XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Дипломат растительного мира, или просто обманщик.

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сорокина А.Ю. 1

---

1Филиал МБОУ СОШ с. Большой Труев - СОШ с. Явлейка

Сорокина Г.В. 1

---

1Филиал МБОУ СОШ с. Большой Труев - СОШ с. Явлейка

Работа в формате PDF

5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Какие только изыски не находит природа, создавая свои творения. Орхидеи – одно из самых замечательных ее созданий. У многочисленных представителей этого на редкость обширного семейства мы встречаем бесконечное разнообразие самых фантастических форм. Вот, например, изящная орхидея пыльцеголовник длиннолистный, встреченная нами летом 2020 года в лесу Монастырского участкового лесничества. Это растение с белыми цветками, издающими тонкий аромат, полностью лишено нектара для насекомых опылителей. «Забыв» снабдить нектаром, природа «сделала» пыльцеголовник своеобразным дипломатом. Это красивое растение вынуждено подражать колокольчикам, цветки, которых охотно посещаются насекомыми из – за сладкого нектара (7). В растительном мире таких дипломатов - обманщиков достаточно. Пыльцеголовник длиннолистный поразил меня своей красотой, и я решила изучить это растение поподробнее. Оказалось, что в первом издании Красной книги Пензенской области сведений о Пыльцеголовнике длиннолистном нет вообще. Александр Андрианович Солянов в изданной в 2001 году монографии «Флора Пензенской области» на стр. 127 упоминает род Пыльцеголовник (Cephalantera) и вид Пыльцеголовник красный (Cephalantera rubra) места обитания этого вида очень редки. Сведений о Пыльцеголовнике длиннолистном (Cephalantera longifolia) нет. Во втором издании Красной книги Пензенской области (2013 год) есть сведения о Пыльцеголовнике длиннолистном со статусом 1 и говорится, что встречен он был однократно в окрестностях Шалкеева пруда в Кузнецком районе. Это юго - восточная часть района, а мы встретили это растение в северо – восточной части. Актуальностьисследования заключается в том, что изучаются характеристики состояния популяции чрезвычайно редкого для области вида – Пыльцеголовника длиннолистного (Cephalantera longifolia) - на северо – восточной границе своего ареала.

Практическая значимость работы продиктована необходимостью углубления знаний об экологии и биологии вида с целью разработки рекомендаций по охране вида в условиях Пензенской области.

Цель нашего исследования: изучение состояния популяции Пыльцеголовника длиннолистного (Cephalantera longifolia) и определение условий для его охраны.

Задачи:

Изучить современное состояние исследуемого вопроса по литературным источникам.

Освоить методику эколого-фитоценотических исследований редких растений, а также методы математической обработки полученных данных.

Выявить эколого-фитоценотическую приуроченность Cephalantera longifolia в условиях Пензенской области.

Разработать рекомендации по охране вида.

ГЛАВА 1. Биология и экология Пыльцеголовника длиннолистного

(Cephalantera longifolia)

Пыльцеголовник длиннолистный растение семейства Орхидные, рода Пыльцеголовник. Свое название род получил за то, что голова насекомого в поисках пищи на цветке измазывается клеящейся жидкостью рыльца и пыльца, собранная в мягкие поллинии пыльника, приклеивается с помощью этой жидкости к голове опылителя. Это и стало поводом дать такое замудреное имя одному из родов орхидей – роду пыльцеголовник.(7).

Cephalanthera longifolia (L.) Fritsch - редкий реликтовый вид с дизъюнктивным ареалом. Он встречается почти по всей Европе (за исключением самых северных районов) от Британских островов и Скандинавии до Средиземноморья, Крыма и Северного Кавказа. Произрастает также в Северной Африке и значительной части Азии. В Восточной Европе за пределами России отмечен в странах Балтии, в Белоруссии, Украине и Молдавии, а также в Закавказье( 5 ). На территории России находится на северо-восточной границе европейской части ареала и представлен тремя отдельными фрагментами. Наиболее крупный из них находится в Центральной России (Брянская, Калужская, Московская, Орловская, Смоленская, Саратовская, Тверская, Тульская и Курская области), второй - на Северном Кавказе (Республики Адыгея, Дагестан, Кабардино-Балкария, Северная Осетия - Алания, Карачаево-Черкесская, Чеченская и Ингушетия, Ставропольский и Краснодарский края) и третий - на юге Урала (территория Республики Башкортостан, Пермского края и Свердловской области) [5]. В пределах ареала встречается очень редко, популяции обычно очень малочисленны, из многих местонахождений он уже исчез [5].Вид включен в Приложение II к Международной Конвенции СИТЕС, занесен в Красные книги 18 субъектов РФ [5].

