VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение семенной продуктивности и всхожести семян тюльпана Шренка на территории Новоузенского района Саратовской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Логачева А.А. 1

---

1МОУ «СОШ с. Дмитриевка Новоузенского района Саратовской области»

Требунская А.Н. 1Егорова Т.П. 1

---

1МОУ «СОШ с. Дмитриевка Новоузенского района Саратовской области»

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

По итогам мониторинговых исследований на территории Дмитриевского муниципального образования Новоузенского района Саратовской области определено более двадцати популяций Тюльпана Шренка (Tulipa schrenkii). В каждой популяции насчитывается от нескольких десятков до нескольких тысяч особей.

Выбор нами тюльпана Шренка как объекта исследования обусловлен тем, что это

редкий и исчезающий вид флоры.

Распашка участков целины, перевыпас и чрезмерный сбор этого растения, 

несмотря на то, что этот вид тюльпана включен в Красную книгу России и Красную книгу Саратовской области, ведут к снижению генетического разнообразия вида, жизненности популяций. Для того чтобы сохранить  популяции тюльпана Шренка  от уничтожения, необходимы определенные

меры, которые должны быть направлены на сохранение конкретных популяций. [1]

Актуальность: практическая реализация эффективных методов сохранение природных местообитаний тюльпана Шренка, на основе детального изучения биологических особенностей, семенной продуктивности и состояния популяций.

Цель исследований: изучить семенную продуктивность и всхожесть семян Тюльпана Шренка на территории Новоузенского района.

Задачи:

– ознакомление с современными понятиями и терминами, характеризующими плотность популяций; возрастное состояние особей популяции; семенную продуктивность;

– развитие практических навыков и умений при выполнении исследований, связанных с определением семенной продуктивности; плотности и возрастного состояния особей популяции;

-определение семенной продуктивности и качества семян Тюльпана Шренка

– развитие способностей проводить анализ и обработку полученных результатов с использованием методов статистического анализа.

Гипотеза: Если мы будем решать проблему изучения и сохранения тюльпана Шренка, то это будет способствовать не только сохранению этого уникального вида в природе, но и будет способствовать воспитанию этического отношения к природе, формированию экологической культуры.

Практическая значимость.

Исследование систем размножения растений является основополагающим направлением при мониторинге состояния популяций и ведении Красных книг, при разработке мер и методов охраны, при выборе способа сохранения и культивирования редких видов. Среди прочих показателей репродуктивного успеха вида семенная продуктивность является важнейшей.

1.Обзор литературы

Внешний вид цветка и его особенности

Тюльпан Шренка (Tulipa schrenkii) - это растение считают одним из древнейших видов тюльпанов: считается, что именно этот вид стал родоначальником большинства культурных сортов.

Свое название он получил по имени ученого-ботаника Шренка, занимавшегося изучением этого вида. Внешне тюльпан Шренка отличается скромной естественной красотой. Это небольшое растение, высота его составляет 15-40 см, на безлистном стебле располагается крупный чашеобразный бутон с яркими лепестками. У основания стебля расположены несколько темно-зеленых, слегка закрученных вокруг стебля листьев, они имеют ланцетную или продолговатую форму. Околоцветник составляют 6 небольших округлых листочков.

Одной из особенностей тюльпана Шренка является разнообразие цвета бутонов даже в одной популяции: расцветка может быть сиреневой, фиолетовой, также часто встречаются пестрые цветы с перемешанными оттенками.

Плод тюльпана – коробочка, основное цветение начинается в мае и продолжается 12-14 дней. Водной коробочке может созревать 240 семян, это способствует быстрому распространению растения на большие территории.[1]

Семенная продуктивность растений

Семенная продуктивность – один из важнейших показателей адаптации вида в конкретных условиях обитания. Различают потенциальную (ПСП) и реальную семенную продуктивность (РСП). Потенциальная семенная продуктивность – это число семязачатков, образующихся на любую счетную единицу: побег, особь. Реальная семенная продуктивность-число жизнеспособных семян, продуцируемых элементом популяции. Семенное размножение обеспечивает сменяемость поколений, которая необходима для устойчивого существования популяций растений [9]. Одним из видов, численность которого сокращается на территории Саратовской области, является тюльпан Шренка.

Исследование семенного размножения является научной основой сохранения и мониторинга редких и нуждающихся в охране видов растений. Семенная продуктивность зависит от комплекса абиотических и биотических факторов: способа и условий опыления, наличия фитофагов, метеорологических условий и др., что приводит к ее значительной изменчивости. Семенная продуктивность имеет большое значение для характеристики биологических особенностей вида, является одним из показателей, по которому судят о перспективах вида в природе. [10]

1.3.Климатическая характеристика мест произрастания тюльпанов

Микрозону характеризует резко континентальный, засушливый климат. Он отличается высокой испаряемостью и недостаточным количеством атмосферных осадков, низкой относительной влажностью воздуха, резким колебанием температуры воздуха и почвы. С мая по сентябрь испаряемость почти в 3 раза превышает выпадающие за это время осадки. Характерен быстрый переход от весны к лету. Переход от зимних отрицательных температур к положительным весенним завершается быстрее, чем от летних к зимним. Как показывают среднемноголетние данные, весной идет быстрое нарастание температур.

