Элективный курс по биологии "Флора Среднего Урала" (рабочая тетрадь, часть 1)

Министерство просвещения РФ

Образовательная организация:_________________________

Населённый пункт:__________________

Рабочая тетрадь

по элективному курсу «Флора Среднего Урала»

Часть I

учащегося______класса

Фамилия:________________________

Имя:____________________

Отчество:________________________

Год:____________

Территорией Среднего Урала считается Свердловская область и север Челябинской. Флора данного участка региона достаточно разнообразна. На территории произрастают лишайники, водоросли, высшие сосудистые споровые растения (мхи, папоротники, плауны, хвощи), голо- и покрытосеменные.

Отдел Цветковые считается самым многочисленным в мире. Учёными насчитывается приблизительно от 200 до 250 тысяч видов. Притом важно понимать, что количество видов не означает количество растений. Например, Смородина чёрная (Ribes nigrum) и Смородина красная (Ribes rubrum) – два совершенно разных вида и растения, которые относятся к одному роду и отделу.

Исходя из этой информации, можно сделать вывод, что больше всего на Среднем Урале распространены, конечно же, растения из отдела Покрытосеменные, которые представлены разными жизненными формами: деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, полукустарнички и травы. Последняя является распространённой на Среднем Урале.

Приблизительное количество семейств представителей цветковых составляет 103. Наиболее многочисленным являются сложноцветные, злаковые, розоцветные и осоковые, так как число видов растений, входящих в их состав, составляет более 100.

Для наглядности мы представили семейства и их количество видов в виде диаграмм (рис. 1 – рис. 3).

Рис. 1. Семейства, количество видов которых на Среднем Урале варьирует в промежутке от 50 до 250.

Рис. 2. Семейства, количество видов которых на Среднем Урале варьирует в промежутке от 20 до 50.

Рис. 3. Семейства, количество видов которых на Среднем Урале варьирует в промежутке от 10 до 20.

Список семейств, количество видов которых менее 10, также достаточно широк:

1. Горечавковые, Паслёновые, Подорожниковые, Жимолостные. Количество видов в каждом из них – 9;

2. Камнеломковые, Крыжовниковые, Грушанковые. Количество видов в каждом из них – 8;

3. Мальвовые, Маслинные. Количество видов в каждом из них – 7;

4. Ежеголовниковые, Крапивные, Толстянковые, Пузырчатковые. Количество видов в каждом из них – 6;

5. Частуховые, Кувшинковые, Истодовые, Кленовые, Брусничные, Ворсянковые. Количество видов в каждом из них – 5;

6. Маковые, Дымянковые, Льновые, Липовые, Зверобойные, Повойничковые, Кермековые, Валериановые, Тыквенные. Количество видов в каждом из них – 4;

7. Водокрасовые, Рясковые, Вязовые, Коноплёвые, Санталовые, Болотниковые, Бересклетовые, Крушиновые, Дербенниковые, Повилковые. Количество видов в каждом из них – 3;

8. Рогозовые, Наядовые, Спаржевые, Касатиковые, Хрящецветниковые, Роголистниковые, Резедовые, Росянковые, Недотроговые, Ладанниковые, Лоховые, Сланоягодниковые, Вахтовые, Ластовневые, Вьюнковые, Синюховые, Водяниковые. Количество видов в каждом из них – 2;

9. Цаникеллиевые, Шейхцериевые, Сусаковые, Ароидные, Буковые, Кирказоновые, Амарантовые, Пионовые, Барбарисовые, Белозоровые, Кисличные, Волчниковые, Хвостниковые, Кизиловые, Вертляницевые, Водолистниковые, Диапенсиевые, Адоксовые. Количество видов в каждом из них – 1.

Приблизительное количество видов растений отдела Покрытосеменные составляет 1679.

Растения многих семейств выращиваются человеком в садах и огородах. Например, всем известная Яблоня домашняя (Malus domestica), Вишня кустарниковая (Cerasus fruticosa) и Малина обыкновенная (Rubus idaeus) относятся к розоцветным. Или Паслён клубненосный, он же картофель, (Solanum tuberosum) и Томат (Licopersicon esculentum) к паслёновым. Растения семейства Злаковые выращиваются в качестве корма для скота.