Вид довольно изменчив, и у него в зависимости от высоты стеблей, длины листьев и прицветников, опушения завязей, размеров и окраски цветков выделяют несколько форм. Cephalanthera longifolia (L.) Fritsch – растение выше 20 см., нижние прицветники длиннее, верхние короче, завязей, листочки внешнего круга околоцветника 14-16 мм длиной. (1 ) С. longifolia – многолетнее травянистое растение. Имеет глубоко залегающее укороченное корневище, от которого отходят два типа корней: довольно многочисленные тонкие (проволоковидные) постоянно нарастающие, длиной до 40-50 см., всасывающие, и отходящие от них короткие (до 5 см), заметно утолщенные, с ограниченным ростом, выполняющие запасающую функцию. На голом, прямом или немного извилистом надземном побеге высотой 25-50 см насчитывается от 5 до 11 линейно-ланцетных листьев 7-16 см длиной и 0,9-3 см шириной. Соцветие прямое, негустое, в котором насчитывается от 3 до 10 (редко до 20) направленных вверх цветков. Прицветники (кроме нижнего) – маленькие, чешуевидные, 1-2 мм длиной. Цветки – неправильные, белые некрупные, немного отклоняющиеся, с тонким запахом. Околоцветник – простой из 6 листочков. Наружные три листочка – ланцетные, заостренные, с 3-5 жилками, 1,2 – 2,6 см длиной; два внутренних – обратнояйцевидно – продолговатые, тупые с 5 жилками. Третий листочек внутреннего круга короче наружных листочков; это - губа, которая разделена на две части: переднюю плоскую ( эпихилий) – почковидную, тупую с 5-7 гребневидно выдающимися полосками, на конце золотисто – желтую, 4.4 – 5 мм длиной и 7-8 мм шириной, с мельчайшими папиллами, и заднюю ( гипохилий) – вогнутую, при основании с боковыми лопастями, в расправленном виде – 8-9 мм шириной, 3,5 – 4 мм длиной. Колонка – 7-9 мм длиной, без ножки. Пыльники прикреплены к колонке основанием или немного выше. Пыльца в поллиниях, цилиндрических, двухраздельных, без ножек и желез. Завязь нижняя, голая, скрученная, сидячая около 1 см длиной, с многочисленными мелкими коричневыми семенами. Диплоидный набор хромосом – 32. ( 1 )

Онтогенез вида изучен недостаточно, что связано со слабым семенным размножением и крайне редкой встречаемостью молодых особей. Общая продолжительность онтогенеза составляет 30-40 лет. На большей части ареала рост побегов начинается в конце апреля- начале мая, цветение – с середины мая по середину июня. Длительность цветения одного растения – 2-3 недели, одного цветка – 7-10 дней. Плоды Пыльцеголовника длиннолистного на большей части ареала созревают через 2 - 2,5 месяца после опыления.

Пыльцеголовник длиннолистный размножается как семенным, так и вегетативным путем. опыление исключительно аллогамное, самоопыление в природных условиях не отмечено. (1)Цветки не содержат нектара и доступной для насекомых пыльцы. А. Dafni и Y. Ivri (1981) отмечают у пыльцеголовника обманную аттрактацию, обусловленную ароматом цветков и их сходством с цветками одновременно с ним цветущего колокольчика. Верхняя сторона губы пыльцеголовника имеет желто – оранжевое пятно с сосочками, имитирующими пыльцу, которую и пытаются собрать насекомые – опылители. В основной части ареала этот вид плодоносит регулярно и обильно.(1) Вегетативное размножение осуществляется двумя способами: делением корневища и образованием растений из придаточных почек на корнях – корневыми отпрысками.