Для этой микрозоны характерны холодная малоснежная зима, короткие весна и осень, жаркое сухое лето. Количество осадков невелико, оно резко колеблется, в среднем 230-255мм.[4]

Материал и методика исследования

Популяции тюльпана Шренка были описаны на территории Новоузенского района. Исследования проводились в 2018г. Опыты проводились на 5 площадках, площадью по 1 кв.м. (1×1) каждого исследуемого участка.

В своих исследованиях использовали: количественный и глазомерный методы учета и геоботаническое описание.

3. Результаты собственных исследований

В качестве объектов исследования выбраны две популяции Тюльпана Шренка. Одна расположена на территории ООПТ «Куриловская тюльпанная степь», другая на крутом остепенённом склоне холма, на левом берегу р. Большой Узень в районе села Дмитриевка (Фото1-2)

На каждом участке проводились следующие виды работ:

определение плотности популяций;

определение возрастных состояний особей популяции;

определение семенной продуктивности;

3.1. Плотность популяции

Плотность популяции определяли подсчётом числа особей в расчёте на единицу площади-1 кв.м. (1×1).По плотности популяции можно судить о степени благоприятности её местообитания. (Фото 3-4)

Таблица 1. Краткая характеристика популяций Тюльпана Шренка

По плотности растений популяция-1 в окрестности ООПТ характеризовалась существенно более высокой плотностью растений, чем популяция на склоне берега реки Большой Узень. Доминатами травостоя популяци-1 являются Тюльпан Шренка, пырей ползучий, типчак степной, ковыль перистый, молочай волнистый, малабайла душистая.[5]

В популяции -2 - Тюльпан Шренка, полынь Лерха, типчак степной, житняк гребневидный. Популяция -2 находится фактически на берегу часто посещаемого пруда в непосредственной близости от районного центра. Вероятно, именно фактор прямого антропогенного воздействия и чрезмерного выпаса мелкорогатого скота (овцы, козы) являются основной причиной низкой плотности растений в популяции 2 .

3.2 Определение возрастных состояний особей популяции

Для определения возрастного состояния особей в каждой популяции закладывали пять пробных площадок площадью по 1 кв.м. (1×1) каждого исследуемого участка. [6]

В наших исследованиях отмечали 3 возрастных состояния особей тюльпана Шренка: ювенильные-один узкий маленький лист, виргинильные – один большой широкий лист, генеративные – особи имеют цветонос с листьями. Возрастной состав популяций нормальный, где представлены все возрастные

 особи - от подроста до взрослых.[10] (Фото 5)

Разнообразие состава популяций растений связано:

1.Со способностью семян прорастать не сразу и длительно сохранять свою 

жизнеспособность;

2.Способностью многих растений длительное время пребывать в ювенильном 

или прематурном состоянии (т.е. не переходить к цветению и плодоношению);

3.Способностью взрослых растений длительное время переносить неблагоприятные условия произрастания, не отмирая.[10]

Таблица 2.Возрастное состояние особей в популяции

3.3 Определение семенной продуктивности и всхожести семян в популяциях

Определение семенной продуктивности проводили путём прямого подсчёта и взвешивания.[6]

Изучение семенной продуктивности тюльпана Шренка, в естественных местообитаниях было проведено в 2018г. Этот год по своим погодным условиям явился аномальным длянашей местности и отличался высокими температурами и незначительным количеством осадков в летние месяцы. Семенная продуктивность определяласьв двух популяциях. Одна популяция расположена на территории ООПТ «Куриловская тюльпанная степь», почва светло - каштановая, травостой загущен. Другая занимает крутой остепненный склон холма, на левом берегу р. Большой Узень. Почва светло- каштановая солонцеватая, травостой разреженный, низкорослый, низкая сомкнутость.[7]

Для определения семенной продуктивности были взяты зрелые нераскрывшиеся плоды. (Фото 6) Тюльпан Шренка относится к числу видов, у которых количество семязачатков в гинецее изменяется в широких пределах.

