Экология растений учебно-методическое пособие к образовательной программе

Примером ПАВ, широко применяемых человеком, является любой стиральный порошок. Его появление в природе небезразлично для живых организмов, обитающих в водной, наземно-воздушной средах и почве.

1. 
   Приготовить несколько растворов порошка различной концентрации
   
   1. 
      для этого на технических весах взвесить 1 г порошка и растворить его в 1 л воды – концентрация 0,1% (раствор исходный, № 1)
      
   2. 
      исходный раствор разбавить в десять раз:
      

3. 
   раствор № 2 разбавить в десять раз:
   

4. 
   раствор № 3 разбавить в 10 раз:
   

2. 
   Взять 4 банки, на дно поместить одинаковые по размерам куски ткани или бумаги, маркером на стенке обозначить номер.
   

в банке 2 – раствором № 2 (концентрация 0,01%)

в банке 3 – раствором № 3 (концентрация 0,001%)

в банке 4 – раствором № 4 (концентрация 0,0001%)

3. 
   В каждую банку поместить по 25 крупных семян или 50-100 мелких.
   
4. 
   Закрыть банки крышками и оставить для прорастания семян при комнатной температуре. Бумагу в банках следует поддерживать влажной постоянно, добавляя необходимое количество воды.
   
5. 
   Количество и % проросших семян просчитывают ежедневно, данные вносят в таблицу
   

6. 
   В конце опыта измеряют длину корня, длину стебля проростков, заполняют аналогичные таблицы, отмечают цвет семядолей и стеблей, делают выводы.
   

Все метамерные органы растений реагируют на загрязнение сре­ды или абиотические факторы. Ростовые процессы у растений вклю­чают в себя множество подпроцессов и фактически являются суммирующими. Растения подвержены очень большой изменчиво­сти (особенно размеры листьев) и диапазон их нормы реакции очень широк. Так, размеры листьев могут сильно увеличиваться после обрезки деревьев, т.к. приток пластических веществ и фитогормонов из корневых систем распределяется на оставшиеся после обрез­ки листья, а также стимулирует пробуждение спящих почек. В то же время размер листьев может сильно уменьшаться в результате длительной весенней засухи. В связи с этим при биоиндикации загрязнения наземных экосистем для научных целей требуется ис­ключение указанных вариантов и при взятии листьев нужно при­менять большую выборку (50-60 образцов). В санитарных зонах предприятий, в уличных посадках в большинстве случаев разме­ры листьев уменьшены по сравнению с более чистой загородной территорией. Исключением являются выбросы азотно-туковых заводов, в зоне влияния которых размеры листьев могут быть уве­личены из-за включения азота в метаболические процессы (обра­зование белков и др.).

Существует несколько способов измерения площади листьев. По методикам М.С. Миллера (Летние практические... 1973) - это весо­вой, при помощи светочувствительной бумаги, подсчета квадрати­ков на миллиметровой бумаге, планиметрический. Модификацией весового метода является разработка Л.В. Дорогань (1994), где пред­варительно для древесной породы определяют переводной коэффи­циент, а затем путем измерения длины и ширины листа производят массовые вычисления площади листьев. Это значительно ускоряет работу при больших выборках, что необходимо при выполнении дипломных и научных работ, когда в измерения включается боль­шое число образцов.

Материалы и оборудование: писчая бумага, ножницы, линейка, весы торзионные или аптекарские с разновесами, листья древесных растений с про­стой и небольшой листовой пластинкой: липы, клена полевого или американского, березы, тополя.

Порядок выполнения работы:

Во время экскурсии по городу (ее разумнее проводить в самом начале сентября) срезают по 20-25 листьев каждой древесной породы с деревьев, растущих в разных экологических условиях, складывают в пакеты, а затем засушивают между листами газетной бумаги в лабораторных условиях. Это дает возможность провести работу в зимний период.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу (лучше в клеточку) и очерчивают квадрат, равный длине и ширине листа, а затем акку­ратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бу­маги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и также взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам 1 и 2:

К = Sл/ Sкв (1)

Sл= Pл х Sкв / Pкв (2)

S - площадь листа (л) или квадрата бумаги (кв),

Вычисление коэффициента производится на основании изме­рения 7-8 листьев. Таким же расчетом он устанавливается отдель­но для каждого вида растений. Примерно он равен для березы - 0,64; для яблони - 0,71-0,72; для тополей - 0,60-0,66.

Затем измеряют длину (А) и ширину (В) каждого листа и умно­жают на переводной коэффициент (К):

S=A-B-K

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каж­дой древесной породы в разных экологических условиях.

Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой.

В случае большой выборки строят вариационные кривые встре­чаемости листьев определенной площади в разных условиях среды (рис. 13).