Многие растения человек высаживает в декоративных целях. Например, Сирень венгерская (Syringa josikaea). В городах часто встречается такое растение, как тополь (Populus). В советское время эти деревья активно высаживались вдоль дорог. Это происходило по 2 причинам: во-первых, тополя неприхотливы и быстро растут, а, во-вторых, они являются, можно сказать, биологическими фильтрами, которые поглощают токсичные вещества, выделяемых городским транспортом.

Как уже вам известно из курса биологии, семенами, помимо цветковых, размножаются также растения отдела Голосеменные, жизненные формы которых представлены исключительно деревьями и кустарниками.

На территории Среднего Урала можно встретить 2 семейства хвойных деревьев: сосновые (Pinaceae) и кипарисовые (Cupresseae). Больше всего распространены виды первого семейства (рис. 4).

Рис. 4. Количество видов семейства Сосновые на территории Среднего Урала.

Как видим на диаграмме, чаще всего можно встретить виды родов сосна и ель. На территории Среднего Урала распространены такие виды сосен, как:

1. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris);

2. Сосна горная (Pinus mugo);

3. Сосна сибирская (Pinus sibirica). Её также называют в народе кедром, но данное мнение ошибочно. Поскольку растения рода Кедр произрастают на более тёплых территориях, например, средиземноморье;

4. Сосна Веймутова (Pinus strobus). Она встречается на Урале исключительно в посадках (в парках, ботанических садах).

Ошибочно молодые побеги сосен считаются за представителей рода Ель. На территории Среднего Урала можно встретить 3 вида елей:

1. Ель сибирская (Picea obovata);

2. Ель финская (Picea fennica);

3. Ель голубая (Picea pungens).

Виды рода Лиственница получили своё название за то, что они, аналогично растениям отдела Покрытосеменные, сбрасывают свои хвоинки с наступлением зимы. На территории Среднего Урала можно встретить всего лишь 2 представителя: Лиственница сибирская (Larix sibirica) и Лиственница Гмелина (Larix gmelinii).

Род Пихта на Среднем Урале представлен одним видом - Пихта сибирская (Abies sibirica). Из семейства Сосновые, из веток данного растения вяжутся веники для использования в бане. А пары пихтового масла оказывают положительное влияние на здоровье человека.

Семейство Кипарисовых представлено 1 родом – можжевельник, который включает в себя 3 вида:

1. Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis);

2. Можжевельник сибирский (Juniperus sibirica);

3. Можжевельник казацкий (Juniperus sabina).

Можжевельник – единственное растение отдела Голосеменные, который представлен такой жизненной формой, как кустарник. Виды этого рода могут выращиваться человеком в декоративных целях.

Помимо растений, размножающихся семенами, на Среднем Урале присутствуют высшие растения, которые размножаются при помощи спор. Они представлены 4 отделами: мхи, хвощи, папоротники и плауны.

В чём же отличия высших растений от низших? Как таковой чёткой границы нет, но тем не менее высшие отличаются по ряду признаков:

1. Тело состоит из органов (стебель, лист, корень), которые имеют тканевое строение;

2. Половые органы многоклеточные (подробнее это рассмотрим в ходе изучения курса);

3. Правильное чередование в цикле воспроизводства спорофита и гаметофита (рассмотрим детальнее данный пункт на занятиях элективного курса).

Почему же нет чёткой границы? Например, всем известный представитель мохообразных, Сфагнум, не имеет корней. А бурые водоросли (низшие растения) имеют тканевое строение.

Отдел Папоротники (Polypodiophyta) на территории Среднего Урала представлен 9 семействами, которые включают 32 вида (рис. 5).

Рис. 5. Количество видов отдела Папоротники на территории Среднего Урала.

Жизненная форма папоротников Среднего Урала – травы. Растения данного отдела выращиваются в качестве комнатных.

Отдел Хвощевидные (Equisetophyta) представлен на территории Среднего Урала 1 семейством – Хвощевидные, который включает 8 видов:

1. Хвощ полевой (Equisetum arvense);

2. Хвощ лесной (Equisetum sylvaticum);

3. Хвощ луговой (Equisetum pretense);

4. Хвощ речной (Equisetum fluviatile);

5. Хвощ болотный (Equisetum palustre);

6. Хвощ зимующий (Equisetum hyemale);

7. Хвощ камышковый (Equisetum scirpoides);

8. Хвощ пёстрый (Equisetum variegatum).

Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta) на Среднем Урале включает 4 семейства: полушниковые, плауновые, баранцовые и плаунковые. Количество видов, которые входят в данные семейства, представлены на рисунке 6.

Рис. 6. Количество видов отдела Хвощевидные на территории Среднего Урала.

Самый многочисленный отдел из высших споровых растений – моховидные (Bryophyta). Они подразделяются на 2 класса: листостебельные и печёночные мхи. Последние получили такое название за то, что в старину ими лечили заболевания печени.

Листостебельные мхи включают 31 семейство. Это приблизительно 104 вида, которые представлены на рис. 7.

Рис. 7. Количество видов листостебельных мхов, встречаемых на территории Среднего Урала.

Яркие представители листостебельных мхов: сфагнум, кукушкин лён. Суммарное количество видов листостебельных мхов приблизительно равно 104.

Как уже было сказано выше, помимо листостебельных, на Среднем Урале можно встретить также печёночные мхи, которые отличаются от первых формой тела (у последних она неправильная). Яркий пример печёночного мха – маршанция. Всего на территории Среднего Урала насчитывается приблизительно 105 видов печёночников (рис. 8).

Рис. 8. Количество видов печёночных мхов, встречаемых на территории Среднего Урала.

Помимо высших, на Среднем Урале произрастают и низшие растения, к которым ботаники относят водоросли и лишайники. По поводу последних ведутся споры. Одни учёные относят их к царству Растений, другие же придерживаются совершенно другой позиции. Аналогичная борьба взглядов ведётся по поводу такого организма, как эвглена зелёная (Euglena viridis). Ботаники относят её к водорослям, поскольку имеются хлоропласты. Зоологи считают этот организм одноклеточным животным, поскольку в отсутствии света они начинают питаться гетеротрофно, а также, в отличие от растений, способны к передвижению при помощи жгутика. Подобные дискуссии ведутся и за такой одноклеточный организм, как вольвокс (Volvox).

В водоёмах Среднего Урала можно встретить практически все пресноводные виды водорослей, но наиболее распространены представители таких отделов, как сине-зелёные (Cyanophyta), зелёные (Chlorophyta) и диатомовые (Diatomeae) водоросли.

Яркие представители:

1. Сине-зелёные – цианобактерии;

2. Зелёные – спирогира;

3. Диатомовые – пиннулярия.

Всего на территории Среднего Урала можно встретить представителей пресноводных водорослей 94 родов. Водоросли можно элементарно встретить в бочке, когда «зацветает» вода. Или же в аквариумах, но в данном случае человек самостоятельно выращивает в нём данные организмы.

Как уже было сказано выше, лишайники то относят к растениям, то нет, поскольку данный организм представляет собой симбиоз одноклеточных водорослей и грибов. Их можно встретить, например, в лесах, лесопарках, то есть там, где воздух чистый, поскольку лишайники являются индикаторами загрязнения окружающей среды. Они не переносят газов, которые выделятся транспортов в городском массиве. Достаточно большое количество лишайников можно встретить на базе загородных детских оздоровительных лагерей.

На Среднем Урале произрастают представители 26 семейств отдела Лишайников (Lichenophyta), количество видов которых представлено в виде гистограммы на рис. 9. Предположительно на территории Среднего Урала можно встретить 247 видов данных организмов. Как уже вам известно из курса биологии, по форме тела различают накипные, кустистые и листоватые лишайники. Более подробно каждый из них мы рассмотри в ходе занятий. Соотношение форм слоевищ в процентах представлено на рис. 10. Важно отметить, что существуют семейства, представители которых могут быть, например, как листоватыми, так и кустистыми, а могут быть сразу 3 формы в одном семействе.

Рис. 10. Процентное соотношение форм лишайников, произрастающих на территории Среднего Урала.

Рис. 9. Количество видов лишайников, встречаемых на территории Среднего Урала.

