VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Размножение орхидей семенами в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В этих изломанных и странных цветках гений растений достигает крайних пределов и необыкновенным пламенем как бы расплавляет стену, разделяющую царства природы
М. Метерлинк
Введение
Когда-то Л. Бербанку, всемирно известному селекционеру, улучшателю различных свойств растений, предложили заняться орхидеями. Бербанк удивленно поднял брови: «Улучшать орхидеи? Да разве можно сделать их лучше?».
Первые экзотические орхидные попали в Европу и конце XVI — начале XVII века. Долгое время считалось, что они растут на деревьях и являются их паразитами, а следовательно, культивировать их невозможно. Ботаники XVI века полагали, что орхидные вообще не имеют семян, а их коробочки содержат только пыль. Единичные экземпляры, бережно доставленные в Европу из далеких путешествий, ценились чрезвычайно высоко. Снаряжались даже целые экспедиции за орхидеями в тропические леса. Но наука не стояла на месте, и со временем приоткрылась завеса над тайнами замечательных растений.
Орхидеи самые удивительные, красивые и загадочные цветы на земле, не имеют равных по разнообразию форм, изысканности и окраске цветков, количеству сортов и разновидностей. Семенное размножение орхидей в естественной среде обитания очень сложный процесс. Человеку удалось вырастить орхидею в домашних условиях, однако это требует много времени, сопряжено с необходимостью соблюдения целого ряда правил, кроме того, в немалой степени зависит от удачи.
Этим и продиктовано мое желание изучить жизнь орхидей в природе, дабы понять теоретические и методологические основы существующих способов размножения в домашних условиях и, как следствие, попытаться самостоятельно прорастить семена этого удивительного растения.
До настоящего времени большинство цветоводов уверены, что размножение орхидей семенами возможно только в лабораторных условиях, что, по моему мнению, препятствует развитию науки орхидологии. Я попытался доказать, что при научном подходе и твердом намерении добиться положительных результатов, каждый любитель орхидей может самостоятельно вырастить цветок в домашних условиях, что свидетельствует об актуальности выбранной мной темы исследования.
Научно-исследовательская работа направлена на решение проблемы выращивания растений, в семенах которых малое количество эндосперма или вовсе отсутствует, таких как эпифитные и наземные орхидеи.
При выполнении работы использована методика, предложенная в 1922 году доктором Леви Кнудсеном (асимбиотический метод), но изменена технология приготовления питательного субстрата.
В результате исследования успешно применен асимбиотический метод размножения орхидей, при этом из множества существующих рецептов приготовления питательной среды, составлен индивидуальный, технология приготовления питательного субстрата дополнена отдельными пунктами, получены проростки из семян орхидеи. Кроме того, применена гидропоника для стимуляции роста саженцев орхидеи, а также произведено межсортовое скрещивание данного растения (получены гибриды).
Выполнение исследовательской работы заняло продолжительное время. Период, прошедший с момента первого переопыления фаленопсиса до применения гидропоники, составил более трех лет. В результате метод проращивания семян на питательных средах оправдал себя.
Этот метод подходит для выращивания растений, в семенах которых малое количество эндосперма (или вовсе отсутствует), таких как: Любка двулистная, ятрышники и т.д. Поскольку размножать краснокнижные дикорастущие орхидеи вегетативно запрещено, асимбиотический метод является предпочтительным.
Цель работы:
Получить посадочный материал и вырастить из него растение.
Задачи исследования:
1. Сравнить особенности размножения орхидей в естественной среде обитания и в домашних условиях.
2. Определить способ размножения орхидей семенами в домашних условиях, применить его на практике.
3. Испытать способ выращивания орхидей на искусственных средах без почвы (гидропоника).
4. Сравнить результаты выращивания орхидей гидропонным способом и в почвенной среде, оформить результаты исследования.
Сроки исследования: декабрь 2015 года – март 2019 года.
Методика работы:
Эксперимент проводился на основании метода, предложенного в 1922 году доктором Леви Кнудсеном (асимбиотический метод), описанного в книге Г. Шосера, а также на сайтах информационно-телекоммуникационной сети Интернет.