При этом все ряды по площади листьев разбивают на классы от самого маленького листа до самого большого с одинаковым шагом между классами. На рис. 13 кривые построены для 8 классов. В учеб­ной работе при наличии 25 листьев достаточно 5 классов. Соответ­ственно по каждому классу производят определение встречаемости. Кривые сравнивают, делают выводы относительно различий в из­менчивости площади листьев в зависимости от экологических ус­ловий. Устанавливают разницу в диапазоне изменчивости для маленьких и больших листьев. В примере, приведенном на рис. 13, влияние изменения экологических условий сказывается сильнее на листьях большего размера.

Утаптывание почвы в парках, пригородной зоне оказывает значительное влияние на растительные сообщества: сокращается видовое разнообразие, угнетаются ростовые процессы, сокращается продолжительность жизни и продукция семян. Причиной являются негативные изменения влажности почвы, ее структуры, воздухопроницаемости, механическое воздействие на растительные организмы и т.д.

1. 
   В парке, на бульваре, в пригороде выбирают участок, включающий пешеходные дорожки, тропинки.
   
1. 
   Составляют список растений, произрастающих на тропинке и обочинах дорожек, устойчивых к вытаптыванию.
   
2. 
   Выбирают несколько особей двух видов таких растений, растущих на тропинке и на расстоянии одного метра от тропинки (например, одуванчик, спорыш, подорожник).
   
3. 
   Измеряют морфологические показатели у этих особей: число листьев, длину черешков листьев, длину листьев, ширину листьев, общее число генеративных органов (бутонов, цветков и плодов), вносят в таблицу. Можно измерить общую площадь листьев растения, нарисовав их контуры на миллиметровой бумаге.
   
4. 
   На основании полученных данных делают выводы, отвечая на вопросы:
   

• 
  Какие устойчивые к вытаптыванию растения Вы обнаружили на обследованном участке?
  
• 
  Как вытаптывание сказывается на ростовых процессах площади: листьев, длине черешков?
  
• 
  Как вытаптывание сказывается на репродуктивной функции растений?
  

Все определительные таблицы построены по одному принципу. Они состоят из отдельных блоков – ступеней. Каждая ступень пронумерована. Цифра, обозначающая номер ступени проставлена в ее начале слева. Ступень состоит из двух частей: тезы (начинается с цифры) и антитезы (начинается со знака «-»). Теза содержит перечень признаков растений, антитеза- перечень альтернативных признаков. Вам при определении растений нужно начинать с первой ступени таблицы. Следует очень внимательно прочесть тезу и антитезу, выбрать из двух вариантов один, который соответствует определяемому растению. Справа у выбранного варианта Вы увидите цифру – это номер ступени, на которую Вам следует перейти. При этом часть ступеней Вы будете пропускать: если Вы выбрали правильный вариант, на этих ступенях определяемого Вами растения нет. Таким же образом анализируйте содержание следующих ступеней и двигайтесь по таблице дальше. В конечном итоге определительная таблица приведет Вас к названию растения – рода (первая таблица) или вида (последующие таблицы).

-Листья линейные, игловидные (хвоя) или чешуевидные, черепитчато друг на друга налегающие; семяпочки лежат открыто на твердых семенных чешуях, составляющих шишку или заключены в сочную оболочку, которая не образует полностью замкнутого вместилища ………………………………2

-Семяпочки и семена лежат на твердых чешуях, составляющих шишку; листья линейные 1-2 мм ширины………………………………………………..3

-Хвоя однолетняя, на зиму опадающая полностью, в пучках по 20-40; шишки до 3 см длины ………………………………….Род Лиственница - Larix Mill.

-Хвоя в пучках по 2 или 5 ……………………...……...….Род Сосна – Pinus L.

-Хвоя остроконечная; шишки свисающие; кора ствола с глубокими трещинами, отслаивается пластинками, буроватая ...Род Ель – Picea A. Dietr.

-Листья чешуевидные, если игловидные до 1см длинны и 1-1,5 мм ширины, то расположены перекрестно-парно или в мутовках по 3; оболочка семени мясистая, сизая, семя скрыто в ней полностью…………..…………………….…Род Можжевельник Juniperus L.

-Вьющиеся, лазящие или стелющиеся лианы…………………..……………...8

-Листья тройчато или перистосложные……………..………………………….9

-Травянистая лиана с одревесневающим в самой нижней части стеблем; листья перисто-сложные, некоторые заканчиваются усиком; листочки цельнокрайние; цветок буро-коричневый ...……….Род Ломонос - Clematis L.

