Ранней весной растения опыляются. Экологические группы ранневесенних цветущих растений по способу опыления и продолжительности вегетационного периода. Закрепление нового материала

Для научно обоснованных исследований Овена Нильссона из шведского научного центра растений Умео выявил почему растения расцветают вестой.

Каждое утро, когда солнце заходит над горизонтом - независимо от времени года - часы начинают тикать внутри деревьев.

• Через определенное количество времени клетки растений начинают продуцировать высокие уровни молекул, известных как белок FT.
• Этот белок отвечает за инициирование процессов, которые помогают растению расти.
• Но белок FT обладает любопытным свойством: в отсутствие солнечного света он приостанавливает свое выделение. Поэтому, когда солнце садится, белок становится бесполезным для растения.

Мнение ученых

Ученые считают, что эта особенность является ключом к сезонности некоторых цветущих растений, включая большинство деревьев, которые распускаются весной.

Если растение генетически запрограммировано на производство большого количества белка FT, начинающегося, скажем, через 13 часов после рассвета, молекула будет обильной в течение последних нескольких часов дневного света в более длительные дни лета. И этих нескольких часов достаточно, чтобы начать критические процессы роста.

По мере того, как осень прогрессирует и дни сокращаются, количество часов будет варьироваться в зависимости от вида и даже от отдельного растения. Деревья принимают это как сигнал опускать листья и прекращать генерировать новые почки.

Когда наступает зима, дневная длина и температура достигают своего годового минимума. На этом этапе растение проходит через яровизацию, период покоя, который имеет огромное значение для защиты деревьев.

Весной можно предположить, что белковый процесс FT активируется: дни становятся длиннее, белок FT продуцируется в дневное время, а растение начинает свой процесс роста и цветений.

Если в течение зимы слишком рано потеплеет, то дерево может принять это как знак того, что весна наступила. Однако, когда температура падает, как это всегда бывает в конце зимы, семена дерева не прорастают и не растут, препятствуя репродуктивному процессу деревьев.

После того как замёрзший грунт в конце зимы оттаивает и начинает пропускать к корням растений воду и растворённые в ней минералы, стебли и стволы получают необходимые органические и питательные вещества, и наступает цветения пора: весна уверенно вступает в свои права.

Период цветения представляет собой процесс полового размножения растений, который начинается заложением в почках зачатков цветков, после следует их появление, опыление и отцветание, в результате чего появляются семена и плоды, позволяющие растениям продолжить свой род.

При этом цветения пора у разных растений происходит в различный период их жизненного цикла.

Например, первое цветение у однолетних растений начинается рано, после того, как прорастает росток, укрепляется в грунте и выпускает пару листьев. Другие растения (в первую очередь это относится к деревьям) перед тем, как начать первое цветение, развивают корневую систему и накапливают питательные элементы, чтобы цветки и семена нормально развивались.

Однолетние и двухлетние растения цветут раз в жизни, и умирают, потратив на этот процесс все свои силы и энергию. Правда, среди таких цветов встречаются и многолетние растения, например, первое цветение растущей в Андах пуйя раймондии начинается в возрасте ста пятидесяти лет.

Что касается многолетних травянистых и древесных растений, то первое цветение у них начинается не раньше, чем они достигают определённого возраста: у трав начало цветения колеблется от двух до пяти лет, тогда как цветение деревьев начинается на двадцатый, а у некоторых видов и на тридцатый год жизни.

В отличие от однолетних и двухлетних, цветение многолетних растений происходит многократно. Для некоторых из них характерна периодичность (большинство плодовых деревьев цветут раз в два года, а дуб – раз в пять-семь лет), тогда как у других цветения пора непрерывна (особенно это касается тропических растений, например, кокосовой пальмы).

Как цветут растения

Внутри каждого цветка находится пестик (часть цветка, где после оплодотворения образуются семена, которые начинают расти и превращаться в плоды) или тычинка (в ней содержится необходимая для оплодотворения пыльца, её ещё называют мужским репродуктивным органом), или то и другое вместе.

