VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Движения чешуй шишек некоторых хвойных растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Бельчикова С.Р. 1

---

1МБОУ "СШ № 15 г. Евпатории"

Жетикова  Р.В. 1

---

1МБОУ "СШ № 15 г. Евпатории"

Работа в формате PDF

61.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Мы все не раз встречались с хвойными деревьями. И с детства нас всегда привлекали шишки, которые собирали и для поделок, и просто для красоты. Заинтересовали они и меня. Началось это, когда я сделала поделку из шишки туи, которая стала мордочкой собачки. Утром рот собачки оказался открытым. Меня это удивило и заинтересовало одновременно. Я стала читать о хвойных растениях. И меня очень заинтересовал опыт с шишками, при котором чешуи шишек «двигаются». Я решила всё проверить лично.

Основной целью данной работы является изучение строения шишек хвойных растений; изучение гигроскопического движения чешуек шишек хвойных растений, а также расширение знаний о видовом разнообразии хвойных растений.

Для того чтобы добиться поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1) сбор материала – шишек нескольких видов хвойных;

2) изучение строения сосновой шишки;

3) изучение гигроскопических движений чешуек шишек, а также зависимости скорости движения чешуек от температуры воды;

4) сравнение скорости движения чешуй шишек различных видов хвойных растений (сосны, ели, кипариса, туи).

Объектом данного исследования являются гигроскопические движения чешуек хвойных растений, а предметом исследования – шишки некоторых хвойных.

Материалы: шишки хвойных растений, термометр, банки с водой (холодной и горячей).

Метод: наблюдение.

Глава 1. Знакомство с хвойными растениями

Хвойные виды растений, которыми мы любуемся во время путешествия по Крыму и прогулок по паркам – входят в порядок класса голосеменных. Голосеменные относятся к семенным растениям. В отличие от покрытосеменных они не образуют цветков и плодов, а их семена лежат «голо» на внутренних сторонах чешуек шишек. Шишка является видоизмененным побегом с чешуевидными листьями.[3]

Большинство голосеменных – хвойные растения, представителями которых являются хорошо нам известные сосна и ель.

Среди жизненных форм голосеменных почти нет трав. В основном это деревья, редко кустарники (например, можжевельник).[3]

Часто, давая характеристику голосеменным, описывают именно хвойные растения. Хотя в настоящее время голосеменные рассматривают как группу растений, включающую четыре отдела: хвойные, гинкговые, гнетовые и саговниковые.

Для хвойных характерны особенные листья, которые называют хвоей. Они похожи на иголки, покрыты кутикулой, а устьица глубоко погружены в ткань листа. Всё это служит приспособлением для уменьшения испарения. В среднем каждая хвоинка живет несколько лет.[3]

Нас больше интересуют шишки.

Примеры шишек некоторых хвойных растений (рис. 1).

рис. 1

Глава 2. Строение сосновой шишки

Прежде чем приступить к изучению нашей темы – Движения чешуй шишек некоторых хвойных растений – я должна была ознакомиться со строением шишки (рис 2).

рис. 2

Шишка состоит из стержня, на котором расположены чешуйки. Под чешуйками и скрывается семя с прозрачным крылышком. До поры до времени чешуйки «охраняют» семя от неблагоприятных факторов.

Для чего она это делает? Да, конечно же, чтобы с наступлением хорошей погоды выпустить «на волю» крохотное крылатое семечко сосны, которое она хранила всю зиму!

Так вот эти шишки мы и будем использовать в нашем опыте. Это наши «главные героини». Но кроме них в нашем опыте примут участие – шишки ели, туи, кипариса. Да и сосновых шишек у нас было два вида: сосна обыкновенная и сосна Станкевича (эндемик Крыма!).

Глава 3. Движение чешуй

Многие материалы изменяют свои размеры под действием влаги. Этот эффект называют гигроскопичность, он характеризует способность некоторых материалов, таких как бумага, волос, дерево, поглощать водяные пары из воздуха. Древесина, из которой состоит сосновая шишка, изменяет свои размеры при изменении влажности воздуха: на воздухе шишка становится сухой и чешуйки шишки раскрываются, а в воде чешуйки шишки закрываются, плотнее прижимаясь одна к другой.

В основе гигроскопических движений лежит способность оболочек растительных клеток к поглощению воды и набуханию. При набухании вода поступает в пространство между молекулами клетчатки (целлюлозы) в оболочке и белка в цитоплазме клетки, что приводит к значительному увеличению объема клетки.

