XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение отношения растений к свету по строению листа

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мельникова Е.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Павловская средняя общеобразовательная школа»

Корнилова Е.И. 1

---

1МБОУ "Павловская СОШ"

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В нашей школе можно часто встретить таких три вида цветка, как хлорофитум, сциндапсус, бегонию. Мы заметили, что не все растения «весёлые», несмотря на то, что они вовремя и одинаково поливаются, обрабатываются от вредителей, а при посадке выбиралась плодородная почва. Изучив литературу, мы поняли, что упустили важное условие для содержания растения- освещённость места, где оно будет находится. Но в различных источниках мы часто видим не совсем достоверную информацию о том, где именно нужно выращивать определенный вид, или в целом таковых данных нет. Мы решили поискать способы, как можно выявить самостоятельно, где лучше разместить растение. Из своего личного опыта и при рассмотрении дополнительных источников нами было отмечено, что листья растений в зависимости от освещенности, отличаются. В своей исследовательской работе мы рассмотрели растения, выращиваемые в нашей школе, на наличие признаков светолюбивых растений и тенелюбов.

Разработанность исследуемой проблемы: В книге Серебряковой «Ботаника с основами фитоценологии» была найдена информация об отличительных чертах светолюбивых и тенелюбивых растений. На разных сайтах можно обнаружить разную информацию о любви растений к свету, противоречащую друг другу, материал является более общим за счёт указания только рода, при этом виды могут отличаться характеристиками, а, следовательно, и условиями для выращивания.

Цель работы: Выявление отличительных особенностей в строении листьев растений хлорофитума ( Chlorophytum) , бегонии (Begonia Tiger), сциндапсуса (Epipremnum aureum)

Задачи:

1) Изучить литературу по данной теме;

2) Сделать поперечные и продольные срезы листьев

3) Зафиксировать полученные данные;

4) Проанализировать результаты.

Объект исследования: листья хлорофитума ( Chlorophytum) , бегонии (Begonia Tiger), сциндапсуса (Epipremnum aureum)

Предмет исследования: анатомическое строение листьев сциндапсуса, хлорофитума и бегонии

Методы исследования: Наблюдение, сравнение, описание.

Гипотеза: Хлорофитум и сциндапсус являются светолюбами, а бегония- тенелюбов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Анатомическое строение листа

Из-за наибольшей связи листа с окружающей средой, чем стебля и корня, его строение больше отражает влияние изменчивости среды обитания. Внутреннее строение листа настолько же разнообразно, насколько и внешнее, и может варьироваться в связи с поменявшимися условиями. В строении листа выделяют несколько частей: эпидерму, мезофилл, проводящие пучки и арматурные ткани [1]. Более детальное строение листовой пластинки можно увидеть на рисунке 1.

Рис. 1. Объёмное схематичное изображение строение листа.

ЖВ- железистые волоски, КВ- кроющие волоски, КС- кроющие волоски, Ф- флоэма, В-волокна, Колл-колленхима, ОК- обкладочные клетки, У-устьица, НЭ- нижняя эпидерма, ГМ- губчатый мезофилл, ПМ-палисадный мезофилл, ВЭ- верхняя эпидерма

Большинство особенностей листа является следствием его функции- фотосинтеза. Следовательно, главной тканью листа считается мезофилл. Именно в его клетках расположены хлоропласты, играющие немаловажную роль в фотосинтезе. Мезофилл занимает пространство внутри листа. Протопласт (содержимое клетки) мезофилла представляет собой постенный слой цитоплазмы с ядром и многочисленными хлоропластами, центральная вакуоль находится внутри клетки. Он дифференцируется на палисадную и губчатую ткани. Палисадный мезофилл расположен сразу под эпидермой, вытянут перпендикулярно поверхности листа, образуя один или несколько слоёв, содержит большую часть хлоропластов листа. Этим обусловлена его главная функция- фотосинтез (ассимиляция углекислого газа). В губчатом мезофилле межклеточного пространства больше, одни клетки имеет округлую форму, другие- вытянутой формы, имеют выросты. Функция губчатого мезофилла- газообмен (газ, попавший через устьица, попадает в межклетники и распространяется равномерно в листе). Кислород, который выделяется как побочный продукт фотосинтеза, движется от палисадного мезофилла к устьицам. Обратный процесс происходит при дыхании в темноте. Все остальные ткани нужны для правильной работы мезофилла.

Эпидерма является первичной покровной тканью. Состоит из трёх типов клеток: основных клеток, трихом и устьиц. Основные клетки живые, бесцветные. В состав их стенок входят пектиновые вещества и целлюлоза. Сверху прикрыты кутикулой. Особенностями клеток могут быть их окремнение, одресневение. Устьица являются высокоспециализированными эпидермальными клетками, выполняющими функцию газообмена и транспирации (испарение воды). Они представляют собой отверстия, ограниченные двумя замыкающими клетками. К устьицам примыкают побочные клетки, участвующие в движении устьиц. Замыкающие и побочные клетки составляют устьичный аппарат. Трихомы - одно- и многоклеточные выросты эпидермиса. Эмергенцы- выросты, образованные не только эпидермой, но и гиподермой. Трихомы разделяют на кроющие и железистые. Железистые трихомы выделяют секреты такие, как эфирные масла. Кроющие волоски могут быть и многоклеточными, и одноклеточными. Редко живые, в основном быстро отмирают и заполнены воздухом. Подразделяются по функциям на защитную (шипы роз), уменьшающие транспирацию (покрывают поверхность, уменьшая тем самым проникновение солнечных лучей). Подводя итоги, можно сказать, что эпидерма обладает рядом функций: защитная, регуляция транспирации и газообмена, синтетическая и выделительная.