Семена в пестике начинают образовываться не раньше, чем пыльца с тычинок попадает на рыльце пестика. А вот для этого необходимо опыление. Если оно вовремя не произойдёт (а происходит оно во время цветения), пестик засохнет и размножения не произойдет.

Пыльца

Интересно, что если в цветке присутствует и пестик, и тычинка, он редко когда опыляется собственной пыльцой: растения этого почти никогда не допускают. Причина проста: чтобы образовался плод, из которого прорастут сильные и крепкие растения, пыльца должна быть получена из соседнего цветка (процесс этот называют перекрёстным опылением).

Поэтому, когда начинается цветения пора, чтобы избежать вероятности опыления собственной пыльцой, тычинки и пестики внутри одного цветка созревают в разное время цветения. Например, сначала созревает пестик, а после того, как его опыляет пыльца с соседнего цветка, раскрываются пыльники у тычинки. Именно из-за этого за цветением многолетних растений мы можем наблюдать около двух-трёх недель в году.

Опыляемые ветром цветки

Существуют растения, у которых тычинки и пестики находятся не только в разных цветках, но и «домах»: у цветов одних растений в наличии только пестики, у других – тычинки. Такие растения называют двудомными и к ним относят иву, тополь, финиковую пальму, хмель, коноплю, крапиву.

Это значит, что для того, чтобы опылить во время цветения пестик, пыльца должна перелететь с одного цветка на другой, причём нужный цветок вполне может находиться на расстоянии нескольких километров. Двудомные растения приспособились к этому довольно оригинальным способом: одни используют ветер, другие – насекомых.

Растения, опыляемые ветром, интересны тем, что никогда не имеют ярких и пахучих цветов, которые, во-первых, мешали бы передвижению пыльцы, а во-вторых, привлекали бы насекомых, которые вполне могли бы поломать тонкие тычиночные нити с пыльниками.

Поэтому у таких растений вместо лепестков обычно или невзрачные чешуйки, которые защищают их от негативных воздействий окружающей среды, или вовсе нет лепестков.

Интересно, что растения даже учли непостоянство воздушных потоков, поэтому те, которые опыляются при помощи ветра, обычно растут недалеко друг от друга: берёзы и сосны образуют леса, кукуруза, рожь и другие злаковые культуры занимают огромные поля. Все цветки, которые опыляются при помощи воздушных масс, создают очень много пыльцы, например, лишь в одном взрослом ростке кукурузы содержится около 50 млн. пестиков.

Поэтому в какую бы сторону не дул ветер во время цветения, пыльца всё равно найдёт подходящие цветы. Тем более что растения не ждут, пока пыльца окажется прямо в цветке, а ловят их длинными и пушистыми рыльцами пестиков: когда пыльца оказывается между волосками, она в них запутывается.

Есть ещё одно обстоятельство, облегчающее работу воздушным потокам: растения, использующие для опыления ветер, цветут почти всегда ранней весной, до появления листьев, которые, задерживая пыльцу, могли бы помешать процессу.

Насекомые и опыление

Надо заметить, что такой способ опыления многим растениям всё-таки не подходит, поэтому свою пыльцу к другим цветкам они предпочитают доставлять с помощью крылатых насекомых (пчёл, шмелей, бабочек), заманивая их мёдом, яркой окраской и невероятно притягательным ароматом.

Интересно, что растения довольно придирчивы к выбору подходящего для них насекомого: одни предпочитают пчёл, другие – шмелей, третьи – бабочек. Поэтому в зависимости от предпочтений, они не только создают форму цветков, внутри которого может оказаться лишь определённый вид насекомого, но и открывают лепестки в то время, когда это насекомое бодрствует (например, все ночные цветы обладают белой окраской, поскольку лишь этот цвет виден в темноте).

Растения, для которых характерно раннее весеннее цветение, из-за чего опыление происходит при помощи пчёл, имеют белую, жёлтую или синюю окраску – пчёлы видят только эти цвета. Ближе к лету появляется очень много красных цветов – этот тон привлекателен для бабочек, которые появляются намного позже пчёл. Стоит заметить, что белый цвет притягателен абсолютно для всех видов насекомых.

