Конкурсная работа на районный "Конкурс юных исследователей окружающей среды"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЛЮБИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

Исследовательская работа

Номинация «Ботаника и экология растений»

(Исследование флоры и растительности)

Тема: Растения гидрофиты, видовой состав, приспособление растений к условиям обитания в нашей местности.

Автор проекта:

КУЗНЕЦОВА Карина

Валерьевна- обучающаяся 11 класса

Руководитель: Молодцова

Валентина Владимировна учитель географии-биологии

2021 г.

Содержание

1Введение………………………………………………………………………3

1.1 Общая характеристика гидрофитов в водоёмах……………………..4

2. Методика исследования…………………………………………….............7 3.Результаты исследования……………………………………………………7

3.1Сведения о реке Полная…………………………………………………7

3.2Виды гидрофитов, которые произрастают в реке Полная……………7

4. Вывод………………………………………………………………………..10

5.Заключение………………………………………………………………….11

6.Список литературы………………………………………………………….12

7.Приложение…………………………………………………………………..13

1. Введение

Особый тип экологических сообществ представляют реки, озёра, водохранилища и болота. Каждый водоём имеет различный тепловой режим, глубину, текучесть и застойность, рельеф дна и грунт. Даже в одном и том же водоёме отдельные участки отличаются друг от друга и образуют экологические ниши для разнообразных водных обитателей флоры и фауны. Растительность в зависимости от глубины располагается поясами и обеспечивает животным газовый состав воды, служит им кормом, защитой и украшением. Водная растительность пресных водоёмов состоит из значительного числа широко распространённых плавающих и прикреплённых форм.

Прибрежно-водные растения занимают особое положение в системе растительного мира благодаря своим морфологическим особенностям, главными из которых является следующие:

- широкая экологическая амплитуда;

- большинство водных растений – многолетние;

- разнолистность;

- слабое развитие механической и проводящей тканей, наличие аэренхимы и воздушных полостей;

- слабое развитая корневая система;

- наличие хролофила в эпидермисе;

- вегетативное размножение.

     Значение и роль прибрежно-водных растений велики. Прежде всего, это пищевой ресурс и местообитание многих животных. Макрофиты используются в качестве промышленного сырья, корма для сельскохозяйственных животных и домашней птицы. Кроме того, среди них много лекарственных и используемых в пищу человеком растений. Заросли прибрежно-водных растений – мощный очистительный фактор, защищающий водоемы от многих органических и минеральных загрязнителей. Не последнюю роль прибрежно-водные растения играют в биоиндикации качества воды.

Цель работы - изучение прибрежной и водной растительности реки Полная. Выявить на конкретных примерах приспособления к среде обитания у растений гидрофитов нашей местности.

Для достижения цели я поставила перед собой следующие задачи:

1.Выбрать объекты исследования.

2. Установить видовой состав прибрежно-водной растительности. Определить особенности среды обитания каждого объекта.

3.Выявить черты приспособленности объектов к среде их обитания.

4.Оценить экологическое состояние реки при помощи индикаторов.

Актуальность: Важнейшей задачей природоохранной деятельности в

современном мире является сохранение биоразнообразия на Земле, поэтому

исследования флоры родного края становятся как никогда актуальными.

Сохранение разнообразия живых систем на Земле- необходимое условие выживание человека и устойчивого развития цивилизации.

Объект исследования: прибрежная и водная растительность реки Полная.

1. 1. Общая характеристика гидрофитов в водоёмах.

Водная среда существенно отличается от наземной. В ней особый температурный и световой режимы, другие газовый и минеральный составы, иная плотность среды.