Вид характеризуется довольно широкой экологической амплитудой. Обычно встречается в полутени под пологом леса, при освещенности около 10%, реже – при полном освещении ( 4-я ступень шкалы Эленберга, 3-я ступень шкалы Ландольта).

К влажности почвы не требователен, но избегает как очень сухих, так и избыточно увлажненных почв.(3-я ступень шкалы Эленберга, 3-я ступень шкалы Ландольта), индикатор средних условий увлажнения. Обычно растет на известковых, изредка на глинистых и торфянистых, преимущественно нейтральных и щелочных почвах.( 8-я ступень шкалы Эленберга, 4-я ступень шкалы Ландольта). Типичный геофит. Почки зимуют в почве и не страдают от заморозков.

В пределах основного ареала популяции пыльцеголовника длиннолистного занимают обширные территории, но размещение особей на них неравномерно, а плотность популяции не велика. В фитоценозах он не играет существенной роли, избегает сильных в конкурентном отношении видов, предпочитает участки с разреженным травяным покровом.

Энтомофил, опылители медоносные и дикие пчелы, возможно и другие представители. Облигатный микотроф, прорастание семян возможно только с помощью грибов, и позднее, во взрослом состоянии тесная связь с грибами сохраняется. Симбиотический гриб находится в коре большинства длинных корней, но отсутствует в утолщенных боковых корнях.

Хозяйственного значения не имеет. Благодаря декоративности мог бы культивироваться в садах и парках, но при переносе в культуру неустойчив и обычно выпадает через 1-2 года.

Численность вида сокращается в результате вырубки лесов, осушения земель, сбора растений, выпаса скота. В восточных частях ареала крайне редок. Вид занесен в Красную книгу РФ, и Красные книги 18 субъектов РФ.

В Красную книгу Пензенской области (вып.2, 2013 год) занесен со статусом 1( виды вероятно исчезнувшие…..) Локальная популяция в единственном местообитании была найдена энтомологом С.В. Шибаевым в 2008 г. в окрестностях Шалкеева кордона и представлена единственной цветущей особью, т.е. ее существование в дальнейшем проблематично [8].

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Место проведения исследования: Изучение растений проводилось на территории площадью около 100 м² в северо – восточной части Кузнецкого района пензенской области, в окрестностях с. Сурмино и с.Тихменево в лесах ГБУ ПО Кададинского лесничества Монастырского участкового лесничества в кв. № 73. Мы выезжали на место дважды 03.06.2020 и 06.07.2020.

Сведения о месте произрастания пыльцеголовника длиннолистного нам предоставил лесник Монастырского участка Щелоков Али Геннадьевич.

Объект исследования:популяционные локусы пыльцеголовника длиннолистного на северо –

восточной границе ареала.

Предмет исследования: особи пыльцеголовника длиннолистного.

Оборудование:определитель сосудистых растений, фотоаппарат, блокнот для

записей, линейка, карандаш, штангенциркуль.

Методы исследования – геоботаническое описание растительности, эмпирические методы: физические: измерение, наблюдение, сравнение, анализ и синтез, обобщение.

Описание биогеоценозов проводилось по методике, изложенной в работе (Методы…, 1996).

мы сделали геоботаническое описание биотопа

определили площадь, занимаемую локусом популяции

измерили высоту растений

посчитали количество листьев, длину, ширину листовой пластинки

количество цветков

Пензенская область расположена на Восточно-Европейской (Русской) равнине и занимает среднюю и западную часть Приволжской возвышенности. Территория области с запада на восток - 330 км, с севера на юг - 204 км; площадь - 43,3 тыс. кв. км. Пензенская область лежит в умеренном географическом поясе, на стыке лесной и лесостепной зон. Климат в области умеренно-континентальный. Континентальность постепенно нарастает с запада на восток. Самым неустойчивым элементом климата являются осадки. Годовое количество осадков в области колеблется в пределах 450-500 мм, в засушливые годы понижается до350 мм, а во влажные годы повышается до 775 мм. Характерны весенние засухи, а также нередки летние и осенние засухи.