Что касается мёда, за которым охотятся насекомые, то он спрятан настолько глубоко в цветке, что пчеле, дабы добраться до него во время цветения, нужно пробраться между пестиками и тычинками, вымазавшись при этом в пыльце. После этого, перелетев на другое растение, пробираясь за очередной порцией мёда, она оставляет в цветке часть пыльцы.

Время, когда цветут растения

Сроки цветения в первую очередь зависят от вида растения, количества пыльцы и цветков, климатических условий и качества грунта. Например, плохое или слишком обильное питание притормаживает цветение и снижает качество цветков.

Цветения пора у фруктовых деревьев в умеренных широтах северного полушария начинается обычно в середине апреля и сезон цветения продолжается до середины мая. Если из-за климатических условий цветение растений наблюдается в конце лета или начале осени, ни к чему хорошему это не приводит.

Вторичное появление цветков на деревьях лишит садовода в следующем году урожая, поскольку цветки на этом месте после зимы не появятся: на цветение деревьев, образование семян или косточек растение потратит дополнительные питательные вещества, из-за чего станет менее зимостойким и тяжелей перенесёт зиму. Поскольку предупредить это явление на данный момент нельзя, чтобы сохранить в дереве питательные вещества, садоводам советуют срывать с него цветы и бутоны.

Наблюдать за цветущими растениями можно на протяжении тёплого периода года. С этой целью многие садоводы, планируя ландшафт своего загородного участка, учитывают сезон цветения и стремятся сделать так, чтобы цветение садов продолжалось как можно дольше. Для этого они пользуются специально составленными календарями цветения клубневых и луковичных растений, где указан период и время цветения того или иного вида.

Нас окружают сотни видов растений, пестрящих яркими и ароматными цветами. Мы настолько привыкли к ним, что даже не задумываемся о том, что их жизнь является результатом удивительного взаимодействия с внешней средой — насекомыми, ветром, водой и птицами. Для семенных растений необходимо опыление, без него они не смогут продолжить свой род и полностью реализоваться. В результате эволюции представители флоры нашли много способов передачи пыльцы. Для того чтобы опыление было удачным, пыльца с тычинки должна попасть на рыльце пестика другого цветка, принадлежащего к тому же виду.

Растения ветроопыляемые

Около 20% на нашей планете опыляются при помощи ветра. Строение их цветов идеально приспособлено для этого процесса, как и время цветения. В большинстве случаев цветут ветроопыляемые растения весной, до того момента, как начнут распускаться первые листья. Этот выбор сделан ими не случайно, так как листва делает трудоёмкий процесс опыления при помощи ветра ещё сложнее, оставляя бедолагам слишком мало шансов на размножение.

Растения ветроопыляемые обычно растут большими группами, чтобы им было легче выполнить свою непростую задачу. Цветки у них не выделяются ни яркими сочными расцветками, ни сильным манящим ароматом. Они небольшого размера и собраны в крупные соцветия. Тычинки у ветроопыляемых цветов свисают вниз и обычно имеют волоски, задерживающие пролетающую пыльцу. Также для этих целей может использоваться специальная клейкая жидкость. Растения ветроопыляемые имеют сухую лёгкую пыльцу гладкой формы, чтобы ветер мог легко подхватить и унести её.

Насекомоопыляемые растения

Их цветки — полная противоположность цветам ветроопыляемых растений. Они имеют яркую окраску и сильный аромат. Всё это нужно для того, чтобы насекомые смогли заметить цветок, скрывающий в своих недрах заветное лакомство. Летнее разнообразие цветов наглядно демонстрирует всё многообразие уловок, которыми пользуются растения для привлечения насекомых-опылителей. Насекомоопыляемые и ветроопыляемые растения преследуют абсолютно разные цели. Именно поэтому они так сильно отличаются по своему строению. Большинство цветов, которые принято считать красивыми, выглядят так для того, чтобы их можно было легко заметить с воздуха и отличить от других.

Ещё одно средство привлечения насекомых — аромат. Разным насекомым нравятся совершенно различные запахи. Так, например, пчёлы и шмели любят сладкие цветочные ароматы, которые так нравятся людям. Другое дело — мухи, предпочитающие аромат гниющего мяса. Поэтому цветы, опыляемые мухами, источают столь неприятные гнилостные запахи.