В водоёме всегда меньше света, чем на суше, так как часть солнечный лучей отражается от водной поверхности, другая — поглощается её толщей. Интенсивность проникающего в водоём света зависит от прозрачности воды. Так, в океанах с большой прозрачностью на глубину 140 м попадает 1% радиации, а в небольших озёрах с мутной водой на глубину 2 метра — десятые доли процента. С глубиной изменяется и спектральный состав света. В глубокие слои воды доходят в основном зелёные, а ещё глубже — синие и фиолетовые лучи. Погружённым растениям приходится приспосабливаться не только к недостатку света, но и к изменению его состава путём выработки дополнительных пигментов. Известно, что водоросли, обитающие на разных глубинах, имеют различную окраску: в мелководных зонах преобладают зелёные водоросли, в более глубоких встречаются бурые, а ещё глубже обитают красные водоросли. В малопрозрачных водах растения встречаются в основном в поверхностных слоях, а в водоёмах с прозрачной водой — на глубине до 100 м и более.

Важный фактор в жизни водных растений — содержание в воде кислорода. Он поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. В воде обычно мало кислорода, особенно на дне водоёма, где вода не перемещается течениями, поэтому у водных растений во всех органах развита система воздухоносных полостей.

Минеральные соли, необходимые для питания растений, содержатся в воде в незначительных количествах. Они поглощаются всех поверхностью погружённых растений, или их частей. Для поглощения водными растениями растворённых газов и минеральных веществ необходима большая поверхность контакта с водной средой. Поэтому листья водных растений, погружённые в воду, сильно рассечены на узкие нитевидные доли, пузырчатка обыкновенная , или имеют очень тонкую просвечивающую пластинку. У них совершенно не развита кутикула и нет устьиц. У некоторых погружённых растений корни редуцированы, у других они развиты слабо и не играют существенной роли в поглощении питательных веществ. Корни укореняющихся гидрофитов слабоветвистые, без корневых волосков. Вместе с тем, ряд видов имеют толстые и прочные корневища, которые играют роль «якоря», хранилища запасных веществ и органа вегетативного размножения.

У растений, частично погружённых в воду, хорошо выражена разнолистность — различие строения надводных и подводных листьев на одном растении. Первые имеют черты, обычные для листьев наземных растений, вторые — рассечённые или очень тонкие листовые пластинки.

Вода отличается от воздуха большей плотностью, что отражается на строении тела гидрофитов. У них сильно редуцированы механические ткани, поскольку растения поддерживаются самой водой. Механические элементы и проводящие пучки часто располагаются в центре стебля или листового черешка, что даёт способность изгибаться при движении воды.

Погружённые гидрофиты обладают хорошей плавучестью, которая создаётся как специальными приспособлениями (воздушные камеры, вздутия), так и увеличением поверхности тела.

Температурный режим в воде отличается меньшим притоком тепла и большей стабильностью. Вода медленно нагревается и остывает, и это отражается на развитии растений: гидрофиты весной пробуждаются значительно позднее, чем сухопутные растения. Суточные и годовые колебания температуры меньше, чем на суше. Температура не опускается меньше, чем +4 °C.

Водная среда создаёт специфические условия и для семенного размножения растений. Пыльца некоторых гидрофитов переносится с помощью воды. Большую роль вода играет и в распространении плодов и семян, которые у многих водных растений обладают способностью долгое время оставаться на поверхности воды.

Водная среда обусловливает специфику перезимовки растений. У многих гидрофитов образуются особые органы вегетативного размножения в виде зимующих почек, называемых турионами. Осенью эти почки, тяжёлые от накопившихся в них за лето питательных веществ, опускаются на дно. Весной почки прорастают и дают начало новым растения. Многие водные растения зимуют в виде корневищ, находящихся на дне водоёма.

Наша планета покрыта водой более, чем на половину, а потому и существуют водные растения. К ним относятся гидрофиты, прикрепляющиеся корнями ко дну водоёма, и плестофиты, у которых корней вообще нет.

Гидрофиты – это растения водных местообитаний. В широком смысле гидрофиты - это и водоросли, эволюция и существование которых постоянно связаны с водой, и высшие растения, освоена вторично.

Однако по традиции в группу гидрофитов объединяют макрофиты, то есть высшие водные растения. В морях мало, а пресноводная растительность разнообразна.

