечатлены все фазы развития креста, от первых проростков до полного увядания. Нами собраны сведения и о семействе норичниковые, к которым петров крест относится и полная характеристика самого растения, народные легенды и предания о нём и много интересных фактов. Но я не буду на них останавливаться в своей работе. Это очень обширный материал.

В своей работе я расскажу о тех исследованиях, которые были проведены нами за эти годы и о полученных нами результатах.

Изучение биологических и экологических особенностей растения

Петров крест – растение паразит. Он лишён зелёной окраски и не может самостоятельно вырабатывать необходимые для жизни питательные вещества, поэтому и паразитирует на растениях, присасываясь к их корням. В нашем случае – на липах в школьной аллее.

Почему петров крест мало кто видел в природе? Ведь в Средней России он встречается во всех областях. Но дело в том, что появляется на свет он на короткое время весной, в апреле - мае, во время максимального сокодвижения у его хозяев, когда в соке особенно много органических веществ, используемых паразитом. Уже в начале лета надземные побеги отмирают. Скрывшись под землёй, петров крест ничем не напоминает о себе почти целый год. Около 10 месяцев в году он проводит под землёй. Зацветает петров крест в первый раз лишь на десятом году жизни. Видимо поэтому до 2004 года его никто не видел на данном участке.

Изначально мы насчитали 46 цветущих растений. И теперь ежегодно подсчитываем число цветов и численность их отражаем на диаграмме. (Приложение 1)

Мы обратились на кафедру ботаники СмолГУ к доценту Фадеевой Ирине Анатольевне, и очень благодарны ей за оказанную помощь в разработке методики исследования этого растения.

Участок с растением огородили. Но в 2007 году побегов было уже 123 и оно распространилось за пределы огороженного участка. Поэтому заграждение пришлось расширить, что делали мы и в последующие годы, по мере разрастания наших подопечных.

В 2008 году растений было 186. В этом году вся центральная часть участка, где в прошлом году были самые густые заросли, оказалась почти пустой, за исключением редких соцветий. Зато основная часть цветущих растений сместилась к периметру участка, поэтому -то границы его и пришлось значительно расширить. Здесь же на участке мы обнаружили прорытые ходы или крота, или земляных крыс и испугались, что корневища креста окажутся уничтоженными. Решив обследовать территорию, ребята аккуратно раскопали участки, на которых цветущие растения отсутствовали. Однако корневища находились в почве, но были заглублены на 5-10 сантиметров.

В 2009 году территорию ценопопуляции разбили на квадраты, размером 50х50 см. Число цветущих растений составило 749 штук. На пустовавших в прошлом году участках растения появились опять.

Растения на участке распределены следующим образом.

Площадь популяции составила 2,75 квадратных метров. В 2010 году площадь ценопопуляции увеличилась до 5,25 квадратных метров, а в 2011- до 7 квадратных метров, что, вероятно, в большеё степени произошло благодаря вегетативному разрастанию растений. Число квадратов значительно увеличилось. (Приложение 2)

Для того чтобы была возможность сопоставит данные о изменении численности растений по годам и квадратам, мы сделали другую таблицу, которую дополняем каждый год. (Приложение 3)

Каждую весну наблюдаем, как на поверхности сначала появляются туго закрученные узелки, которые постепенно разворачиваются в прямостоячие побеги, цветущие всего пару недель. Часть побегов находится в зачаточном состоянии уже над поверхностью земли. (Приложение № 4).

На запах сладкого нектара прилетают шмели и другие насекомые, которые опыляют цветки. На месте цветков образуются плодики величиной с горошину. Сначала они белого цвета. Потом темнеют. Быстро созревают и осыпаются мелкие как у мака семена, и до следующей весны странные цветки уже не увидеть. (Приложение 5)

В 2011 году в пределах квадратов 6, 18 и 27 были выделены участки размером 30 на 30 см. с целью выяснения плотности расположения надземных побегов в разных частях куртины. Также мы зарисовали схему расположения этих побегов и увидели следующее:

1 участок (6 квадрат) – 17 растений;

2 участок (18 квадрат) – 11 растений;

3 участок (27 квадрат) – 11 растений.