Удивительная гармония

Опыление растений — невероятно важное дело, благодаря которому существует наша экосистема. Насекомые делают это отнюдь не для общего блага, они лишь ищут нектар, которым питаются. И благородные растения готовы предоставить им пищу, но взамен они пачкают пыльцой тело насекомого, чтобы оно принёсло её на другой цветок. Для этого используются самые хитроумные и невероятные системы, созданные природой. Некоторые растения даже держат опылителей в заложниках внутри цветка, пока на них не попадёт достаточное количество пыльцы. Разные растения опыляются разными видами насекомых, что обусловлено конструкцией их цветов. Окрас также имеет большое значение, так, белые цветы опыляются в основном ночью. Цвет помогает их заметить, как и аромат, который они испускают только поле захода солнца.

Не менее интересны и растения ветроопыляемые. Их пыльца расходуется весьма не экономно, распространяясь на огромные расстояния, чтобы выполнить свою важную миссию. А ведь ветроопыляемыми растениями являются многие сельскохозяйственные культуры. Но у них уж точно нет проблем с опылением, так как их посевы занимают целые гектары. Куда бы ни полетела пыльца, она наверняка попадёт в цель. В дикой природе ветроопыляемые растения также растут группами, но, к сожалению, не столь многочисленными.

Самоопыление

Самоопылением называют процесс, при котором пыльца с тычинки цветка попадает на его же пестик. Чаще всего это случается ещё до того, как цветок раскроется. Это явление стало вынужденным ходом из-за того, что у некоторых видов растений не было возможности произвести перекрёстное опыление. Со временем эта особенность закрепилась, став постоянной для многих цветов. Особенно часто самоопыление встречается среди сельскохозяйственных культур, но некоторые дикорастущие растения также размножаются подобным образом.

Однако самоопыление не является уникальной особенностью одного вида, к его помощи может прибегнуть обычное растение, если его некому опылить. Также и самоопыляемые цветки могут быть опылены перекрёстным способом, если такая возможность будет им предоставлена.

Удивительные цветы

Теперь вы знаете, какие растения ветроопыляемые, а какие опыляются насекомыми. Как оказалось, бок о бок с нами существует целый удивительный мир, в котором всё тесно взаимосвязано между собой. Мир, в котором исчезновение одной маленькой букашки может повлечь за собой гибель многих видов. Растения имеют поразительные способности к адаптации. Некоторые цветы могут быть опылены лишь одним видом насекомых, так как их нектар спрятан очень глубоко. Другие из них выстраивают надёжную защиту от нежеланных гостей, желающих полакомиться их нектаром. Например, шипы или волоски на стеблях многих цветов, которые не позволяют муравьям добраться до желанной добычи. Мир растений — это мир гармонии и практичности. Большая удача, что мы смогли хоть немного приобщиться к его красоте.

Существует немало классификаций растений, но одной из основных является та, которая основывается на характере опыления. С этой точки зрения культуры делятся на несколько больших групп: ветроопыляемые, опыляемые животными (преимущественно насекомыми, поэтому будем называть такие растения насекомоопыляемыми) и водой (гидрофилия, наблюдается нечасто, поэтому рассматриваться не будет). У представителей всех этих групп имеет место перекрестное опыление, т. е. перенос пыльцы со сторонней помощью (противоположность самоопыления).

Чтобы выяснить, что представляют собой ветроопыляемые растения, нужно вначале разобраться с особенностями и отличиями каждой группы.

Растения, как мы только что выяснили, могут опыляться как от ветра, так и с помощью насекомых.

Ветроопыляемые культуры, их признаки

Начать следует с того, что растения, которые входят в эту группу (их еще называют анемофильными), при определенных обстоятельствах могут опыляться и насекомыми, хотя подобное случается нечасто. Такие растения отличаются многочисленными мелкими ветками, а также тем, что способны вырабатывать большое количество пыльцы (каждый экземпляр производит по нескольку миллионов пыльцевых зерен). У многих культур (таких, к примеру, как шелковица или лещина) образование цветков начинается еще до того, как распустятся листья.

