CARNIVOROUS PLANTS (ХИЩНЫЕ РАСТЕНИЯ) КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД БИОЛОГИЧЕСКОЙ БОРЬБЫ С ВРЕДНЫМИ НАСЕКОМЫМИ

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

CARNIVOROUS PLANTS (ХИЩНЫЕ РАСТЕНИЯ) КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД БИОЛОГИЧЕСКОЙ БОРЬБЫ С ВРЕДНЫМИ НАСЕКОМЫМИ

Ситникова Е.В. 1Гарбар В.О. 1
1МБОУ СОШ №12 "Центр образования"
Минаков Д.В. 1
1МБОУ СОШ №12 "Центр образования""
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

I Актуальность выбранной темы, проблема:

Нередко в современное время в домах появляются различные представители членистоногих. Это могут быть различные щитовки, мокрицы, чешуйницы, и т. д., которые являются безвредными для человека и домашних животных, однако нарушающих эстетическое состояние наших квартир. Вредители – это членистоногие, которые не оказывают прямого воздействия на человека, но активно вредят различным предметам в доме или продуктам питания, делая их непригодными. Представители- жуки мукоеды, хлебные точильщики. Но есть и более опасные, например тараканы(рыжий, черный)и домовые мухи (муха комнатная, серая мясная муха, плодовые мушки). Кроме того, что эти насекомые загрязняют продукты и зачастую делают их непригодными для употребления вследствие откладки яиц (например, в куски мяса или рыбы), опасны еще и тем, что на своих лапках способны переносить с экскрементов на пищу человека возбудителей различных инфекционных заболеваний (туляремия, сибирская язва, проказа, сап, чума) и яйца гельминтов.

Поддержание санитарных норм в помещении часто помогают недостаточно, поскольку данные представители активно перемещаются, используя воздуховоды и другие коммуникации дома. Выводят их применяя различные инсектициды в виде аэрозолей, ловушек, фумигаторов, клейких лент, мелков и т.д. Однако все они имеют в своем составе вещества, относящиеся ко второму классу опасности (высоко опасные вещества) хлорпирифос, метафос, паратионы. Все они токсичны и опасны для человека и домашних животных, а также пагубно влияют на экологическую обстановку в целом.

В год экологии мы задумались о решении данной проблемы биологическими способами, и считаем, что данная работа является актуальной.

II Объект исследования

Объектом исследования стали хищные растения (Carnivorous plants – лат.)

  1. Непентес крылатый (Nepenthes alata)

  2. Венерина мухоловка (Dionaea muscipula)

  3. Росянка Алисия (Drosera aliciae)

  4. Саррацения Дракула (Sarracenia Dracula)

Предмет исследования:

  1. Способность растений эффективно противодействовать распространению насекомых вредителей в жилых помещениях;

  2. Сравнение растений между собой по наибольшей эффективности отлова насекомых;

  3. Физиологические особенности хищных растений;

  4. Молекулярный анализ компонентов пищеварительных ферментов растений.

III Цель работы:

  1. Выявить эффективность использования хищных растений для борьбы с насекомыми вредителями;

  2. Изучить физиологию хищных растений в части способности питаться насекомыми;

  3. Изучить особенности выращивания и содержания хищных растений в домашних условиях;

  4. Создание базы данных исследований.

IV Методы исследования: теоретический анализ литературных источников, описательные методы, микроскопия, хроматография, сравнение, наблюдение.

Сроки исследований: с ноября 2016, марта 2017 по декабрь 2017

Ход работы

В ноябре 2016 года – изучение литературных источников с описанием видов хищных растений, особенностями их содержания в домашних условиях и общей физиологии растений.

В ноябре 2016 года были приобретены Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) и Саррацения Дракула (Sarracenia Dracula) в стадии покоя.

В марте 2017 года растения были выставлены на подоконнике окна 260*320 помещения 20М2. С июня по сентябрь – на застекленной лоджии площадью 4М2

С марта по декабрь 2017 года проводились наблюдения за ростом и развитием растений.

Рис. 1 – Изучаемые образцы

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula)

Теоретическая часть

Вид хищных растений из монотипного рода Дионея семейства Росянковые (Droseraceae). Мухоловки произрастают на территории США. Они встречаются на восточных прибрежных песчаных пустошах и торфяных болотах штатов Северная и Южная Каролина.