Несмотря на такое многообразие растений Среднего Урала, достаточно большое количество видов занесено в Красную книгу. Растения отдела Покрытосеменные и здесь занимают лидирующую позицию, поскольку это самый многочисленный отдел. В Красную книгу Среднего Урала занесены представители 42 семейств цветковых растений. Больше всего исчезающих организмов принадлежит семейству Орхидных (Orchidaceae) и составляет 33 вида (рис. 12). Есть представители, которые числятся на страницах Красной книги в единственном экземпляре. Сюда относятся такие семейства, как Луковые, Спаржевые, Буравчиковые, Ладанниковые, Молочайные, Зверобойные, Ирисовые, Ситниковые, Пузырчатковые, Льновые, Мелантиевые, Вахтовые, Кипрейные, Пионовые, Маковые, Синюховые, Рдестовые, Первоцветные, Ежеголовниковые, Крапивные, Фиалковые.

Рис. 12. Количество видов растений отдела Покрытосеменные, занесённых в Красную книгу Среднего Урала.

Отдел Плауновидные в Красной книге представлен 2 видами семейства Полушниковые (Isoеtales): Полушник озёрный (Isoetes lacustris) и Полушник щетинистый (Isoetes setacea).

Отдел Папоротниковидные. На страницы Красной книги попало 6 семейств (7 видов), которые представлены на рис. 13.

Рис. 13. Количество видов растений отдела Папоротниковидные, занесённых в Красную книгу Среднего Урала.

Моховидные в данном списке среди высших споровых растений занимают лидирующее положение. В Красную книгу было занесено 5 семейств (20 видов), которые представлены на рис. 14. Ознакомившись с информацией, которая касается высших растений, занесённых в Красную книгу Среднего Урала, можно заметить одну особенность: на 2018 год на её страницы не попало 2 отдела – Хвощевидные и Голосеменные. Отсутствуют также и водоросли.

Отдел Лишайники в Красной книге представлен 5 семействами (10 видов), которые представлены на рис. 15.

Рис. 14. Количество видов растений отдела Мохообразные, занесённых в Красную книгу Среднего Урала.

Рис. 15. Количество видов растений отдела Лишайники, занесённых в Красную книгу Среднего Урала.

Таким образом, можно сделать вывод, что Средний Урал богат представителями растительного мира. На его территории произрастает огромное количество видов с различными жизненными формами и биологическими особенностями. Немало растений попало на страницы Красной книги, и необходимо обеспечить условия для их сохранения на территории Среднего Урала. Более подробно с биологическими особенностями и представителями эндемиков нашего родного края мы будем знакомиться в ходе освоения элективного курса «Флора Среднего Урала».

Желаем успехов!

Тема: «Биологическое оборудование»

Цель занятия: познакомиться с оборудованием, которое будет использоваться при изучении курса «Флора Среднего Урала».

Задания для классной работы:

1. Гербарный материал, правила хранения и работы с образцами;

2. Микроскоп и его строение;

3. Микропрепараты и их виды;

4. Виды срезов и технологии их изготовления;

5. Предметные, покровные стёкла, пипетки, препаровальные иглы и лезвия, как оборудование для изготовления временных микропрепаратов;

6. Ступка и пестик;

7. Химическая посуда, используемая при освоении курса;

8. Химические реактивы, используемые при освоении курса;

9. Инструктаж по работе с вышеперечисленным оборудованием;

10. Инструктаж по технике безопасности.

Задания для внеклассной работы:

1. Зарисовать схему строения микроскопа и сделать обозначения;

2. Зарисовать схему изготовления поперечного среза и сделать обозначения;

3. Зарисовать схему изготовления продольного радиального среза и сделать обозначения;

4. Зарисовать схему изготовления продольного тангентального среза и сделать обозначения.

Строение микроскопа:

1 – окуляр;	6 – основание;
2 – тубус;	7 – предметный столик;
3 – винты;	8 – штатив;
4 – объективы;	9 – зеркало;
5 – револьвер;	10 – конденсор.

Схема изготовления поперечного среза:

1 – объект; 2 – лезвие (указать направление).

Схема изготовления продольного радиального среза:

1 – объект; 2 – лезвие (указать направление).

Схема изготовления продольного тангентального среза:

1 – объект; 2 – лезвие (указать направление).

Тема: «Средний Урал»

Цель занятия: познакомиться с характеристикой Среднего Урала.