Вместе с тем, из множества существующих рецептов приготовления питательной среды я составил свой индивидуальный. Кроме того, технология приготовления питательного субстрата также была дополнена мною отдельными пунктами.
Библиография:
1) Маккалистер Р. Самые неприхотливые орхидеи. Издательство «Кристал», 2006 г., 143 стр.
2) Хессайон Д. Всё об орхидеях». Издательство «АСТ», 2014 г., 125 стр.
3) Франк Рёлльке Орхидеи: так они растут лучше всего. Издательство «Лик-Пресс», 1998 г., 64 стр.
4) Фидлер А. Зов Амазонки. Издательство «Молодая гвардия», 1957 г., 127 стр.
5) Шосер Г. Орхидеи: выращивание в домашних условиях. Разведение и уход. Издательство «Интербук-бизнес», 1997 г., 128 стр.
6) http://www.allaboutorchids.ru
7) http://vse-sekrety.ru/732-kak-uhazhivat-za-orhideey.html- как ухаживать за орхидеей
8) http://cvetkoffclub.ukrainianforum.net/t41-topic.
Результаты работы
Преимущества эпифитного образа жизни
Основным отличием орхидей от большинства хорошо известных растений является их эпифитный образ жизни. «Эпи» — по-гречески означает «на», «фитон» — «растение». В вольном переводе — «живущий на растении». Бывая в лесу, многие обращали внимание на небольшие растения, иногда обитающие на замшелых пнях и ветвях, в трещинах коры старых деревьев и в дуплах. Именно так и растут эпифиты — растения, использующие другие растения в качестве опоры. Эпифит, поселившийся на дереве, довольствуется только теми питательными веществами, которые собираются на поверхности растения-опоры. Опавшие листья и птичий помет, погибшие насекомые и отмершая кора — все это, перегнивая, создает тот субстрат, на котором развиваются эпифиты. Так же растут в природе и орхидеи. Поселяясь на ветвях деревьев и в трещинах скал, они занимают места, малопригодные для обитания большинства растений. Помимо эпифитных в природе существуют и наземные виды орхидей. Например, всем известна растущая в лесах любка двулистная, называемая ночной фиалкой, многочисленные ятрышники и ставшие редкими венерины башмачки.
Перейдя на эпифитный образ жизни, орхидеи получили определенные преимущества перед многими растениями. При эпифитном образе жизни межвидовая конкуренция, особенно борьба за свет, слабее, чем на земле. Да и самого света наверху больше — он не так перехватывается листьями более высоких растений, поэтому все растения в тропическом лесу стремятся как можно скорее вынести свои листья к солнцу. Однако, сумев занять место высоко в кроне дерева или на отвесной скале, орхидеи сделали весьма сомнительное приобретение, ведь почвы мало, воды тоже не в избытке, солнце сушит, а тут еще и ветер. Поэтому растениям пришлось приспосабливаться.
Размножение орхидей в естественной среде обитания
Многие орхидеи имеют совершенно неожиданные приспособления, надежно обеспечивающие перенос пыльцы с цветка на цветок. Так, катазетумы выстреливают поллинии в голову прилетевшего на цветок насекомого из специальной «катапульты». Некоторые кориантесы опьяняют насекомых особой жидкостью, скапливающейся в шлемовидной части губы. Единственный выход из этой ловушки лежит мимо колонки. Задевая ее, насекомое высвобождает из нее поллинии и переносит их на другой цветок. У других орхидей на лепестках находятся особые выросты, привлекающие насекомых, которые и производят опыление, объедая мясистые части околоцветника.
Семенное размножение орхидей
Как происходит семенное размножение орхидей в природе. В среднем семя орхидеи в 15 тысяч раз меньше пшеничного! У семян такого размера шансов прорасти ничтожно мало. Поэтому природа компенсировала размеры количеством. Один цветок орхидеи способен выносить от 3 до 5 млн. семян.
За счет малых размеров ветер легко поднимает семена вверх. Семена, осевшие на деревьях, получают возможность преобразиться в шикарных красавиц.