Проводящая ткань листа представлена ксилемой и флоэмой. Ксилема нужна для пассивного передвижения воды и минеральных веществ от корня к побегу. Клетки ксилемы мёртвые в зрелом состоянии из-за большого скопления лигнина. Флоэма же транспортирует продукты фотосинтеза (сахара). Есть восходящий и нисходящий поток. Клетки флоэмы живые, их стенка состоит из целлюлозы. Есть клетки- спутницы, способствующие продвижению веществ. Чаще всего эти две составляющих объединены в открытые (с камбием) коллатеральные пучки, где ксилема располагается ближе к верхней стороне листа, а флоэма- к нижней (рис 2).

Рис. 2. Открытый коллатеральный пучок.

1-Флоэма, 2- ксилема, 3- камбий

Жилки- это проводящие ткани с окружающими их тканями. Жилки бывают трёх видов: крупные (ксилема и флоэма, окружённые склеренхимой- мертвой механической тканью), средние (ксилема и флоэма, окружённые обкладочными клетками) и мелкие (ксилема, окружённая клетками обкладки). Проводящие пучки нужны для снабжения листа водой, с помощью них растение выводит вещества, образовавшиеся в ходе фотосинтеза

Арматурные ткани (склеренхима и колленхима) и клетки мезофилла создают устойчивые механические конструкции. Колленхима- это первичная механическая ткань, служащая для укрепления молодых стеблей и листьев во время роста. Клетки колленхимы живые, неравномерно утолщенные, им присущи большая вакуоль, крупное ядро, много митохондрий (энергетических станций клетки), диктиосом, накапливающих, упаковывающих органические вещества и образующих лизосомы. Чаще расположена по краю листа, предотвращая разрывы. Склеренхима – вторичная механическая ткань, состоящая из мертвых клеток с равномерно утолщенными лигнифицированными оболочками. Склеренхимные волокна образованы мертвыми прозенхимными клетками с острыми концами и толстыми оболочками, имеющими простые поры. Склереиды - клетки разнообразной формы с равномерно утолщенными стенками, пронизанными порами. Клеточные стенки сильно одревесневают, пропитываются известью, кремнеземом, суберином.

1.2Морфология листа

В исследовательской работе рассматриваются бифациальные (с морфологическими отличиями нижней и верхней стороны) листья уплощённого строения.

Лист может состоять из листовой пластинки, черешка, прилистников, листового основания[2].

Черешок нужен для изменения положения листа относительно освещённости. Выделяют 6 различных форм черешка: плоская, крылатая, цилиндрическая, полуцилиндрическая, желобоватая, ребристая. Простые листья по наличию черешка делятся на черешковые и сидячие (без черешка). В свою очередь черешковые подразделяют на короткочерешковые и длинночерешковые.

Основание- часть листа, которой он крепится к стеблю. Они бывают несколько типов: сидячие, черешковые, низбегающие, стеблеобъемлющие, сросшиеся, пронзённые.

Прилистники- это парные выросты на основании листа. Выполняют функцию защиты молодых листьев. Бывают несросшиеся, свободные, сросшиеся с черешком, могут срастись между собой, образуя раструб.

2.1Правила приготовления срезов

 Срезы изготавливают из свежих или фиксированных частей растений. Обычно для фиксации употребляют растворы спирта или формалина. Сделанные срезы должны быть очень тонкими и прозрачными. Различают следующие виды срезов: поперечный и продольный[3].

Поперечный срез выполняют перпендикулярно осевой пластинки, нужен для изучения строения листа в поперечном сечении. С помощью поперечного среза можно рассмотреть количество слоёв губчатого и палисадного мезофилла, узнать толщину эпидермы и самого листа. Зачастую получают на пенопласте.

Для изучения строения нижней эпидермы, в частности описания устьиц делается продольный срез- парадермальный.