-Листья щитовидные (черешок отходит не от края листовой пластинки); травянистая лана с обмерзающими стеблями, одревесневающими только у самого основания………………………………………………Род Луносемяник

-Пластинка листа сердцевидная или округло сердцевидная с более-менее выраженными 3-5 лопастями и глубоко надрезанная……..……..Род Виноград

-Кора красновато-коричневая; почки не оттопыренные; черешки листьев без розового оттенка; листовая пластинка в верхней половине во вторую половину лета становится белой, а затем розовой; плоды светло-зеленые с беловатыми продольными полосками …………………………Род Актинидия

-Растения до 25 см высоты, редко выше: полукустарнички травянистого облика с одревесневающими лишь у самого основания стеблями или кустарнички со стелющимися и приподнимающимися деревянистыми стеблями………...………………………………………………………………..14

-Листья 1-2мм ширины, линейные.....................................................................15

-Цветки пазушные; плод ягодовидный...............Род Шмкша — Empetrum L.

-Листья перистые или тройчатые, если простые, то 3-7-лопастные; растения с шипиками. колючками или без них..................................................................17

-Листья тройчатые или простые лопастные; шипики имеются или отсутствуют; чашечка зеленая не длиннее лепестков; плод — сборная костянка...............................................................................Род Рубус — Rubus L.

18. Листья очередные или супротивные, если листорасположение мутовчатое, то мутовок несколько......................................................................19

-Растение с одной мутовкой листьев на верхушке и с одной или несколькими парами чешуевидных листьев в основании стебля; соцветие головчатое, окруженное оберткой из 4-6 белых лепестковидных прицветных листьев.................................................Род Дерен — Chamaepericlymenum Hill.

-Соцветие головчатое, иногда снизу с 1-3 немного вленными цветочными мутовками; венчик розово-лиловый.....Род Тимьян — ThymusL.

-Листья в мутовках по нескольку; плод коробочка………………………… …………….…………………………….…Род Зимолюбка — Himaphila Pursh

-Листья жесткие, кожистые, вечнозеленые........................................................23

-Листья до 10 см длины и 7 см ширины, яйцевидные или широкояйцевидные; черешок ясно обособлен от пластинки; листорасположение очередное; венчик 17-22 мм в диаметре, фиолетовый; лопасти отгиба 6-8 мм длины; плод - ягода красного цвета………….……………………Род Паслен — Solanum L.

-Листья от яйцевидных до округлых, супротивные: венчик бледно-розовый, воронковидно-колокольчатый, слегка неправильный; плод сухой, кожистый.......................................................................Род Линнея — Linnaea L.

-Стелющийся кустарничек с тонкими нитевидными стеблями; цветки по 1-4 на тонких нитевидных цветоножках; венчик глубоко четырех раздельный с загнутыми назад долями, розово-красный; ягода красная……………………… ………………………………................................Род Клюква — Oxicoccus Hill.

-Листья сложные парноперистые, заканчиваются небольшим шипиком; прилистники игловидные, иногда опадающие; цветки мотыльниковые, желтые; кустарники или небольшие деревца………………………………… …………………………………………………..Род Карагана – Caragana Lam.

-Шипы или колючки, хотя бы немногочисленные, имеются.…………….......27

-Листья простые с цельной, лопастной или надрезанной стенкой……………………………........................................................................28

-Листья цельные, эллиптические или обратнояйцевидно-продолговатые, остропильчатые; шипы у основания листьев трехраздельные; соцветие — свисающая кисть; плод эллиптический. ...............Род Барбарис — Herberts L.

-Небольшое дерево или кустарник до 2-5 м высоты; шипы немного численные, расположены в пазухах листьев, иногда отсутствуют…………...……………………... Род Боярышник — Crataegus L.

-Листья пальчато-сложные. листочков 5; соцветие зонтиковидное; плод черный; кустарнике многочисленными слегка вниз отклоненными шипами на стебле, кора серого цвета....Род Свободноягоднтк — Beutherococcus Maxim.

-Листья дважды-трижды перистые, до 1 м длины, собраны на верхушке стебля в пучок стебель с крепкими крупными шипами, посадках в Силинском парке г. Комсомольска..................................Род Аралия - Aralia L.

-Листья с 5-9 листочками, листочки до 3 см длины; цветки розовые, редко белые, до 4-бсм в диаметре; плод ложный с мясистыми стенками, образованными вогнутым цветоложем.....................Род Шиповник — Rosa L.

- Листья тройчатые или перистые.... ……….......................................................34

-Листья супротивные, непарноперистые; листочки до 10 см длины и 2-5 см ширины яйцевидно-эллиптические или яйцевидно-ланцетные, по краю крупнозубчатые; кустарник с метелками беловато-желтых цветков; плоды красные.......................................................................Род Бузина — Sambucus L.

-Листья тройчатые; листочки цельнокрайние, овальные или округлые; цветки мотыльковые, розоватые; плод-боб; полукустарник с обмерзающими концами стеблей…………………….............Род Леспедеца - Lespedeza Michx.

