Изучение особенностей развития исчезающего вида - гвоздики растопыренной

XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Изучение особенностей развития исчезающего вида - гвоздики растопыренной

Романюк М.С. 1
1МОУ Лицей №8 Олимпия
Самохвалова Е.И. 1
1МОУ Лицей №8 Олимпия
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В 2020 году мы познакомились с таким интересным и редким растением как гвоздика растопыренная. Тогда мы решили проверить возможно ли вырастить гвоздику в культурных (домашних) условиях, для этого мы исследовали прорастание её семян.

В результате проведенных работ мы увидели, что у гвоздики семена имеют стопроцентную всхожесть, но без дополнительных условий (освещение, подкормка) дальнейшее развитие растений затруднено.

Теперь мы пошли дальше и решили понаблюдать за развитием гвоздики в открытом грунте, чтобы узнать возможно ли предотвратить ее исчезновение, высаживая взрослые растения или высевая семена в естественные условия обитания. Мы запланировали осуществить посев семян гвоздики в открытый грунт на приусадебном участке, и высадить растения в характерные для данного вида условия – песчаный склон в районе дачного массива.

Цель работы: Изучить особенности развития гвоздики растопыренной (Dianthus squarrosus M. Bieb.) в естественных условиях обитания.

Задачи исследования:

  1. Посеять семена в открытый грунт в условиях дачи (площадка №1), осуществить наблюдение за всхожестью и развитием;

  2. Выполнить посадку взрослых растений на участок песчаного склона (площадка №2) осуществить наблюдение за приживаемостью;

  3. Нанести на карту-схему расположение выживших на второй год растений гвоздики с учетом размеров их кустов в границах площадок №1 и №2;

  4. Определить возможность развития гвоздики в открытом грунте.

Объект исследования: гвоздика растопыренная.

Предмет исследования: особенности развития редкого вида гвоздики растопыренной в естественных условиях.

Методы исследования: выполнение карты-схемы размещения объектов наблюдений, работа с цифровым гербарием, изучение литературы и интернет-источников, цифровая обработка, фотографирование растительных образцов, ведение дневника наблюдений.

Актуальность: гвоздика растопыренная является редким видом поэтому изучение возможностей ее выращивания в естественных условиях необходимо для предотвращения ее исчезновения. Исследование особенностей прорастания семян и ранних этапов развития данного вида ранее не проводилось.

Гипотеза: возможно ли с помощью выращивания гвоздики в открытом грунте предотвратить ее исчезновение?

  1. Характеристика района работ

Работа выполнялась на территории Городищенского района Волгоградской области (Рис.1).

Рисунок 1. Район проведения исследований

Площадка №1 закладывалась на дачном участке в границах СНТ «Раздолье», площадка №2 на участке песчаного склона на расстоянии около 3,5 км в северо-восточном направлении) (Рис.2,3).

   

Рисунок 2. Территория дачного массива

Рисунок 3. Участок песчаного склона

Климат района характеризуется неустойчивым увлажнением, низкой относительной влажностью воздуха летом, ливневыми осадками, периодической засухой, суховеями, сильными ветрами, пыльными бурями. Территория Городищенского района расположена в зоне сухих степей[1].

  1. Характеристика объекта исследования

Гвоздика растопыренная – вид, распространённый в степной зоне Восточной Европы, на Украине и в России. В России встречается в Европейской части в Республике Мордовия, Волгоградской, Воронежской, Пензенской, Самарской, Саратовской и Ростовской областях. Вид представляет собой полукустарничек 15-25 см высотой (Рис. 4). Цветет в июне-июле. Размножается семенами. Обитает только на песках [2, 3].

Рисунок 4. Куст гвоздики растопыренной

Цветки одиночные на концах стеблей и ветвей до 3 см длиной. Лепестки 2‑4 мм шириной (Рис. 5).

Коробочка продолговатой формы до 2 см (Рис. 6), количество коробочек на кустах по нашим наблюдениям варьирует в пределах от 29 до 35 штук.

Семя черного цвета размером 1 мм овальной формы с заострённым с одной стороны кончиком (Рис. 7) от 1 до 7 штук в коробочке.