Но и тут природа вносит коррективы. Естественный отбор суров. Даже из тех «везунчиков», осевших на коре прорастут очень немногие. Семя орхидеи - ничто иное, как набор одинаковых клеток. Большинство видов семян имеет запас питательных веществ или эндосперм. Орхидеи же такой особенности не имеют. Запас питательных веществ ничтожно мал и находится в зародыше. Самые мелкие семена не могут долго продержаться во время прорастания и зачастую погибают. Везет очень немногим. Если же семя все-таки проросло, то оно все равно еще очень далеко от самостоятельного растения. Это всего лишь клубнеподобное образование или протокорм. В таком состоянии зародыш способен провести пару лет.
Что же дальше? И тут начинается самое интересное. Для того, чтобы это образование смогло самостоятельно получать питательные вещества, разбивая сложные органические на более простые ему нужно заразиться грибом. Причем и тут все совсем непросто. Если будущая орхидея имеет слишком сильную иммунную систему и не способна заразиться – она погибнет. Если иммунная система слишком слаба, гриб уничтожит семя – исход тот же. Для того чтобы образовался взаимовыгодный симбиоз необходимо устойчивое равновесие, которое достигается очень непросто.
В природных условиях при помощи семенного размножения появляется не так уж и много орхидей. Ученые поражаются тем фактом, что при такой шаткой системе размножения орхидеи не вымерли совсем.
Вегетативное размножение орхидей
В естественной среде обитания существует также вегетативное размножение воздушными отпрысками, боковыми побегами, возникающими на утолщенных стеблях, цветоносах. Эти маленькие растения получили у цветоводов название «детки» орхидеи. В природе и комнатных условиях растения способны к вегетативному размножению делением взрослого куста на две части.
Выращивание орхидей из семян в домашних условиях
Вырастить этот необыкновенный цветок у себя дома – мечта многих. Способ выращивания орхидей из семян один из самых увлекательных, но, к сожалению, в домашних условиях кажется невыполнимым. Некоторые считают, что это возможно лишь в лабораторных условиях. Результаты моей научно-исследовательской работы показали, что вырастить орхидею дома вполне возможно. Для этого важно соблюдать необходимые условия, основным из которых является абсолютная стерильность процесса посева семян.
Получение семян орхидеи
Для начала мне нужно было добиться созревания семенной коробочки на цветке. Орхидеи скрещиваются при переопылении в пределах не только одного вида, но и между отдельными родами. Для опыления и последующей семязавязи я поместил поллинии с одного цветка под чашечку второго (декабрь 2015 года). В результате, на моём фаленопсисе образовалась семенная коробочка.
Созревание семенной коробочки проходило довольно продолжительное время, около 6 месяцев. Когда плод пожелтел и треснул, я срезал его с цветка, отделил пылевидные семена от семенной коробочки и поместил в холодильник, так как при комнатной температуре они быстро погибают.
Раствор питательной среды
Ученые биологи выяснили, что если посеять семена орхидей на стерильную среду, где нет никакого намека на ризоктонии грибов, но предоставить питательные элементы, то орхидея может прорасти. Таким образом, особое внимание мне следовало уделить приготовлению питательной среды для семян.
Питательная среда для орхидей должна быть стерильной, и содержать все необходимые вещества. Ее состав достаточно сложный, а его основой является агар-агар (смесь полисахаридов, добывающихся из некоторых видов морских водорослей), неорганические и органические вещества.
Для своего исследования я определил следующую рецептуру раствора питательной среды1.
|
Ингредиенты |
Количество |
|
Кипяченая вода |
400 мл. |
|
Банановое пюре |
25 мг. |
|
Агар-агар |
10 мг. |
|
Мед |
4 мг. |
|
Сахар |
4 мг. |
|
Активированный уголь |
1 таблетка |
|
Удобрение для орхидей |
3 мл. |
Агар-агар – выполняет функцию загустителя, т.е. чтобы семена не плавали в растворе, а лежали на поверхности. Его нельзя заменить желатином - не переносит стерилизации, при высокой температуре теряет свои свойства застывать в студень. По моему мнению, достойной альтернативы агар-агару пока не придумали.
Банановое пюре (фруктовая компонента питательного раствора) является источником ростовых веществ растений, а также витаминов и др. биологически активных веществ, необходимых для полноценного развития сеянцев.
Сахар нужен орхидеям по той причине, что как мы помним, своих питательных веществ у них очень мало, а для развития сеянцев необходимы простые углеводы.