Сами цветки зачастую невзрачны и собраны в небольшие соцветия. У метелки, например, это сложный колосок. В соцветии образуется множество легких и мелких пыльцевых зерен.

Обратите внимание! Как правило, культуры, опыляемые ветром, произрастают группами. Более того, к ветроопыляемым растениям относятся не только деревья (береза, ольха и проч.), но также травы (осока, тимофеевка) и кусты.

Насекомоопыляемые культуры

Отличительной чертой этих растений (к слову, их еще называют энтомофильными) является то, что они цветут уже после того, как появляются листья. Немаловажную роль здесь играют температурные условия: когда повышается температура, то появляются насекомые, которые и переносят пыльцу. Кроме того, у всех насекомоопыляемых культур имеются нектарники.

К самым распространенным представителям группы относится верба. Цветение вербы может наблюдаться как до, так и после образования листвы. Но раннее цветение никак не связано с ветроопылением – к такому «приему» растения прибегают исключительно для борьбы с конкурентами за насекомых-опылителей.

Таблица. Сравнительная характеристика ветро- и насекомоопыляемых культур

Пыльники анемофильных культур выносятся за пределы цветков. Рыльца у пестиков большие и «лохматые», что позволяет улавливать пылинки, которые летают в воздухе. Также у таких растений имеются специальные приспособления, если можно так выразиться, благодаря которым пыльца не расходуется напрасно, а попадает преимущественно на рыльца других представителей своего вида.

А сейчас ознакомимся более детально с особенностями культур, опыляемых ветром.

Особенности анемофильных растений

Для всех представителей этой группы характерны такие признаки:

• невзрачные или малозаметные цветки (объясняется тем, что они не должны привлекать насекомых);
• маленькие и сухие пыльцевые зерна;
• большая длина нитей, на которых свисают пыльники.

Теперь подробнее. Главная особенность всех ветроопыляемых культур – это непривлекательность цветков, проявляющаяся в отсутствии нектара, запаха и ярких красок. При этом пыльцевые зерна, которые развиваются в больших количествах, имеют чрезвычайно малые размеры: вес одной пылинки в среднем составляет 0,000001 мг. Приведем небольшое сравнение: пылинка тыквы – растения, опыляемого пчелами – весит в тысячу раз больше, т. е. порядка 0,001 мг. Одно только соцветие конского каштана способно сформировать 42 миллиона зерен, в то время как соцветие ржи – в десять раз меньше (4 миллиона 200 тысяч). К особенностям пыльцы анемофильных растений можно отнести еще и то, что она, будучи полностью лишенной клеящих веществ, зачастую еще и имеет гладкую поверхность.

Обратите внимание! У ветроопыляемых культур нет нектара, но их нередко посещают насекомые, питающиеся пыльцой. Тем не менее, в качестве переносчиков такие насекомые играют лишь незначительную роль.

Какие растения могут опыляться ветром?

Ниже приведены представители ветроопыляемых культур.

1. Семейство березовых. Самым распространенным представителем семейства в Европе и Азии является береза бородавчатая, которая цветет в начале весны и отличается сложными соцветиями-сережками (последние применяются в медицине).

   

2. Осина и тополь. Это единственные представители семейства ивовых, которые не имеют нектарников. Все остальные опыляются насекомыми.

   

3. Однодомное растение, имеющее однополые цветки. Цветение сережек наблюдается еще до того, как появляется листва.

   

4. Все представители семейства опыляются с помощью ветра. К самым распространенным из них относится грецкий, серый и черный орех, а также кария.

   

5. Ольха. Это дерево также цветет до появления листьев. Но, что характерно, некоторые виды ольхи зацветают в осеннее время, когда опадают листья. Сережки в данном случае являются однополыми.

   

6. Семейство буковых. Однодомные ветроопыляемые культуры, самой известной из которых является дуб. К слову, в природе есть свыше 500 разновидностей дуба, причем все они начинают цвести одновременно с появлением листьев. Также в семейство входит каштан съедобный (не стоит путать с каштаном конским) и, собственно, сам бук.