Гигрофиты можно разделить на несколько групп.

1)Гидатофиты (полностью погружённые под воду растения).

2)Аэрогидатофиты (растения с плавающими листьями).

Жизнь в воде обеспечила растения огромными тонкими листьями, а иногда членением пластинки листа на участки, которые напоминают нити. Многие виды характеризуются гетерофиллией- образуют листья разного строения в зависимости от среды их образования. У некоторых гидрофитов одновременно развиваются воздушные, плавающие и погружённые в воду листья. Для гидрофитов, испытывающих затруднения с газообменом, характорны листья с увеличенной поверхностью, часто сильно рассечённые.

Для гидрофитов характерно слабое развитие механических тканей, центральное положение которых в стебле обеспечивает эластичность и прочность в условиях постоянного изгибания текущей воды. В них развита система межклетников, обеспечивающих снабжение кислородом погружённых в воду органов. Кроме того, эти полости обеспечивают плавучесть стеблей и листьев. Для многих гидрофитов характерно слабое развитие корневой системы, что связано со способностью всасывать воду всей поверхностью тела. Основная роль корней- закрепление растений в грунте, а насасывание ими растворов идёт слабо. Поэтому элодея, например, может развивать корни, а может обходиться без них. Корневища некоторых гидрофитов играют роль запасающих органов и обеспечивают вегетативное размножение.

Недостаток в водоёмах минеральных веществ и света затрудняющий фотосинтез способствует возникновению растений хищников, питающихся мелкими водными организмами. В России в водоёмах распространены 8 видов пузырчаток и альдрованда. Пузырчатки получили своё название по ловчим пузырькам, имеющим «ротовое» отверстие с волосками и щетинками по краям. От верхнего края пузырька отходит эластичный клапан, выделяющий приманки для мелких животных, личинок насекомых, рачков, червей, инфузорий. Если жертва попала в пузырёк, клапан захлопывается. Продукты пищеварения поглощаются всасывающими клетками.

Гидрофиты могут накапливать в своём теле разные минеральные вещества, концетрация которых иногда в тысячи раз больше, чем в окружающей воде. Например, элодея накапливает в клетках углекислый кальций. Такое избирательное накопление изменяет среду обитания: кислотность, солевой состав и другое.

Для растений, жизнь которых связана с обводненными место-обитаниями , характерна гидрохория- распространение плодов и семян с помощью воды. Кувшинки ,виктория, эвриала имеют на семенах губчатые мешковидные выросты, играющие роль поплавков. Лишь после их разрушения семена опускаются на дно и прорастают. Крупные плавучие плоды и семена имеют многие обитатели тропических морских побережий и мангровых зарослей. Семена некоторых лютиков, растущих на болотах и в ручьях, имеют под эпидермой плавательный пояс из крупных опробковевших воздухоносных клеток. У болотных осок семена заключено в заполненные воздухом мешочки. У калужницы болотной семена приобретают плавучесть при разбухании. А плоды кокосовой пальмы содержат обеспечивающий плавучесть воздух и запас воды для зародыша, что позволяет им разноситься морскими течениями на тысячи километров, не теряя всхожести в течение месяцев. Среди водных растений есть полезные, у которых в подземных органах- корневищах- очень много крахмала. Корневища сусака зонтичного, рогоза широколистного, стрелолиста обыкновенного, камыша приморского- легко доступный ценный источник питания. Человеком употребляются издавна в пищу семена водяного ореха, зерновки манника.

Семена и плоды многих водных растений служат кормом для некоторых птиц. Отмершими остатками водных растений часто питаются беспозвоночные животные, служащие пищей рыбам.

Водные растения играют важную роль в очищении водоёмов, хотя иногда в связи с быстрым распространением при размножении, сорничают и сами могут быть вредными при сильном разрастании их в водоёмах и особенно в водохранилищах.

Скошенные водные растения иногда употребляются на корм скоту или на удобрение. Многие водные растения разводят в аквариумах.