Установлено, что активированный уголь способен сдерживать загрязнение - от мешанины фруктовых пюре, частичек семенной оболочки, если попадут с семенами, что может привести к замедлению роста сеянцев. Поскольку при добавлении угля этого не происходит, я включил этот компонент в рецепт питательного раствора.
Несмотря на то, что предложенная мной в данной исследовательской работе рецептура питательной среды показала хорошие результаты, я продолжаю экспериментировать, пытаясь минимизировать отрицательное воздействие некоторых составляющих раствора на семена орхидей.
Поскольку при созревании банана выделяется этилен, что отрицательно влияет на проростки, я заменил его соком алоэ, также обладающим питательными свойствами. Результат поначалу меня не устроил, так как семена орхидей, посаженные в питательную среду с бананом, росли активнее, чем семена, посаженные в среду с алоэ. Однако позднее, когда высота сеянцев (в питательной среде с алоэ) достигла 4 мм., началась стадия их активного роста. Боле того, я заметил преимущество роста орхидей в питательной среде
с алоэ – загнивших саженцев было на 40% меньше, чем в питательной среде
с бананом.
Хочу обратить внимание, что перед добавлением алоэ в питательную среду, я помести лист этого растения в морозильную камеру на 4 часа. Данная манипуляция была произведена мной для того, чтобы от резкого изменения температуры клетки листа алоэ лопнули, высвободив питательные вещества.
Технология приготовления питательного субстрата состоит из ряда пунктов:
Приготовление раствора.
Первым этапом было растворение агар-агара в кипяченой воде. Дождавшись разбухания этого компонента, добавил таблетку активированного угля и тщательно размешал. Для получения однородного бананового пюре использовал блендер. Все оставшиеся компоненты в нужных пропорциях добавил к растворенному в воде агар-агару и старательно перемешал. Кастрюлю с раствором поместил на небольшой огонь и, не переставая помешивать, довел эту жидкость до кипения, после чего снял с огня.
Стерилизация посуды.
Для проращивания семян орхидей я использовал стеклянные бутылочки из-под физраствора (0,9% водный раствор хлорида натрия). Эти емкости я тщательно вымыл, после чего провел их стерилизацию путем кипячения, дабы исключить появление в питательной среде грибка плесени или бактериального заражения.
3) Разлив питательной субстанции.
Агаровую субстанцию разлил в горячем виде: на колбу достаточно 30-50 мл раствора.
После разливания и до остывания колбы не перемещать во избежание попадания питательной среды на стенки. В противном случае это увеличит опасность заражения среды бактериями или грибком плесени. Возможно данная мера кому-то покажется излишней, однако, в моем эксперименте соблюдение всех мер предосторожности привело к положительному результату2.
Стерилизация питательной среды.
Для себя я определил в качестве обязательного еще одно условие – двухкратная термическая обработка емкостей с питательной средой.
До посадки семян я проводил стерилизацию колб с питательным субстратом 2 раза по 30 минут3.
Контроль стерильности.
После заполнения колб закрыл их пробками и оставил на контроль при комнатной температуре в слабоосвещенном месте на 4-5 дней. Данное действие необходимо для отбраковки колб с плесенью, которая может появиться даже после стерилизации. Такой субстрат для использования не годится. Через несколько дней отбираем колбы, в которых отсутствовала плесень. В моем эксперименте плесень появилась только в одной из восьми бутылочек.
Засев семян орхидеи
Засев семян также должен проходить в стерильных условиях. В этих целях мной разработан следующий способ посадки семян. Размешав семена орхидеи с перекисью водорода, набрал эту жидкость в шприц (я использовал шприц объемом 5 мл.) и, проткнув иглой шприца резиновую пробку, которой плотно закрыта бутылочка с питательным раствором, аккуратно ввёл её внутрь. В связи с тем, что используемые мной семена были достаточно мелкие, затруднений при их введении внутрь колбы через иглу не возникло. Затем, вращая в руках колбу, равномерно распределил семена по всей поверхности питательной среды. После посадки семян обмотал пищевой пленкой пробку и горлышко каждой бутылочки.
Закончив процедуру посева, поместил колбы на подносе в место с рассеянным светом при температуре не выше 25 градусов (не ниже 18).