   

7. У этой однодомной культуры сережки также начинают распускаться одновременно с появлением листвы.

   

8. Представитель семейства злаковых, включающий в себя шесть видов, из которых культивируется всего один.

   

   

9. Травы. К ветроопыляемым травам относятся, прежде всего, злаковые культуры, подорожник, осока, крапива, хмель и конопля.

   

Обратите внимание! В списке приведены лишь самые распространенные представители анемофильных растений, поэтому нельзя считать полным.

Процесс опыления ветром

Распространение ветром пыльцы вряд ли можно считать управляемым процессом. Поэтому вероятность того, что зерна попадут на рыльца собственных цветов, достаточно велика. Самоопыление, как известно, для таких растений нежелательно, в связи с чем у цветов широко развились различные приспособления, которые этому препятствуют. Так, чаще всего рыльца и пыльники созревают не одновременно. По той же причине у некоторых ветроопыляемых культур раздельнополые цветы.

Большая часть деревьев, опыляемых описываемым образом, цветет в начале весны, т. е. до распускания листвы – это также является приспособлением, препятствующим самоопылению.

Особенно ярко это выражается у орешника и березы. И неудивительно, ведь густые листья были бы серьезным препятствием на пути движущихся пыльцевых зерен.

Стоит упомянуть и об остальных приспособлениях. Тычинки большинства злаковых растений начинают очень быстро расти при раскрывании цветов, причем скорость роста может достигать 1-1,5 мм/мин. Спустя время длина тычинок в три-четыре раза превышает изначальную, они выходят за пределы цветка и свешиваются вниз. И лишь после того, как пылинки оказываются снизу, они растрескиваются. При этом сам пыльник слегка изгибается, образуя своего рода чашу, куда пыльца и ссыпается. Как результат – зерна не падают на землю, а спокойно ждут порыва ветра, чтобы покинуть пыльник.

Обратите внимание! У некоторых злаков цветоножки перед цветением растопыриваются, формируя между собой угол до 80°. Благодаря этому пыльца выдувается ветром. По окончании периода цветения цветки возвращаются в исходное положение.

Также положение соцветия может меняться у граба, тополя и березы. Поначалу соцветия «смотрят» вверх, но перед раскрыванием пыльников стержень сережки выдвигается, а сами они (соцветия) свешиваются. Цветки отдаляются друг от друга и вместе с тем становятся доступными для ветра. Пыльцевые зерна падают на чешуйки нижних цветков, откуда и сдуваются.

У некоторых анемофильных растений (по аналогии с энтомофильными) имеются «взрывчатые» цветки. Так, у одной из разновидностей крапивы тычинки в период созревания напрягаются настолько, что после раскрывания резко расправляются и избавляются от зерен лопнувших пыльников. В такие моменты над цветками наблюдаются густые облачка пыльцы.

Также отметим, что пыльца ветроопыляемых культур может рассыпаться не всегда, а лишь при условии благоприятной погоды. На улице должно быть относительно сухо, ветер должен быть слабым или средним. Зачастую для опыления больше всего подходят утренние часы.

Заключение

В итоге хотелось бы несколько слов уделить высадке ветроопыляемых культур. Сразу оговоримся, что смешивать такие растения не нужно, поскольку у каждого вида свои приспособления и принципы. Все злаки, как отмечалось выше, являются анепофильными и все они зацветают только после того, как на деревьях появляется листва. Но злаковые не «одиночки», они растут группами – причем большими – в степях, лугах и т. д. (иными словами, на открытом пространстве).

А вот с кустами и деревьями дела обстоят иначе: эти культуры, произрастая в лесах, находятся друг от друга на некоторой дистанции.

Видео – Перекрестное опыление ветром

Введение.