В 2012 году на этих же участках было подсчитано количество побегов. Оно составило:

1 участок (6 квадрат) – 6 растений;

2 участок (18 квадрат) – 4 растения;

3 участок (27 квадрат) – 1 растение.

В этом же году был произведен подсчёт количества цветков на побегах и подсчёт количества семян в коробочках. К сожалению, ограничение в объёме данной работы не позволяют нам привести эти данные.

В 2012 году весна была очень поздняя. Участок с нашим растением освободился от снега только 15 апреля. При первом осмотре на поверхности были видны в большом количестве зачаточные наземные соцветия. Из под земли побеги стали пробиваться к 20 апреля. Растение развивается очень быстрыми темпами. К 30 апреля большая часть побегов зацвела. Но побеги в этом году очень низкорослые, в основном 4-6 сантиметров и редко – 9 см.

В пределах квадратов № 7, 9, и 25 были выделены участки размером 10 на 10 сантиметров. В их пределах было подсчитатано и зарисовано расположение цветущих побегов. На каждом было подсчитано число цветков. После образования плодов на каждом побеге мы подсчитали количество образовавшихся плодов и вычислили процент плодообразования. Получились следующие данные: 2012 год.

1 участок ( 6 побегов)

(Номера участков в данном случае не соответствуют номерам квадратов)

2 участок (6 побегов )

3 участок (6 побегов)

2013 год.

1 участок ( 6 побегов)

2 участок (6 побегов)

3 участок (6 побегов)

Анализируя данные таблиц видим, что процент плодообразования достаточно высок 67,8-89,5%. Таким образом увеличению площади куртины также способствует семенное возобновление петрова креста.

В 2013 году мы провели работу по изучению подземной части растения. На краю участка, чтобы не испортить основную массу растений, мы откопали небольшую куртину. Это оказалось нелегко, поскольку толстые корни липы даже пришлось перерубать топором. Чтобы освободить откопанную куртину от земли, нам пришлось долго проливать её водой. В результате мы увидели подземные побеги петрова креста, густо оплетённые мелкими корешками липы. К сожалению, на этот раз нам не удалось найти место, где растение присасывается к корням липы, но мы увидели много интересного. Теперь знаем, что кроме цветущих надземных побегов, у петрова креста есть нецветущие подземные вегетативные побеги, которые образуют розетки на концах подземных побегов растения. Часть побегов из розетки поднимается на поверхность и зацветает, а остальные, как мы поняли, зацветут только в следующем году. (Приложение 6)

Длительность фаз сезонного развития петрова креста

Анализируя данные по сезонному развитию за пять лет, мы видим, что начало вегетации для особей вида наступает в первой – второй декаде апреля, в зависимости от погодных условий. В среднем период интенсивного роста побегов до цветения составляет 18 дней. В 2011 году, когда весна была очень поздняя и проростки появились позднее обычного, развитие растения шло более быстрыми темпами, и первый этап составил всего 14 дней. Рост надземных побегов происходит в течение 2,5 – 3 недель.

Нужно отметить, что появление проростков происходит иногда очень недружно. Одни уже зацветают, а другие только лезут из земли. Те растения, которые развиваются из зачаточных надземных соцветий, растут быстрее.

Цветение начинается в конце апреля – начале мая и длится 1,5 – 2,5 недели. В 2011 – 10. Плоды созревают к концу мая – началу июня. Рассеивание семян заканчивается в середине июня. В третьей декаде – в конце июня надземные побеги петрова креста чешуйчатого отмирают. Длительность вегетационного периода для особей петрова креста составляет около 2,5 – 3 месяцев.

В ходе многолетних наблюдений мы обратили внимание на то, что продолжительность надземного цикла развития петрова креста очень сильно зависит то погодных условий. Если весна тёплая и солнечная, растение растёт и развивается очень неторопливо и период полного увядания наступает к концу июня. Если же весна холодная и дождливая, растение развивается более быстрыми темпами и увядание плантации происходит гораздо быстрее.