     

Рисунок 5. Цветок гвоздики растопыренной

Рисунок 6. Коробочка гвоздики растопыренной

Рисунок 7. Семена гвоздики растопыренной

  1. Методы, результаты, выводы исследования

Исследования проводились на дачном участке в границах СНТ «Раздолье» (площадка №1) и на песчаном склоне в районе дачного массива (площадка №2). Характеристика условий обитания на исследуемых территориях представлена в таблице 1.

Таблица 1 Условия обитания на пробных площадках

Условия

Площадка №1

Площадка №2

Свет

Солнце в первой половине дня,

Тень во второй половине

Солнце

Полив

Один раз в неделю

Один раз в сентябре 2021 Один раз в октябре 2021

Атмосферные осадки

Прополка

Осуществлялась

Не осуществлялась

Подкормка удобрениями

Не осуществлялась

Не осуществлялась

Тип грунта

Песчаный

Песчаный

    1. Описание работ на площадке №1 «Дачный участок в СНТ «Раздолье»

1.Полевые работы

Посев

В апреле 2021 осуществили посев 100 семян в грядку на приусадебном участке размером 1 м2 (рисунок, фото). В течение периода: весна-лето-осень осуществлялся регулярный полив и прополка один раз в неделю. Выполнялись работы по фотофиксации и наблюдение за развитием растений.

Наблюдение

Было отмечено, что в первый год после прорастания семени (Рис.8), основной побег достигает размера около 3-4 см (Рис.9). Далее происходит ветвление растения-образуются побеги второго и третьего порядка (Рис.10).

 

 

 

Рисунок 8.

Прорастание семян

Рисунок 9.

Вид основного побега

Рисунок 10.

Ветвление растения

В ходе работ было зафиксировано, что при выращивании растений в домашних условиях наблюдается дефицит света. При искусственном освещении проростки сильно вытягиваются, длина междоузлий составляет около 1 см (Рис.11). В открытом грунте кустики компактные, расстояние между листочками около 2 мм (Рис.12).

   

Рисунок 11.

Вытягивание проростков

Рисунок 12.

Формирование компактного куста

Наблюдения продолжали выполнять и в зимний период. Впервые для данного вида нами было отмечено, что растение зимой сохраняет зеленые части (летне-зимнезеленое растение) (Рис.13).

 

Рисунок 13. Зеленые листочки у гвоздики растопыренной в зимний период

В апреле 2022 года было отмечено увеличение размера куста (диаметр около 15 см) и количества побегов (около 10 шт.) (Рис.14). В июле 2022 года мы зафиксировали цветение гвоздики, таким образом мы выяснили, что данный вид зацветает на второй год жизни (Рис.15).

   

Рисунок 14. Вид куста гвоздики растопыренной на второй год развития

Рисунок 15. Цветение гвоздики растопыренной

Подготовка карты-схемы

На второй год было выполнено картирование выживших особей гвоздики растопыренной в исследуемом сообществе в границах дачного участка с использованием сетки размером 1 м2 (Рис.16). На миллиметровую бумагу была нанесена сетка, место расположения растений и диаметры кустов (Рис.17).

На рисунке 17 представлено первоначальное размещение семян после посева в грядке (красные кружки) и размещение и размеры выживших растений (зеленые кружки).

 

Рисунок 16. Использование сетки для картирования сообщества гвоздики растопыренной

Рисунок 17. Карта сообщества гвоздики растопыренной

2.Обработка собранных материалов

На карте-схеме видно, что большая часть растений расположилась в правом нижнем углу площадки, особи размещены рядом, их кусты примыкают друг к другу. Полученный узор показывает, что выжила очень незначительная часть растений – всего семь из ста, при стопроцентной всхожести семян при домашнем проращивании. Соотношение выживших и погибших растений представлено на рисунке 18.

Рисунок 18. Соотношение выживших и погибших растений

Результаты исследований показали, что в естественной среде семенам не хватает дополнительных условий для прорастания. На карте заметно, что особи располагаются в одной части площадки, возможно в более пониженном участке, в котором скапливается вода. Видно, что особи расположены близко друг к другу, что обеспечивает сохранение влаги под кустами и способствует выживанию растений.

    1. Описание работ на площадке №2 «Песчаный склон в районе дачного массива»

Кроме выращивания семян гвоздики на территории приусадебного участка, проводились работы по пересадке взрослых растений в естественные условия местообитания – песчаный склон в районе дачного массива. В сентябре 2021 года осуществили пересадку пяти растений, выращенных на дачной грядке, из семян, посеянных весной 2021 года (Рис.19). Полив осуществляли в сентябре и октябре однократно. В октябре растения приобрели темно-зеленый и частично бурый цвет (Рис.20).