Весна, особенно апрель и первая половина мая,- очень подходящее время для экологических исследований растений. В этот период, переходный от зимы к лету, можно увидеть самые разнообразные природные явления, к тому же в средней полосе России, где мы живем, все процессы идут настолько быстро, что многие из них можно проследить в развитии, а иногда даже и от начала до конца.
Весной чрезвычайно полно выявляется экологическое разнообразие сообществ, а некоторые группы организмов только в весеннее время и можно наблюдать, например эфемероиды. Да и условия для исследования благоприятны – в это время, как правило, стоит сухая и теплая погода.
Ученые выделяют несколько групп цветущих весной растений: (Биология в школе №2, 1998 год // Первоцветы: научно-исследовательский проект для школьников, стр. 67)
1) Ранневесенние растения, развивающиеся и отцветающие ранней весной, вскоре за таянием снега или даже одновременно, задолго до распускания листьев у древесно-кустарниковых пород и большинства травянистых растений, календарно – апрель и первая половина мая (хохлатка, гусиный лук, ветреница, фиалки).
2) Весенние растения, дающие цветы вслед за первой группой или в момент их отцветания, календарно – во второй половине мая (кислица, вороний глаз, петров крест).
3) Поздневесенние растения, расцветающие уже в начале и второй декаде июня (ясменник душистый, майник двулистный, шиповник, жимолость и др.) В данной работе представлены результаты по изучению первой группы растений, т.е. ранневесенних растений.

Цель работы: изучение ранневесенних цветущих растений и их экологических групп.

Задачи:

• выявить виды ранневесенних растений;
• определить частоту их встречаемости;
• составить гербарий;
• дать биологическую характеристику видов;
• установить экологические группы ранневесенних цветущих растений;
• определить виды растений, нуждающиеся в охране;
• сформулировать рекомендации по рациональному использованию и охране ранневесенних растений.

Исследование проводилось в 2-х километрах к востоку от села Казачьего Прохоровского района, с 1 апреля по 10 мая.

Методика исследований

Исследование территории по обнаружению ранневесенних цветущих растений выполнялось маршрутным методом. Маршруты охватывали восточную территорию окрестности села и все основные места обитания: лесные опушки, поляны, луга, канавы вдоль дорог, пустыри. Исследования проводились в период с 1 апреля по 10 мая, выход на маршрут осуществлялся два раза в неделю.
В процессе работы на маршруте велся учет частоты встречаемости данных растений, учет велся глазомерно, все виды растений были разделены на три группы: встречаются часто и обильно, встречаются умеренно-часто и встречаются редко.
Также, по ходу маршрута отмечались места обитания растений и их потребность в определенных факторах среды, для последующего определения экологических групп.
Произведен сбор гербарных материалов. Травянистые растения собирались без подземных органов (кроме тех, где это было необходимо для определения вида, например хохлатка).
Составлен план обследованной территории, на нем показаны места произрастания видов. Каждому виду дана краткая характеристика, сделаны фотографии. Результаты представлены в виде гербариев и таблиц.

Общая характеристика ранневесенних растений.