2. Методика исследования.

Сроки проведения исследования:

1 этап - подготовительный: январь-март 2021 г.

2 этап – основной: апрель - август 2021г.

3 этап – заключительный: сентябрь 2021 г.

Основные методы исследования: работа с разнообразными источниками информации, анализ материалов, наблюдение за растениями-гидрофитами, описание растений, оформление результатов.

2. Результаты исследования

2.1Сведения о реке Полная

Территорию Медвенского района пересекают реки Полная и Реут. Река Полная- равнинная река. Она является левым притоком реки Сейм , на расстоянии от устья 612 км. Длина реки Полная 59 км, площадь бассейна 600 км кв ,ширина русла от 2 до 5-6 метров, течёт с запада на восток. Тип питания смешанный, преимущественно снеговой, с весенним половодьем. В последние несколько десятилетий половодье стало проявляться в значительно меньшей мере. В водоёме растёт много гидрофитов: рогоз широколистный, тростник обыкновенный, нимфея, кубышка желтая, ряска. Этот перечень растений можно увидеть не в каждой реке. Эти растения показатель чистоты водоёма.

2.2Виды гидрофитов, которые произрастают в реке Полная

Рогоз широколистный (фото1)

Семейство Рогозовые. Это многолетние, воздушно-водные, травянистые растения. Имеют цилиндрический прямой, крепкий стебель, высота которого достигает 80-200 см. Корневище толстое, ветвистое, от него отходят корни двух видов. Одни – сильно разветвленные, тонкие, которые находятся в воде, и всасывают из нее питательные вещества. Другие – закрепляясь к береговой части водоема, всасывают питательные вещества из почвы.

Хорошо растет на илистых, песчаных или влажных, глинистых почвах. Не может расти на засоленных почвах, а также не переносит длительного высыхания. Рекомендуется высаживать как прибрежные растения для пруда, для образования участков зарослей в прибрежной зоне водоемов. А также для декорирования небольших искусственных водоемов. В старину полые стебли Рогоза использовали как дудочки. Имеются разновидности Рогозов: Рогоз малый, Рогоз узколистный.

Длинные, изящные, мечевидные, вверх направленные, в ширину около 2 см листья, сосредоточены у основания стебля. Имеют винтообразно-скрученные листовые пластинки. Листовые пластинки, стебли, корневища и корни растения имеют сложную систему тонких воздухоносных каналов, через которые в ткани листьев и подземные органы растения поступает необходимый для дыхания воздух.

Цветки Рогоза широколистного расположены на длинных цветоножках. На верхушке стебля собраны в плотные, коричневого цвета с бархатной поверхностью початки цилиндрической формы. Початок – это скопление несозревших плодов растения. Длина его около 30 см, ширина – 2,5 см. Цветет растение в июне-июле. Плоды – мелкие, односемянные, веретенообразной формы. Имеют пучки тонких, длинных волосков. Размножается растение семенами и вегетативно.

 Семейство Злаковые. Это многолетний злак, высота которого достигает 3-4 м. Имеет сильноветвистое длинное узловатое, толстое, ползучее корневище. Прямой стебель имеет многочисленные облиственные до верхушки узлы.

После цветения он становиться деревянистым, приобретая большую прочность, оставаясь при этом довольно гибким.

Плоские листовые пластинки, как и у всех злаковых – плотные, жесткие, по краям довольно острые, режущие. Соцветия – густые метелки пирамидальной формы, длина которых – 20-40 см, расположены на верхушке стебля. Соцветие в начале цветения – красновато-фиолетового цвета, желтого – к осени. Соцветие состоит из множества отдельных колосков, в которых содержатся торчащие наружу длинные волоски. Поэтому растение кажется пушистым. Цветет ежегодно в июне-июле. 