Задания для классной работы:

1. Географическое положение Среднего Урала (доклад);

2. Рельеф Среднего Урала (доклад);

3. Погода и климат Среднего Урала (доклад);

4. Полезные ископаемые Среднего Урала (доклад);

5. Подземные сокровища Среднего Урала (доклад);

6. Водные ресурсы Среднего Урала (доклад);

7. Почвы Среднего Урала (доклад);

8. Фауна Среднего Урала (доклад);

9. Экологические проблемы Среднего Урала (доклад).

Задания для внеклассной работы:

1. Заполнить таблицу «Характеристика Свердловской области».

Таблица 1

Характеристика Свердловской области

Признак	Характеристика
Географическое положение
Площадь
Рельеф
Административный центр
Соседние области
Население
Погода и климат
Водные ресурсы
Полезные ископаемые
Подземные сокровища
Почвы
Фауна
Промышленность
Сельское хозяйство
Экологические проблемы

Тема: «Лихенология - наука о лишайниках»

Цель занятия: познакомиться с лишайниками и их характерными особенностями. Узнать какие виды произрастают на территории Среднего Урала.

Задания для классной работы:

1. Биологические особенности лишайников (доклад);

2. Способы размножения данных организмов (доклад);

3. Распространение лишайников (доклад);

4. Значение лишайников в природе и для человека (доклад);

5. Виды лишайников, встречаемые на территории Среднего Урала (доклады).

Практические работы:

1. Изготовить микропрепарат слоевища лишайника (поперечный срез) и рассмотреть его под микроскопом;

2. Рассмотреть гербарный экземпляр лишайников.

Задания для внеклассной работы:

1. Зарисовать строение слоевища лишайника и сделать обозначения;

2. Зарисовать внешний вид накипных, листоватых и кустистых лишайников;

3. Заполнить таблицу «Характеристика лишайников».

Строение слоевища лишайника:

1 – верхний корковый слой; 2 – клетки водоросли; 3 – гифы гриба; 4 – нижний корковый слой; 5 – ризины.

Внешний вид накипных, листоватых и кустистых лишайников:

1 – накипной; 2 – листоватый; 3 – кустистый.

Таблица 2

Характеристика лишайников

Признак	Характеристика
Строение слоевища
Форма тела
Способы размножения
Распространение
Значение в природе
Значение для человека

Тема: «Альгология – наука о водорослях»

Цель занятия: познакомиться с лишайниками и их характерными особенностями. Узнать какие виды произрастают на территории Среднего Урала.

Задания для классной работы:

1. Биологические особенности водорослей (доклад);

2. Способы размножения данных организмов (доклад);

3. Распространение водорослей (доклад);

4. Значение водорослей в природе и для человека (доклад);

5. Виды, встречаемые на территории Среднего Урала (доклад).

Практические работы:

1. Рассмотреть электронный гербарный материал водорослей (доклад).

Задания для внеклассной работы:

1. Зарисовать внешнее вид и строение спирогиры. Сделать обозначения;

2. Зарисовать внешнее строение эвглены зелёной и сделать обозначения;

3. Зарисовать внешнее строение пиннулярии и сделать обозначения;

4. Зарисовать внешний вид колонии микроцистиса и сделать обозначения;

5. Заполнить таблицу «Характеристика отделов водорослей Среднего Урала».

Таблица 3

Характеристика отделов водорослей Среднего Урала

Отдел водорослей	Характеристика	Примеры
Сине-зелёные
Зелёные
Диатомовые

Внешний вид и строение спирогиры:

А – внешнее строение водоросли; Б – строение спирогиры под микроскопом: 1 – ядро; 2 – гиалоплазма; 3 – хроматофор;

4 – оболочка клетки; 5 – пиреноид; 6 – вакуоль.

Внешний вид колонии микроцистиса:

1 – клетки водоросли.

Внешнее строение эвглены зелёной:

1 – жгутик; 2 – оболочка; 3 – сократительная вакуоль; 4 – стигма (светочувствительный зрачок); 5 – хлоропласты; 6 – ядро; 7 – цитоплазма.

Внешнее строение пиннулярии:

1 – шов; 2 – гипотека; 3 – эпитека; 4 – узелки; 5 – штрихи.