Чтобы приготовить микропрепарат, нужно следовать следующему алгоритму:

1. Проследить за чистотой предметного и покровного стёкол. При этом нужно быть аккуратным с довольно хрупким покровным стеклом, протирая его круговыми движениями;

2. На предметное стекло капнуть с помощью пипетки пару капель воды;

3. Сделать срез листа растения острым лезвием. Для этого можно использовать пенопласт. Нужно, прорезав пенопласт, вставить в него лист. Затем выровнять пенопласт и лист, так, чтобы они были на одном уровне, убрав лишнее лезвие. Следом резким движением нужно сделать тонкий срез листа. Можно сделать сразу несколько пробных срезов, чтобы в дальнейшем выбрать самый удачный. Для этого нужно заранее подготовить емкость с водой;

4. Выловить срез можно при помощи препаровальной иглы, чтобы перенести его на предметное стекло. Делать данный этап нужно быстро, иначе препарат может высохнуть;

5. Аккуратно, стараясь избежать попадания воздуха в препарат, стоит накрыть предметное стекло покровным;

3.1Различия в строении листьев тенелюбивых и светолюбивых растений

4.1 Краткое описание хлорофитума ( Chlorophytum) , бегонии (Begonia Tiger), сциндапсуса (Epipremnum aureum)

Хлорофитум ( Chlorophytum) относится к роду травянистых растений. Сейчас род относится к семейству спаржевых. Родом из Южной Африки. Его особенность в том, что длинные листья собираются в прикорневые пучки. Цветки похожи на рыхлую метёлку.

Сциндапсус ( Epipremnum aureum) относятся к семейству Ароидные, родиной которых являются тропические леса Азии. В данной работе рассматривается сциндапсус золотистый. Его листья имеют светло- зелёную окраску с белыми мазками. Данное растение (Begonia Tiger) неприхотливо в уходе и мало подвержено различным заболеваниям.

Бегония относится к семейству Бегониевые. Бегония Бауэра, или Тигровая, распространены во влажных тропических лесах, встречаются и в горах на высоте нескольких тысяч километров. Цвет листьев коричнево- оливковый, достигают в длину семь сантиметров. Цветок этого сорта плохо переносит попадание прямого солнечного света.

Глава 2. Практическая часть

Для выявления особенностей листовых пластинок растений, нами было выбрано по несколько экземпляров светолюбивых и тенелюбивых растений, наиболее распространенных в нашей школе. Вначале нами были найдены отличительные черты внешнего строения листовых пластинок. Мы разложили листовые пластинки и охарактеризовали их внешний вид по таким признакам, как цвет, толщина и длина черешка. Для более детального рассмотрения особенностей листов мы изучили внутреннее строение. Сначала нашли литературу о том, как правильно делать срезы и подготовили нужное оборудование: листовые пластинки, микроскопы, пипетку, воду, предметные и покровные стекла. Производя срез, мы переносили полученный образец на предметное стекло, капали с помощью пипетки несколько капель и закрывали покровным стеклом. Под микроскопом рассмотрели внутреннее строение листа (приложение 1) и отразили полученные результаты в таблице 1. Таблица 1. Особенности строения листьев хлорофитума, бегонии, сциндапсуса

Проанализировав полученные данные, мы пришли к выводу, что бегония (приложение 4) и сциндапсус (приложение 3) обладают чертами, характерными для тенелюбивых растений. Следовательно, выращивать их нужно в более тёмных местах. Хлорофитум (приложение 2) же обладает чертами, характерными как для светолюбивых (светло-зелёная листовая пластинка, многочисленные мелкие устьица, многослойный губчатый мезофилл, два слоя палисадного мезофилла), так и тенелюбов (сидячий лист, толстая листовая пластинка с кутикулой). Следовательно, он может расти как на подоконнике, так и занимать менее освещённые места.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение светолюбивых и тенелюбивых растений на детальном уровне- сложная и интересная задача. По итогу получилось, что один из цветков обладает смешанными свойствами, из чего можно сделать умозаключение- он является теневыносливым. Школе были предложены рекомендации по местам выращивания данных видов цветков.

Выводы:

1. Наша гипотеза не подтвердилась. По признакам, сциндапсус и бегония Begonia Tiger оказались тенелюбивыми, а хлорофитум имеет признаки как светолюбивых, так и тенелюбивых растений.

2. Существует множество полезных и интересных способов сделать срезы как продольные, так и поперечные. Нужно много тренироваться и четко следовать инструкции для того, чтобы получить хорошие препараты.

3. Определить, светолюбивым является растение или тенелюбом, тяжело по внешнему виду. Многие листья имеют яркую окраску, из-за которой становится тяжело определить по цвету отношение листа к свету, поэтому требуется знание и анатомического строения определённого вида растения.

Список литературы

1. Серебрякова Т. И., Воронин Н.С., Еленевский А. Г./Ботаника с основами фитоценологии: учеб. для вузов- М: ИЦК, Академкнига, 2006, 543 стр.

2. Морфология листа Морфологическое строение листа 1. Лист

URL: https://studylib.ru/doc/4648814/morfologiya-lista-morfologicheskoe-stroenie-lista-1.-list?ysclid=ls7qgg2cgz413302644

3. Изготовление срезов растений и подготовка предметных и покровных стёкол

URL: https://studfile.net/preview/3559314/page:16/

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Изучение строения листовых пластинок под микроскопом

Приложение 2. Внешний вид, поперечный и продольный срезы хлорофитума

Приложение 3. Внешний вид, поперечный и продольный срезы сциндапсус

Приложение 4. Внешний вид, поперечный и продольный срезы бегонии