Так как толстое, ползучее корневище занимает довольно большие площади, плоды у Тростника обыкновенного образуются редко. Плод – зерновка, получившая от цветка часть оси колоска с волосками. Размножается растение семенами (редко) и вегетативно. Почвы для роста и развития могут быть илистые, песчаные, торфяные. Высаживают Тростник обыкновенный как прибрежные растения водоемов, для озеленения прибрежных их зон. Кроме того, Тростник стоек к засолению воды.

Тростник обыкновенный имеет практическое применение: его стебли служат покрытием для крыш; из них изготавливают различные плетеные изделия, можно вырабатывать и бумагу. Растение, скошенное до цветения, является любимым кормом коров и овец. Издавна стебли этого растения использовались для изготовления тростей.

Кувшинка белая (Нимфея) 

Кувшинка белая — многолетнее водное растение. Корневище — длинное, горизонтальное, разветвлённое, толстое тёмно-бурое, покрытое остатками черешков листьев. Листья плавающие, округлые или сердцевидные, в диаметре до 20—30 см, тёмно-зелёные сверху, красновато-фиолетовые снизу. Черешки листьев уходят под воду, иногда на значительную глубину. Бывает, что мелкие водоёмы, в которых растёт кувшинка белая, высыхают, и тогда плавающие листья с длинными гибкими черешками отмирают. Но через некоторое время на корневище появляются маленькие листья на крепких прямостоящих черешках. Цветки одиночные крупные, 5—20 см в диаметре, слабо ароматные, плавающие, с белыми лепестками, постепенно переходящими в тычинки. Чашелистиков три—пять, зелёных. Основание чашечки округлое. Пестик один, с сидячим многолучевым плоским жёлтым рыльцем. Гинецей синкарпный, с полунижней завязью. Цветение начинается с середины лета и продолжается до осени. Корневище кувшинки белой содержит много питательных веществ: крахмала, белка и сахара. В корневище растения содержится много дубильных веществ, предохраняющих его от гниения в воде.

Урожайность сухих корневищ в сообществах, где господствует кувшинка.

Молодые корневища кувшинки белой на Кавказе идут в пищу в жареном или варёном виде. Из сухих корневищ можно делать муку. Корневищами можно окрашивать ткани в чёрный и коричневый цвет. Корневища входят в состав сбора Здренко, назначавшегося раньше при раковых заболеваниях.

Семена содержат дубильные вещества и алкалоиды, могут быть использованы как заменитель кофе.

Кубышка жёлтая(кувшинка жёлтая) (фото 3) .

Многолетнее водное растение; вид рода Кубышка семейства Кувшинковые.  Корневище жёлто-зелёное горизонтальное, толстое, мясистое, толщиной 3—10 см, покрыто ромбовидно-округлыми рубцами от опавших листьев. Нижние листья подводные, на коротких черешках, тонкие, полупрозрачные, с волокнистыми краями. Плавающие листья яйцевидные, на длинных трёхгранных черешках. Листовые пластинки круглые или сердцевидно-овальные, кожистые, светло-зелёного цвета. Ширина листовой пластинки 15—19 см, число главных жилок 21—24. Цветки плавающие одиночные, верхушечные, жёлтого цвета, диаметром 4—6 см, с запахом алкоголя для привлечения опылителей (иногда возможно самоопыление). Пестик созревает раньше тычинок. Чашечка состоит из пяти — шести чашелистиков, снаружи окрашенных в зелёный, внутри — в жёлтый цвет. Лепестки обратно-серцевидные, с медовой ямкой на наружной стороне, примерно на треть короче чашечки, количеством 15—20. Пыльники продолговато-линейные, жёлтые, прикреплены к цветоложу. Завязь овально-коническая, с расширенным рыльцем. Диаметр рыльцевого диска 9—11 мм, число лучей рыльца 10—20. Форма края рыльцевого диска цельная. Цветение в июне — сентябре. Плоды гладкие, много гнёздные, длиной 4—5 мм, созревают на поверхности воды. Плод — яйцевидно-коническая коробочка с многочисленными семенами. Развитие в воде, созревание в августе — сентябре.Размножение семенное и вегетативное.