Кузнецкий район расположен в северо-восточной части Пензенской области. Местность района лесостепная, лесные площади занимают 43,4 %от всей площади района. Рельеф района в основном холмисто-равнинный. Ландшафт пестрый, лесостепные пространства чередуются с открытыми степными. Территория района пересечена овражно-болотистой сетью. На территории района протекают реки: Сура, Кадада, Шкудимка, Медаевка, Труев, Тютнярка. Все реки мелководные, в питании рек главную роль играют талые и снеговые воды Климат - континентальный, с холодной зимой и жарким летом. Температурный режим характеризуется положительной среднегодовой температурой воздуха, равной 3,2°С, среднемесячной температурой воздуха самого жаркого месяца, июля – 19,2°С, самого холодного, января – 13,3°С. Максимум температуры воздуха наблюдается в июле и составляет 37°С, минимум в январе – 41°С мороза. Начало холодного периода – 3 ноября, продолжительность – 150 дней. Зимой часто наблюдаются оттепели. Начало теплого сезона – 3 апреля, продолжительность периода – 215 дней. Количество осадков в году составляет 627 мм. Осадки теплого периода составляют около 66 % от годовых. В летний период значительная часть осадков имеет ливневый характер. Снежный покров наибольшей величины достигает в конце февраля – начале марта. Средние даты образования снежного покрова приходятся на 22 ноября, разрушения – на 11 апреля. Высота снежного покрова – 40–50 см. Кузнецкий район граничит: на востоке – с Николаевским районом Ульяновской области; на юге – с Неверкинским районом Пензенской области; на западе – с Камешкирским и Городищенским районами Пензенской области, на севере – с Сосновоборским районом Пензенской области, с Барышским районом Ульяновской области.

ГБУ ПО Кададинское лесничество Монастырского участкового лесничества находится на северо-востоке Кузнецкого района. На территории района имеются заповедные участки на площади 6379 га. (Государственный природный заповедник «Приволжская лесостепь») (http://www.rkuzn.pnzreg.ru/

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Я занимаюсь изучением редких растений северо – восточной части Кузнецкого района уже четвертый год. Каждое лето, мы отправляемся по окрестным лесам, что бы найти, что - то новое и необыкновенное. Растение, которое нам встретилось 03.06.2020 в 73 квартале Монастырского участкового лесничества, поразило нас сразу своей необыкновенной красотой. Нам захотелось узнать, что это за растение. По строению цветка мы определили семейство Орхидные, используя, определитель Губанова И.А. и др. - определили род – Пыльцеголовник, а дальше наши исследования зашли в тупик. Только при помощи книги Вахрамеевой М.Г. «Орхидеи нашей страны» нам удалось определить вид: Пыльцеголовник длиннолистный. Оказывается, что для распознавания различных видов пыльцеголовников большой значение имеет величина и форма прицветников. У пыльцеголовника длиннолистного они мелкие, чешуевидные, у пыльцеголовникак крупноцветкового – крупные, почти равны завязи. Нам встретилось только три цветущих растения, два росли вместе и один на расстоянии 60 см от них. Мы определили, что это возможно популяционный локус одной популяции. Обследовав территорию площадью 100 м² нам больше не удалось встретить еще особей пыльцеголовника.

Описание обнаруженных популяционных локусов приведено в таблице 1. (Приложение1). Пыльцеголовник длиннолистный произрастает в березово – осиновом лесу с примесями дуба черешчатого, с подлеском из ракитника русского и рябины, подростом березы, осины, клена. Сомкнутость древесного яруса – 0,5 , общее проективное покрытие травяного яруса менее 30%, в нем преобладают: марьянник луговой, герань лесная, келерия гребенчатая и др. растения.

Сравнительная характеристика растений в популяционном локусе приведена в таблице 2 . (Приложение 2) Встреченные растения имели высоту от 45 до 54 см, количество листьев от 7 до 9; средняя длина листа от 11 до 16 см. Все три особи генеративные. Количество цветков на цветоносе от 13 до 20. Жизненное состояние особей удовлетворительное.

Экологические индикаторные значения

Пыльцеголовник размножается как вегетативно так и семенами.(1) При следующей поездке 06.07.2020 нам встретились плодоносящие особи пыльцеголовника. на двух растениях плоды были на одном отдельно стоящем нет. Мы это связываем, с тем, что растение, отстоящее на 60 см от двух других оказалось на более затененной территории, высота растения больше, а плодоношения нет. Это не расходится с литературными данными. (1).