За элементарную единицу у таких видов принимают плод. В каждой популяции определяли потенциальную семенную продуктивность (общее количество неразвившихся семязачатков и семян в плоде) и реальную семенную продуктивность (количество выполненных семян)[3]

Семенная продуктивность учтена в 1популяции - у 20 особей, во 2 популяции-у 10 особей. Для полного созревания коробочку каждой особи поместили в бумажный конверт, чтобы учесть все семена. (Фото 7) После полного созревания изучили внешнее строение семян и сделали подсчёт семян в каждой коробочке. (Фото 8-9)

Семена тюльпанов плоские, округло-треугольной формы. Размер семян 3 -4 мм. Окраска семян коричневая. Здоровые жизнеспособные семена гладкие, блестящие, в них хорошо виден палочковидный зародыш. Семена расположены горизонтально и уложены друг на друга, образуя, как правило, шесть столбиков. Количество семян в коробочке от несколько десятков до нескольких сотен.

Чтобы выявить всхожесть семян мы заложили опыт: в 6 чашках Петри, заполненных прокалённым песком, высеяли по 30 штук семян тюльпана. (Фото 10) Семена тюльпана предварительно стратифицировали в холодильнике в течение 30 дней. Затем чашки Петри с семенами поместили в холодную комнату при температуре +5С. (Фото 11) Песок постоянно увлажняли. В течение 20 дней в чашках появились от 2х до 7 всходов. Через 28-30 дней семена проросли во всех чашках. В чашках появились от 18-ти до 20 всходов. (Фото 12)

Таблица3. Семенная продуктивность и всхожесть семян в изученных популяциях Тюльпана Шренка [9]

Высокая семенная продуктивность и высокая всхожесть выявлена у растений 1 популяции ООПТ «Куриловская тюльпанная степь», и 2 популяции на крутом склоне холма на левом берегу р. Большой Узень.

Данные опытов Бочанцевой (1960), говорят о разнокачественности семян 

исследованных видов тюльпанов. Одни из них в природе при повторяющихся 

оттепелях, засухах и морозах ускоряют прорастание, а другие, наоборот, 

тормозят, обеспечивая большую растянутость прорастания и возможность появления части всходов лишь через год.

Приспособленность семян к изменению особенностей прорастания в разные годы с различным режимом способствует сохранению вида. Темпы прорастания семян 

и количество всходов определяются всем ходом погодных условий данного года.

ВЫВОДЫ

1.Популяции тюльпана Шренка относится к злаково-разнотравному сообществу 

на светло-каштановых почвах. 

2. По плотности растений популяция-1 в окрестности ООПТ характеризовалась существенно более высокой плотностью растений, чем популяция на склоне берега реки Большой Узень. Фактор прямого антропогенного воздействия и чрезмерного выпаса мелкорогатого скота (овцы, козы) являются основной причиной низкой плотности растений в популяции - 2.

3.Возрастной состав популяций нормальный,   в нём представлены все возрастные особи - от подроста до взрослых.

 В ювинильном – 19(21%), виргинильном – 36(36%) и генеративном41(43%) состояниях(1П), ювенильных особей –13 (30,5%), виргинильном -21(48,5%)  и 

Г енеративном - 9 (21%)состояниях(2П).

4.Количество семян в одной коробочке у особей тюльпана в 1 популяции 

колеблется от 222 ± 9 , во 2популяции 219 ± 11.

5.Семена тюльпана  прорастают при температуре +5 С. Средняя всхожесть 

семян, стратифицированных в течение 30 дней, составила от 69,2 до 72,3% .

Заключение

Семенная продуктивность в естественных фитоценозах позволяет судить о степени адаптации растений к условиям местообитания. Высокие значения показателей плодо- и семяобразования в исследованных популяциях указывают на достаточно хорошую приспособленность Тюльпана Шренка и на значительную степень соответствия экологических условий местообитания биологическим требованиям вида.[9]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Биология и ритмы развития тюльпана Шренка. Элиста, 2005г. с. 46-50

Бочанцева З.П. Тюльпаны. – Ташкент, 1962. – 394 с.

Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений //Бот.журн., 1974.-Т. 59,№6.-С. 826-831.

Демин А.М., Макарцева Л.В. География Саратовской области. Саратов, 2008,- 334с.

Радыгина В.И. Определитель растений Саратовской области. – Саратов: изд-во «И.П. Баженов», 2009г.-248с.

Журнал «Биология в школе», №8 -2000г., №3 – 2001г.

«Методы геоботанических описаний».

Злобин Ю. А. Структура фитопопуляций /Успехи современной биологии, 1996. – Т. 116, № 2. – С. 133-146.

Злобин Ю.А., Скляр В.Г., Клименко А.А. Популяции редких видов растений: теоретические основы и методика изучения. - Сумы: Университетская книга, 2013. - 439 с.

Петрова Н.А., Кашин А.С., Шилова И.В. Семенное возобновление тюльпана Шренка в естественных ценопопуляциях Саратовской области XIII Международная научно-практическая конференция (интернет ресурс).

Работнов Т.А. Вопросы изучения состава популяций для целей фитоценологии //ж. Проблемы ботаники. Т.1. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1950. – С. 465 – 483.

ПРИЛОЖЕНИЕ