Ряска(Фото 4)

Многолетнее растение, которое относится к семейству ародные. Она имеет такие синонимичные названия как лягушачья дерюжка или байрута и представляет собой крошечный плавучий вид, который примечателен тем, что является одним из самых маленьких цветущих водорослей в мире.

Его можно найти почти в каждом типе водной среды. В болотах и прудах, где вода почти полностью неподвижна, ряска может быстро заполнить всю поверхность. Если разрешить полностью затянуть поверхность воды, это приведёт к недостатку кислорода и гибели крупной рыбы.

Зелёная ряска состоит из крошечных светло-зелёных круглых листьев, плавающих на поверхности воды, длинно не более 0,2-0,3см. Единственный корень, называемый рулеткой, висит под каждым листовым телом. Корни часто соприкасаются друг с другом, образуя плотный коврик. Летом в мешочках появляются крошечные, едва заметные цветы овальной формы. Каждый цветок производит плод, а из каждого плода получается от одного до трёх семян. Растение не делится на стебли и листья, но образует плоские, блестящие и зелёные диски- тело. Оно производит маленький корень. Крошечные цветки состоят из двух тычинок и одного фруктового листа.

Плавающая ряска растёт в стоячей воде, на солнце или полутени. Водоросль не выживает в полной тени. Мы часто можем встретить вид в воде с высоким содержанием азота и фосфатов. При достижении низких температур дерюжка образует почки, которые погружаются в воду и остаются бездейственными до наступления весны.

4. Вывод

Исходя из целей и задач, которые были поставлены в исследовательской работе, рассматривая приспособления у отдельных видов растений, я сделала выводы:

1.Каждое растение приспосабливается к определенным условиям обитания

2.Все приспособления носят относительный характер, то есть они помогают организму выжить лишь в данных конкретных условиях. При изменении же этих условий приспособление может стать бесполезным или даже вредным.

3. Все приспособления возникают в ходе эволюции в результате естественного отбора.

4. Знание особенностей растений позволяют нам сохранить их видовое разнообразие.

Таким образом, приспособленность - это свойство организмов приобретать качества, которые позволяют выжить в определенных условиях среды.

5. Заключение

Водные растения- это довольно интересная часть флоры. Приспособиться к жизни в водной среде сложно, но им удалось это сделать. У таких растений плохо развита корневая система, а размножаются они вегетативно. Есть даже те, которые могут опыляться под водой. В целом это однодольные, которые нравятся птицам и иногда идут на корм скоту. Есть растения ,которые показывают уровень чистоты водоёма, например кубышка, кувшинка, нимфея. Водные растения отлично подходят для разведения в аквариуме.

Но жизнь растений зависит не только от окружающей среды, но и от человека. Пребывание его к водоёмам ухудшает их уровень жизни, так как он загрязняет прибрежные территории. Нужно, прежде всего внимания человека к природе.

Бурное развитие промышленности привело к значительным нарушениям гармонии в отношениях человека с окружающей средой. Отрицательное антропогенное воздействие на водные экосистемы оказывает влияние и на прибрежно-водную растительность. Массовое использование водоемов населением во время отдыха приводит к механическим повреждениям растительности.

6. Список литературы:

- Александрова В. Д. Динамика растительного покрова.

- Алексин О. А. Основы гидрохимии.

- Богдановская-Гиэнев И. Д. Водная ростительность.

- Кудряшов Л. В. Ботаника с основанием экологии.

- Горышина Т. К. Экология растений.

- Крафтс А. Вода и её значение в жизни растений.

Интернет источники:

- http://www/botanichka.ry/blog.

- http://www.7dach.ry

- http://www.prodindustry.ry

- http://www.promgidroponica.ry

- http://growhead.com/

Приложение.

(Фото 1) Рогоз

(Фото 2) Тростник

(Фото 3) Кубышка жёлтая(кувшинка жёлтая)

(Фото4) Ряска

17