С этого момента, а именно с 4 июня 2016 года, началось мое наблюдение за сеянцами.
Наблюдение за сеянцами
Через 3-4 недели я обнаружил, что семена разбухли, превратившись в мелкие зеленые комочки, из чего я сделал вывод, что мне удалось прорастить семена орхидеи в домашних условиях.
Получив положительный результат от своего опыта, я решил повторить посадку семян фаленопсиса. В данном случае взял семена орхидеи, которую случайно увидел на подоконнике в парикмахерской во время очередного своего визита. Этот цветок не контактировал с моими комнатными цветами, что, по моему мнению, должно было обеспечить чистоту эксперимента.
Посадка семян второго фаленопсиса была произведена по той же схеме, что и в первый раз. Семена второй орхидеи проросли через тоже количество дней, что и в первый раз.
Примерно через 2,5 месяца после посадки проросшие семена выпустили свои первые листочки4. В настоящее время, высота листочка составляет около 50 мм.
Мне известно, что проросток орхидеи растёт достаточно долго, полностью развивается примерно за 180-200 дней5, и только в возрасте от 300 дней (обычно дольше 400-500 дней в зависимости от вида) готов к пересадке
в субстрат6.
Дождавшись полноценного формирования проростков (высота листочков достигала 30 мм.) я произвел высадку орхидей в субстрат7. О готовности растения к пересадке свидетельствовали следующие признаки: пожелтение листочков, свидетельствующее об утрате питательной средой своих свойств, прекращение активного роста, полное формирование корневой системы (наличие не менее четырех корешков).
Перекрестное опыление между отдельными сортами орхидей
Результат от моей исследовательской работы воодушевил меня, наделив должным терпением и внимательностью, нацелил на усложнение задач.
Я решил продвинуться дальше в своих исследованиях.
21 января 2017 года я произвел перекрестное опыление между отдельными сортами орхидей: розовым фаленопсисом, белым фаленопсисом и белым с пурпурными точками фаленопсисом «Далматин». Посадку семян провел 12 июня 2017 года по описанной выше схеме. На данный момент все семена проросли и высажены мной (июнь 2018 г.) в субстрат.
Выращивание орхидей методом гидропоники
Гидропоника - это способ выращивания растений на искусственных средах без почвы. Питание растения получают из питательного раствора, окружающего корни.
Поскольку гидропоника позволяет создавать режим питания для корневой системы, полностью обеспечивающий потребности растений в питательных элементах, я решил применить этот способ для стимуляции роста саженцев орхидеи.
Для указанных целей я соорудил небольшую установку, состоящую
из пластиковой емкости для питательного раствора с помещенной внутрь губкой.
В емкость с питательным раствором через резиновую трубку поступал воздух посредством использования компрессора для аквариумов. Над емкостью мной была размещена ультрафиолетовая лампа для регулирования интенсивности и продолжительности освещения.
Рецептура питательного раствора для гидропоники: удобрение для орхидей (пропорции разбавления водой указаны на упаковке); янтарная кислота (небольшое количество).
Посредством разбавления водой необходимо добиться минимальной концентрации раствора во избежание ожога корневой системы.
На поверхность губки я поместил саженец орхидеи, при этом корни полностью были покрыты водой толщиной 1,5 см. Подача воздуха осуществлялась регулярно. Как мне показалось, выращивание растений этим способом менее трудоемко, чем в почвенной культуре, вода и питательные вещества расходуются экономнее.
Через неделю появились первые результаты применения гидропоники,
а именно: началось активное корнеобразование, внешний вид листьев заметно улучшился, что позволило мне прийти к однозначному выводу о сокращении срока развития растения до взрослого состояния при применении гидропоники.
Благодаря фотофиксации мне удалось закрепить наглядные результаты эксперимента (в приложении)8.
Заключение
Так ли трудно вырастить орхидеи из семян в домашних условиях?
В общем-то, нет. Если вы решите размножать орхидеи у себя дома, то всегда помните, что для их успешного выращивания одних только знаний по биологии недостаточно. Необходимо обладать такими качествами как аккуратность, переходящая в скрупулезность, внимательность, усидчивость и терпеливость.