Параллельно изучим влияние температуры воды на скорость движения семенных чешуй шишек.

Для опыта нужны сухие шишки сосны.

Рассмотрим сухую шишку сосны. Семенные чешуи подняты, хорошо видны места, к которым были прикреплены семена.

Опустили 3 шишки сосны в холодную воду (комнатной температуры), а ещё 3 – в горячую (40–50 °С). Температуру горячей воды поддерживаем с помощью специально заготовленного кипятка. Постоянно измеряем её с помощью термометра.

Наблюдаем за движением чешуй. Они начинают смыкаться. Происходит это от того, что каждая чешуечка шишки – это маленький гигрометр. Волокна древесины в ней расположены так, что чешуйка становится очень чувствительна к влажности. Постоянно фотографируем (см. Приложение 1).

Отмечаем время, которое потребовалось для полного их смыкания. При чём быстрее идёт процесс там, где вода горячее (то есть в горячей воде шишки смыкаются быстрее).

Достаём шишки из воды, стряхиваем и следим за движением чешуй в процессе высыхания. Как только она начинает подсыхать – волокна изменяют натяжение и чешуйка раскрывается. Отмечаем время, за которое чешуи вернутся в исходное состояние.

Мы решили сравнить скорость движения чешуй шишек различных видов хвойных.

Следующим нашим опытом было наблюдение за движением чешуек шишек ели (Приложение 2). Смыкание происходит гораздо быстрее. Связано это с тем, что чешуя шишек ели гораздо тоньше и мягче, быстрее происходит процесс набухания.

Следующим этапом нашей работы была проверка движения чешуй шишек кипариса и туи. Ни через час, ни через сутки эти шишки не сомкнулись (Приложение 3), только вода поменяла цвет. Получается, что они не обладают свойствами, присущими шишкам сосны и ели.
Все данные заносим в таблицу.

Мы повторили опыт с теми же шишками несколько раз, чтобы получить более точные данные, а также убедиться в обратимости изучаемого вида движений.

Заключение

1. Движение семенных чешуй шишек обусловлено потерей и поглощением ими воды. Об этом же свидетельствует прямая зависимость движения чешуй от температуры воды: при ее повышении скорость движения молекул воды возрастает, набухание чешуй происходит быстрее.

2. Чтобы набухание чешуй могло изменить их положение в пространстве, строение и химический состав клеток на внешней и внутренней стороне чешуи должны быть различными. Это действительно так. Оболочки клеток верхней стороны чешуй шишек хвойных более эластичны, растяжимы по сравнению с клетками нижней стороны. Поэтому при погружении в воду они поглощают ее больше, быстрее увеличивают свой объем, что приводит к удлинению верхней стороны и движению чешуи вниз. В процессе обезвоживания клетки верхней стороны теряют воду тоже быстрее клеток нижней стороны, что приводит к загибанию чешуи вверх.

3. Скорость смыкания и размыкания чешуй зависит и от структуры: чем плотнее ткань, из которой она состоит, тем дольше происходит смыкание и размыкание. Это подтвердили опыты с еловыми и сосновыми шишками.

4. Шишки не всех хвойных растений обладают гигроскопичностью. Шишки кипариса и туи, например, не реагируют на наличие воды.

Список использованных источников

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Козлова Т.А. Основы биологии. Курс для самообразования. - М.: «Просвещение», 1992, 290-292.

2. Смирнов А.В. Мир растений: Рассказы о соснах и можжевельниках, орляке и кукушкином льне, сморчках, опенках, мухоморах, морской капусте, пепельнике и многих других редких и широко известных растениях. - М.: «Молодая гвардия», 1982, 11-12, 48-59.

3. Энциклопедия для детей. 2 том. Редактор и составитель тома Майсурян А. – М.: «Аванта+», 1994, 219-225.

Интернет-ресурсы:

4. http://www.grifon-tur.ru/xvojnye-vidy-rastenij-v-krymu.html

5. http://bio.1september.ru/article.php?ID=200000310

6. http://sbio.info/lections/rasteniya/otdel_golosemennye

7. http://www.lesnyk.ru/part1_12.html

Приложение 1

Наблюдение за движением чешуек шишек сосны

Приложение 2

Наблюдение за движением чешуек шишек ели

Приложение 3

Наблюдение за шишками кипариса и туи.

Шишка кипариса

Шишки туи