ВЫВОДЫ

Изучена литература по биологии и экологии Cephalanthera longifolia (L.) Fritsch. Установлена слабая изученность многих аспектов, связанной с особенностями биологии вида на северо – восточной границе ареала.

Освоены эколого-фитоценотические методы изучения пыльцеголовника длиннолистного и методы статистической обработки полученных данных.

Определена эколого-фитоценотическая приуроченность пыльцеголовника длиннолистного на северо – восточной границе ареала и особенности возобновления. В условиях Пензенской области Пыльцеголовник длиннолистный произрастает в березово – осиновом лесу с примесями дуба черешчатого, с подлеском из ракитника русского и рябины, подростом березы, осины, клена. Сомкнутость древесного яруса – 0,5 , общее проективное покрытие травяного яруса менее 30%, в нем преобладают: марьянник луговой, герань лесная, келерия гребенчатая.

Встреченные растения имели высоту от 45 до 54 см, количество листьев от 7 до 9; средняя длина листа от 11 до 16 см. Все три особи генеративные. Количество цветков на цветоносе от 13 до 20. Жизненное состояние особей удовлетворительное.

Пыльцеголовник размножается как вегетативно так и семенами.(1) Нам встретились плодоносящие особи пыльцеголовника. на двух растениях плоды были на одном отдельно стоящем нет. Мы это связываем, с тем, что растение, отстоящее на 60 см от двух других оказалось на более затененной территории, высота растения больше, а плодоношения нет. Это не расходится с литературными данными. (1).

Установлена необходимость разработки мер по охране вида. Для сохранения вида следует ввести особо охраняемый режим в местах произрастания. Следует продолжать дальнейшее изучение популяций для установления уровня жизненности особей, возрастной структуры популяции, особенностей размножения и возобновления на северо – восточной границе ареала.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Вахрамеева М.Г., Варлыгина Т.И. , Куликов П.В. «Пыльцеголовник длиннолистный», Биологическая флора Московской области, выпуск 12, стр. 45.

Губанов И.А. и др. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Т. 3. М.: КМК, 2004.

Методы геоботанических исследований: Методическое пособие для педагогов дополнительного образования и учителей (сост. А.С. Боголюбов). М.: Экосистема, 1996. 21 с.

Солянов А.А. Флора Пензенской области. Пенза: ПГПУ, 2001. С. 3.

Красная книга Российской федерации(растения и грибы), М., КМК, 2008, стр. 885.

Красная книга Пензенской области. Т. 1: Грибы, лишайники, мхи, сосудистые растения. 2-изд. / А.И. Иванов, Л.А. Новикова, А.А. Чистякова. Т.В. Горбушина, В.М. Васюков, Н.А. Леонова, П.И. Заплатин, Т.Б. Силаева, С.В. Саксонов, Н.С. Раков, С.А. Сенатор, Е.Ю. Истомина, Е.В. Варгот. Пенза, 2013. 300 с.

Таранова А.М., Саксонов С.В. «Очерки о растениях Красной книги Самарской области», Тольятти 2009 год (стр.133).

Агеева А.М., Горбушина Т.В. и др. «О находках редких видов растений в Пензенской области». Известия ПГПУ, Пенза 2001г., Т25, естественные науки стр. 35-37.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица 2 Сравнительная характеристика растений Пыльцеголовника длиннолистного.

Вывод: Встреченные растения имели высоту от 45 до 54 см, количество листьев от 7 до 9; средняя длина листа от 11 до 16 см. Все три особи генеративные. Количество цветков на цветоносе от 13 до 20. Жизненное состояние особей удовлетворительное.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1 Описание биотопа

Вывод: Пыльцеголовник длиннолистный произрастает в березово – осиновом лесу с примесями дуба черешчатого, с подлеском из ракитника русского и рябины, подростом березы, осины, клена. Сомкнутость древесного яруса – 0,5 , общее проективное покрытие травяного яруса около 30%, в нем преобладают: марьянник луговой, герань лесная, келерия гребенчатая и др. растения.