На практике я применил асимбиотический метод размножения орхидей, при этом не ограничивался рекомендациями, данными опытными цветоводами, а по-своему совершенствовал предложенные методы.
Выполнение моей исследовательской работы заняло продолжительное время. Период, прошедший с момента первого переопыления фаленопсиса до применения гидропоники, составил более трех лет. В результате метод проращивания семян на питательных средах оправдал себя.
Этот метод подходит для выращивания растений, в семенах которых малое количество эндосперма (или вовсе отсутствует), таких как: Любка двулистная, ятрышники и т.д. Поскольку размножать краснокнижные дикорастущие орхидеи вегетативно запрещено, асимбиотический метод является предпочтительным.
Выводы
1. Изучив биологические и морфофизиологические особенности этого растения – эпифита, я узнал, что орхидеи рода фаленопсис насчитывают более сорока видов, многие их которых в той или иной степени используются как домашние растения или выращиваются в ботанических садах и оранжереях.
У взрослой орхидеи насчитывается от 6 до 10 листьев, и кроме растений с темно-зеленой листвой, можно найти разновидности не только с ровно окрашенной, но и с пестрой листвой. Фаленопсисы (PHALAENOPSIS) — самые популярные и неприхотливые в культуре орхидеи. Род включает более 70 видов эпифитных орхидей, которые произрастают
на высоте 200 – 400 м. над уровнем моря в тропических лесах от Индонезии до Австралии (в Южной и Юго-Восточной Азии, Филиппинах, Новой Гвинее, Австралии). Орхидея фаленопсис – это моноподиальное растение, медленно нарастающее в высоту. Из видов в коллекциях чаще всего встречаются фаленопсисы приятный (Phalaenopsis amabilis), Шиллера (Phalaenopsis schilleriana) и Стюарта (Phalaenopsis stuartiana). Последние два имеют пестрые листья и белые в красную крапинку цветки.
2. Ознакомившись с особенностями размножения орхидей в естественной среде обитания, я выяснил, что весь цикл развития представителей семейства Orchidaceae привязан к определенным факторам, поэтому они так уязвимы в природе. Большинство материнских растений не снабжает семена эндоспермом. Попадая в землю они нуждаются в помощи почвенных грибов. Приток углеводов извне обеспечивает прорастание и развитие побега. Есть виды орхидей, полностью перешедших на симбиоз с грибами под землей. Широко распространено вегетативное размножение воздушными отпрысками, боковыми побегами, возникающими на утолщенных стеблях, цветоносах.
3. Изучив методики семенного способа размножения орхидей в домашних условиях я использовал методику, предложенную в 1922 году доктором Леви Кнудсеном (асимбиотический метод), описанную в книге Г. Шосера, но изменил технологию приготовления питательного субстрата. Благодаря этому я получил проростки из семян, высадил их на постоянное место, применил гидропонику для стимуляции роста, а также произвел межсортовое скрещивание (получил гибриды).
4. Следующим планируемым мной этапом исследования будет применение асимбиотического метода на дикорастущих орхидеях, занесенных в Красную книгу.
Список использованных источников и литературы
1) Маккалистер Р. Самые неприхотливые орхидеи. Издательство «Кристал», 2006 г., 143 стр.
2) Хессайон Д. Всё об орхидеях». Издательство «АСТ», 2014 г., 125 стр.
3) Франк Рёлльке Орхидеи: так они растут лучше всего. Издательство «Лик-Пресс», 1998 г., 64 стр.
4) Фидлер А. Зов Амазонки. Издательство «Молодая гвардия», 1957 г., 127 стр.
5) Шосер Г. Орхидеи: выращивание в домашних условиях. Разведение и уход. Издательство «Интербук-бизнес», 1997 г., 128 стр.
6) http://www.allaboutorchids.ru
7) http://vse-sekrety.ru/732-kak-uhazhivat-za-orhideey.html- как ухаживать за орхидеей
8) http://cvetkoffclub.ukrainianforum.net/t41-topic.
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
1 Приложение 1.
2 Приложение 2.
3 Приложение 3.
4 Приложение 4.
5 Приложение 5.
6 Приложение 6.
7 Приложение 7.
8 Приложение 8.