   

Рисунок 19. Пересаженная гвоздика (сентябрь 2021 года)

Рисунок 20. Пересаженная гвоздика (октябрь 2021 года)

Весной 2022 года было отмечено, что растения не выжили, новые побеги не образовались (Рис.21). Таким образом дальнейшие исследования данного сообщества не выполнялись.

 

Рисунок 21. Погибшее растение гвоздики растопыренной (апрель 2022 года).

Гвоздика может переносить понижения температуры, так как является летне-зимнезеленым растением, поэтому, вероятно, пересаженные особи не смогли прижиться из-за недостатка влаги. У молодых растений корневая система развита недостаточно, поэтому не может обеспечить куст водой. У взрослых особей, выживающих под постоянным воздействием солнца, на горячем песке, сформирован мощный корень размером более 25 см, который способен извлечь влагу из глубоких слоев земли (Рис.22).

 

Рисунок 22. Гербарный образец взрослых растений гвоздики растопыренной (цифровой гербарий МГУ).

4. Практическая значимость

Результаты нашей работы по проращиванию семян были использованы в статье студента ВолГУ Васильева И.А. «Особенности ценопопуляции гвоздики растопыренной (Dianthus squarrosus M. Bieb.) в условиях антропогенного пресса» для участия в Международной научной экологической конференции «Организмы, популяции и сообщества в трансформирующейся среде» Белгород, 22-24 ноября 2022 г.

Полученные сведения по отнесению гвоздики растопыренной к летне-зимнезеленым растениям может применяться в процессе обучения студентов в Волгоградском государственном университете.

Информация, полученная в ходе исследований, может быть использована для составления рекомендаций по охране редкого вида гвоздики растопыренной. А так же, как дополнительный материал по краеведению Волгоградской области.

Выводы

1. Наблюдения показали, что из ста посаженных семян в открытом грунте (площадка №1) проросло всего семь особей. Вероятно, для прорастания семян не хватает определенных условий или проявляется воздействие болезнетворных организмов. Так при проращивании рулонным методом в лабораторных условиях наблюдалась стопроцентная всхожесть семян данного вида.

2. Зафиксировано, что растения, пересаженные в естественные условия (площадка №2) без систематического полива не выживают, даже в характерных для них местообитаниях.

3. Карта-схема размещения особей дала возможность оценить количество выживших растений, определить особенности влияния растений друг на друга, проанализировать вероятные причины расположения выживших растений определенным образом.

4.Возможность развития гвоздики в открытом грунте затруднена в связи с недостаточным увлажнением в естественных условиях обитания и низкой степенью прорастания семян.

На данном этапе работ наша гипотеза не подтвердилась, поэтому требуется провести дополнительные исследования.

Исследования показали, что восстановление сообществ гвоздики очень сложный процесс, так как в естественных условиях затруднено прорастание семян. Также отмечается сложность в приживании пересаженных взрослых растений в естественные местообитания.

Таким образом, сообщества редкого вида гвоздики находятся в очень уязвимом состоянии, так как не могут поддерживать свою численность с помощью семенного возобновления. Следовательно, гвоздику необходимо охранять и исключить антропогенное воздействие на данный вид.

Мы собираемся продолжить работу по возвращению гвоздики в естественные местообитания. Планируется осуществить пересадку большего количества кустов с учетом их систематического полива. Также предполагается продолжение ухода и наблюдений за дальнейшим развитием особей гвоздики на дачном участке.

Список литературы

  1. Перекрестов Н.В Почвенно-климатические условия Городищенского района Волгоградской области / Н.В. Перекрестов // Вестник Прикаспия – 2017, №2, май. – С.25-31

  2. Красная книга Воронежской области. Т. 1: Растения. Лишайники. Грибы / под. ред. В. А. Агафонова. Воронеж: МОДЭК, 2011. 471 с.

  3. Красная книга Ростовской области. Т. 2: Растения / под. ред. В.В. Федяевой. Ростов: Министерство природных ресурсов и экологии Ростовской области, 2014. 1741 с.

  4. Цифровой гербарий МГУ - msu.ru https://plant.depo.msu.ru/

Просмотров работы: 25