- Кустарники до 1,5 м высоты ….........................................................................37

1. Цветки по 4-10 в щитковидно-метельчатом соцветии, неболь­шие, ок. 2 см в попер., белые; столбики вверху сросшиеся. Листочки в числе 7-9, в основании округленные или тупые, на верхушке острые, 2-4 см дл., по краю зубчатые. Кустарник с густошиповатыми, дуговидно пригнутыми к земле или лазящими молодыми побегами ………..……………………………

............................R. maxitnowicziana Regel, Ш. Максимовича. Приморье (юж.)

- Цветки одиночные; столбики свободные…….............................................2

— Цветущие побеги сплошь б. м. густошиповатые……..…...……….……… 4

— Листочки в числе 5-7, шире, чем у предыдущего вида, яйце­видные, в основании коротко суженные, на верхушке заострен­ные, снизу без железок. Цветоножки обычно голые; плоды чаще почти шаровидные или короткопродолговатые……………R. ат-blyotis С. А. Меу., Ш. тупоушковый.

- Листочки снизу сплошь б.м. густо опушенные. Цветки розовые…………………………………………………………….........................6

- Листочки от продолговатых до широкояйцевидных или оваль­ных, по краю с простыми (редко двойными) зубчиками, не оканчивающимися железками, на верхушке округленные или выемчатые. Шипы до 10 мм дл. Цветки 2,5-4 см в попер., белые или слабо-желтоватые; плоды шаровидные до 10 мм в попер., зрелые черно-бурые, твердые…………………………………………….. ……………………………………R. pimpinellifolia L. (R. spinosissima L p. p. nom. illeg., R. gracilipes Chrchan.), Ш. бедренцелистный. Приморье, зап. Амур.

- Листья не столь плотные, гладкие; листочки обычно в числе 5, яйцевидные или эллиптические, 1,5—4 см дл. Побеги и шипы неопушенные. Цветки 4—6 см в попер.; плоды различной формы, чаще широкояйцевидные, до 2 см дл. Лесное растение…………………………………………………R. suavis Willd. (R. acicularis lindl.), Ш. приятный. При­морье, Амур, Охатия, Камчатка, Сахалин, Курилы.

1. Однолетник со стержневым корнем и ветвистым облиственным стеблем, 20-25 см. Прикорневых листьев у цветущих рас­тений не бывает; стеблевые листья от узко- до ланцетно-линей-ных. Соцветия многочисленные, густые, продолговато-эллипти­ческие, 0,5-1,5см. дл……………………..P. indica L, П. индийский. Приморье, юж. Амур. Заносное.

- Многолетники с укороченным корневищем, усаженным мочка­ми или с толстым стержневым корнем, с розеткой прикорневых листьев и безлистными стрелками. Соцветие одиночное, ко­нечное……..........................2
2. Корни сильно утолщенные. Коробочка 5-7 мм дл., без попереч­ного кольцевого шва (не раскрывающаяся). Стрелки 15-30 см вые. Листья ланцетные или линейно-ланцетные, на вер­хушке острые, в основании постепенно суженные, с довольно длинными черешками. Соцветие 2-7 см дл. ………………………………………………….P. macrocarpa Cham. et Schlech., П. крупноплодный. Камчатка (о. Карагин-ский), Командоры.

- Корни не утолщенные. Коробочка с поперечным швом, раскры­вающаяся по шву, не столь крупная.............................................................................................3

- Семена с брюшной стороны плоские, в числе 4-12. Соцветие б. м. удлиненное или короткоцилиндрическое. Листья более широкой формы или на верхушке скорее туповатые…………….…………..........................................4

- Листья постепенно к основанию суживаются, как и стрелки, опушенные, редко почти голые. Коробочка нормально четырехсемянная (двух-пятисемянная)..........................................................................................................6

- Семена в числе (6) 8-12, 0,8-1,2 мм дл., темновато-бурые; коробочка на верхушке тупая. Листья в основании обычно б. м. сердцевидные. Стрелки 10-30 см вые., голые или б. м. волосистые. Соцветие более густое и не столь узкое; цвет­ки сидячие; доли чашечки на верхушке закругленные, плос­кие………………………….P. major L., П. большой. Амур, Охотия, Камчатка.

- Листья сужены в узкий, не крылатый черешок, редко почти сидячие. Соцветие не столь густое. Тычинки не более 2 раз пре­вышают венчик ………………………………………………………………………………...........7

- Коробочка ок. 3 мм дл., на верхушке острая; семена до 1,5 мм дл.; соцветие, особенно в нижней части, редковатое. Стрелки 10-30 см дл., как и листья, почти голые или б. м. прижатоволосистые. Листья эллиптические до яйцевидно-ланцетных, по краю обычно с зубчиками……………………………

………………………..P. depressa Willd., П. прижатый. Приморье Амур, Охотия, Сахалин.

СОДЕРЖАНИЕ
Первая ступень обучения