Род включает единственный вид - Dionaea muscipula. На каждом растении развивается 6-12 листьев – ловушек. Среди прочих насекомоядных растений венерина мухоловка наиболее быстро реагирует на свою добычу. Ее листья, снабженные длинными зубцами, похожи на раскрытые капканы - каждый состоит из двух половинок, напоминающих створки раковины. Каждая половинка листа имеет три чувствительных волоска-детектора. При одновременном раздражении двух из них с определенным промежутком, лист за доли секунды захлопывается.

Практическая часть

После срабатывания ловушек мухоловки и их раскрытия проводился осмотр пойманных представителей членистоногих использую цифровой микроскоп (организменный уровень рассматривался при помощи DB QX5+). Идентификация пойманных животных производилась по определителю Н. Н. Плавильщикова. Обнаружено, что Дионея отлавливает относительно крупных представителей членистоногих, среди которых были: 3 рыжих таракана, 4 мухи комнатной, Клоп-солдатик, или краснокло́п бескрылый, или козачёк (лат. Pyrrhocoris apterus), лесной древесный щитник. В период октябрь - ноябрь в «зимние ловушки» было поймано 3 плодовых мушки.

Такая дифференциация связана с тем, что «взрослые» ловушки Дионея рассчитаны на отлов крупных членистоногих.

Для описания физиологии представленных растений было проведено микроскопирование ловушек Дионеи с целью изучения их строения. Известно, что переваривание катализируется ферментами, которые секретируются железами в лопастях. Было изучено строение секреторных желез пластин, а также волосков – детекторов захлопывания ловушки.

Непентес (Nepenthes)

Теоретическая часть

Единственный род растений монотипного семейства Непе́нтовые, включающий в себя около 120 видов. Непентесы – самые узкоспециализированные растения и единственные, кто для пополнения азотистого цикла использует не только членистоногих.

Непентесы обладают наиболее крупными ловушками среди растений-хищников. Наряду с цепляющимися за соседние растения усиками, эти ловушки-кувшины являются видоизмененными концами полностью развывшихся листьев. Привлеченные запахом нектара, они оказываются внутри кувшина и обычно падают в находящуюся внутри жидкость. Внутренние стенки ловушки настолько гладкие, что по ним не могут подняться даже насекомые, хорошо ползающие по вертикальным стеклам.

Практическая часть

Наблюдение за попавшими насекомыми в ловушки – кувшины Непентеса проводились регулярно. Было обнаружено: 2 комнатных мухи, около 27 мелких представителей двукрылых. Извлечение представителей членистоногих было затруднено доступом внутрь кувшинчика, поскольку он имеет узкое горлышко и до середины наполнен пищеварительной жидкостью.

Самыми узкоспециализированными «хищными» растениями являются Непентесы. Был изучен состав специфического протеолитический фермента непентесина - пищеварительного фермента, выделяемого железистыми клетками ловушек – кувшинчиков. Для этой цели использовался жидкостный хроматограф-прибор для разделения смеси веществе (метод молекулярного анализа, основанный на разделении компонентов смеси путем избирательного поглощения (сорбции).

Рис. 2 – Извлечение пищеварительного фермента Непентеса

Рис. 3 – Изучение пищеварительного фермента

Сарраце́ния (Sarracenia)

Теоретическая часть

Род хищных растений семейства Саррацениевые, включающий в себя около 10 видов. Самое крупное насекомоядное растение. Единственное растение, у которого есть гибридные искусственно выведенные декоративные сорта.

Саррацении обладают собственными пищеварительными ферментами, которые помогают перерабатывать пойманную в кувшинчики добычу; обычно это некрупные насекомые. Процесс охоты не сопровождается движениями растения -упавшие в жидкость кувшинчика жертвы перевариваются в ферменте.

Практическая часть

Кувшины Саррацении исследовались после наступления стадии покоя – в конце ноября, поскольку для рассматривания их необходимо было срезать и раскрыть. Внутри кувшинок было обнаружено около 53 мелких представителей двукрылых. И 4 комнатной мухи. Останки представляли собой очень хрупкие иссушенные экзоскелеты, что затрудняло их точную идентификацию. Связано это с особенностью физиологии питания Саррацении Дракулы (вязкий пищеварительный фермент полностью покрывает попавшего в него представителя членистоногих и в дальнейшем практически полностью растворяет его, впитывая вещества внутренней поверхностью пластины).