В 2014 году нас ждала приятная неожиданность. Метрах в 10 от старой куртины появилась ещё одна, небольшая, размером 50х50 сантиметров. На ней мы насчитали 58 цветущих побегов. Это случилось ровно через 10 лет, после обнаружения нами первых растений. Видимо семена попали на этот участок ещё в 2004 и через 10 лет растения зацвели.

Но в 2015 случилась очень большая неприятность. Вся плантация петрова креста оказалась пустой, за исключением 5 квадрата. В нём появилось всего 8 растений. А на новой прошлогодней куртине ни одного растения не оказалось. Возник вопрос – в чём причина? Или вымерз малоснежной зимой или это предел существования куртины по возрасту. Почему тогда новая куртина оказалась пустой? Мы раскопали участок на месте популяции. Под землёй обнаружили подземные побеги петрова креста. Они были мелкие, тонкие и на глубине 15-20 сантиметров.

С нетерпением ждём нынешнюю весну. Будем наблюдать, как же поведёт себя наш подопечный. Интересно и любопытно. Думаем, что нас ждёт ещё много сюрпризов.

Заключение.

Живая природа слишком хрупкая субстанция. Нарушить равновесие в ней очень легко. Очень легко превратить цветущий уголок в свалку, лишённую всего живого. Восстановить же утраченное очень непросто. Поэтому наша задача - сберечь и сохранить то, что нас окружает, спасти то, что ещё можно спасти. Пусть наш вклад в решение этой проблемы и не очень велик, однако мы постарались собрать воедино разрозненные сведения о таком интересном растении как петров крест. Мы пронаблюдали полный цикл его развития и сделали снимки каждого вегетационного периода.

О местах произрастания этого растения на территории Ельнинского района больше сведений нет. Мы не утверждаем, что петров крест больше нигде не растёт. Вероятно, нам просто очень повезло, что он появилось на территории нашей школы, а потом был обнаружен и недалеко от деревни, на берегу реки Стряны.

Несмотря на то что мы получили достаточно целостное представление о строении и цикле развития петрова креста, работа наша ещё не завершена. Наблюдения за популяцией петрова креста чешуйчатого будут нами продолжены. Это необычное растение является очень интересным объектом для наблюдений в природе. В частности, можно попытаться обнаружить на подземных стеблях этого растения паразита присоски или гаустории. Пока нам это так и не удалось. В лабораторных условиях вычислить всхожесть семян и пронаблюдать начальные стадии онтогенеза особей петрова креста чешуйчатого. Выяснить, как поведёт себя популяция в 2016 году, после исчезновения цветущих побегов в 2015. Возможно, эти сведения заинтересуют ещё кого-нибудь. Мы же используем полученные данные для проведения бесед со школьниками, и с заинтересовавшимися взрослыми. Для них мы устраиваем небольшие индивидуальные экскурсии.

Конечно, не в наших силах решить все накопившиеся экологические проблемы, но мы будем делать всё зависящее от нас, чтобы изучить и сохранить хотя бы некоторые растения от исчезновения, чтобы сохранить природу для своих потомков, помочь нашей планете быть цветущей и прекрасной.

Литература

В данной работе использованы только материалы многолетних наблюдений учащихся Павловской средней школы.

Литературные источники не использовались.

Приложение 1

Динамика численности растения петров крест чешуйчатый

В 2005 году подсчёт численности не проводился.

Приложение 2

Заросли петрова креста мы разбили на квадраты.

Приложение 3 Изменение числа цветущих побегов в разные годы.

В скобках показана первоначальная нумерация квадратов.

Приложение 4

Первые проростки петрова креста.

Приложение 5

Шмель опыляет петров крест.

Плоды растения.

Приложение 6

Подземные побеги петрова креста, оплетённый корнями липы.

Подземные побеги петрова креста

19