Рис. 4 – Извлечение объектов из кувшинок Саррацении

Рося́нка (Drósera)

Теоретическая часть

Род плотоядных растений семейства Росянковые (Droseraceae). Достаточно обширный род включает около 160 видов низкорослых растений, встречающихся преимущественно на болотах Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки и Австралии. Родовое название растений намекает на капельки липкой слизистой жидкости, которые появляются на верхней стороне и по краям листьев (греч. drosos - «роса»).

Капли липкой слизистой жидкости на листьях росянок являются результатом работы железистых клеток. В ответ на механическое раздражение и на химические стимулы соседние волоски тянутся к жертве, а сам лист росянки начинает постепенно закрываться. Росянка поглощает в основном не белки и углеводы, а микроэлементы и соли натрия, калия, магния, фосфор и азота, которых ей так не хватает в болотистой почве. Затем лист постепенно раскрывается.

Практическая часть

С листьев росянки в указанный период было собрано 35 представителей плодовых мушек (Drosohiladae) отряда двукрылых.

В декабре 2017 Росянку необходимо подсвечивать фитолампой вследствие значительного уменьшения светового дня. Рост растения значительно усиливается, а из-за круглосуточной досветки число пойманных насекомых значительно увеличилось (до 75)

Капли липкой слизистой жидкости на листьях росянок являются результатом работы железистых клеток. Производные работы желез также были изучены с помощью хроматографа. Помимо содержания целого набора ферментов, принимающих участие в переваривании. В составе капель обнаружился алкалоид конин, обездвиживающий пойманных насекомых.

Рис. 5 – Работа с Росянкой

Выводы исследований

- По проведенным исследованиям можно сделать вывод об эффективном использовании хищных растений в качестве средств биологической борьбы с насекомыми – вредителями, поскольку некоторые обнаруженные представители в растениях являются вредителями. В процессе наблюдения визуально присутствие насекомых не выявлялось.

- Наиболее эффективными в поимке крупных насекомых является Дионея, а мелких – Росянка. Росянка подтверждает свою эффективность и отсутствием периода покоя, и в отличие от Саррацении не нуждается в «спячке».

- Изучены физиологические особенности растений, а также состав компонентов пищеварительной жидкости Непентеса и Росянки

Рис. 6 – График сравнения пойманных насекомых

В процессе анализа литературных источников выяснилось, что информации о подобных растениях очень мало. Та, что имеется сводится лишь к сведениям о возможности содержания в домашних условиях и предназначена для цветоводов – любителей и зачастую содержит ложную информацию. Информацию о физиологии найти практически невозможно.

Результатом данной работы стало создание интерактивного web – ресурса, в котором содержится актуальная информация о «хищных» растениях в части их физиологии, особенности выращивания и содержания, а также ход исследования и его результаты. Ресурс создан на платформе padlet и открыт для свободного дополнения по внешнему приглашению.

Рис. 7 – QR – код созданного ресурса

Список используемых источников

  1. Все о "растениях-хищниках" [Текст]/ Автор/сос.:Маккалистер Рой Изд.: СЗКЭО Кристалл. 2006 – С. 8-120.

  2. Все о комнатных растениях. Комнатные растения. Энциклопедия. [Текст]/ Сост. Д.Г. Хессайон. Изд-во Эксмо. 2003 – С. 125-143.

  3. Хищные растения и их описание Интернет – портал «Агроном» https://agronomu.com/bok/1672-hischnye-rasteniya-i-ih-opisanie.html (дата обращения: 01.10. 2017).

  4. КиберЛенинка — научная электронная библиотека. Научная статья по специальности «Биология» [Текст]/к.б.н. Г. Г. Чугунов, старший научный сотрудник МГПЗ имени П. Г. Смидовича https://cyberleninka.ru/article/n/rasteniya-hischniki (дата обращения: 01.10. 2017).

  5. «Вестник садовода» №11(23), 12(24) 2012 [Текст]/С. Куницын «О растениях – хищниках». Коллекционер, заказ растений.

Просмотров работы: 400