Для нормальной жизнедеятельности растений необходим солнечный свет. Именно на свету происходят процессы фотосинтеза, когда из неорганических веществ образуются органические, которые затем используются растениями для своего развития.
В апрельском лесу деревья и кустарники еще не оделись листвой, ни что не мешает солнечному свету проникать до самой земли. Именно это – основная причина того, что многие виды растений в процессе эволюции «выбрали» для своего развития раннюю весну.
Кроме того, земля после схода снега насыщена влагой, которая тоже является необходимым условием для нормального развития растительного организма.
Уже с момента таяния снега в лесном сообществе у многих растений можно наблюдать уже развитые стебли с молодыми, слегка позеленевшими листочками, а так же сформировавшиеся бутоны. Эта группа растений имеет еще одну особенность развития. Во второй половине лета и осенью у ранневесенних цветущих растений происходит значительное увеличение почек возобновления с обособлением заложенных в них соцветий. Темпы прироста точек нарастают по мере приближения осени. В течении зимних месяцев в цветках ранневесенних растений сформировываются как пыльцевые зерна, так и зародышевые мешки. Без воздействия в течении определенного срока пониженных температур ранневесенние растения не развиваются. Даже в тех случаях, когда почва в лесу промерзает по-настоящему, молодые части растений не замерзают. Это явление объясняется тем, что температура замерзания клеточного сока у перезимовывающих растений лежит значительно ниже 0С. В зимующих органах идет замена крахмала сахаром. Концентрация сахара высокая, точка замерзания ниже.
Все ранневесенние цветущие растения многолетники, многие откладывают запасные питательные вещества в клубнях, луковицах, корневищах, сердцевинной части стебля для быстрого и раннего цветения.
«Прозрачность» свободного от листьев леса растения ещё используют для опыления. В голом весеннем лесу ничто не мешает ветру переносить пыльцу с мужских цветков (собранных в «пылящие» сережки) на женские, состоящие из одних маленьких липких пестиков. Это очень характерно для деревьев и кустарников, цветущих весной. Интересно еще одно явление для весеннего леса – ветроопыляемые травы, например ожика волосистая. Цветки у нее мелкие, невзрачные, но отсутствие других трав и массовое скопление данных растений, позволяет ей опылиться. Пыльца легкая и очень сухая.
Низкорослые насекомоопыляемые растения привлекают первых насекомых яркими цветками. Кто заметит их цветки в сумраке летнего леса? А весной, когда нижние ярусы леса хорошо освещены здесь лучше всего заметны желтые (ветреница), голубые (фиалки), фиолетовые (живучка, хохлатка) и розовые цветки.
Но наиболее полно используют все благоприятные весенние факторы небольшие растеньица, выделяемые в группу «эфемероидов».
Эфемероиды – это совершенно особая группа растений, имеющая своеобразные места обитания. Говоря коротко, это те растения, которые, имея подземные органы, проходят свой ежегодный вегетационный период так же быстро, как и эфемеры. Слово «эфемерный» ассоциируется с чем-то красивым, но мимолетным, недолговечным. В наших лесах их «торопливая» жизнь связана с резким изменением светового потока. Если в начале мая освещенностью и температура в лесу сравнима с освещенность и температурой на открытых участках, то в разгар лета в лесу и темнее, и холоднее. Это препятствует не только нормальному развитию растений, но и нормальной жизни опылителей. (Биология в школе. №1 1994 год //Весенние явления в жизни растений, с.63)
Примером их могут быть различные виды хохлаток, гусиных луков, ветрениц. Они появляются на свет тотчас же после схода снега. В это время года довольно прохладно, но эфемероиды тем не менее очень быстро развиваются. Через неделю-другую они уже цветут, а еще через две-три недели у них уже созревают плоды с семенами. Сами растения при этом желтеют, полегают на землю, а затем их надземная часть засыхает.
Все эфемероиды – многолетние растения. После того, как надземная часть засыхает, они не погибают. В почве сохраняются их живые подземные органы: клубни, луковицы, корневища. Эти органы – вместилища запасных питательных веществ. Именно за счет этого строительного материала так быстро и развиваются эфемероиды весной. При таком коротком вегетационном периоде, да еще при неблагоприятном весеннем температурном режиме нельзя накопить много питательных веществ, необходимых для развития высоких и мощных стеблей и крупных листьев. Поэтому все наши эфемероиды имеют небольшие размеры. (Петров В.В. Растительный мир нашей Родины. М: Просвещение, 1991 год, с.63).
Есть у многолетних ранневесенних цветущих растений еще одна проблема – распространение семян. К моменту созревания их семян деревья и кустарники уже покрылись листьями, поднялись летние травы. Ветра в лесу практически нет, поэтому распространение семян с его помощью не эффективно, да и до шерсти животных «не дотянуться». Нет у них времени и на созревание сочных ягод, которыми бы питались лесные животные. А вот кого всегда в лесу в изобилии, так это муравьев. На плодиках или семенах этих растений образуются особые мясистые придатки, богатые маслом – элайосомы (от греч. elaion-масло, soma- тело), которые и привлекают муравьев. Растения, распространяющие свои семена при помощи муравьев, называются мирмекохорами . К мирмекохорам относятся все наши эфемероиды, а так же примерно 46% всех лесных травянистых растений. (Биология в школе. №2, 1998 год, с.70).

Результаты исследований

В ходе проведенной исследовательской работы было выявлено 17 видов ранневесенних цветущих растений:
1.Береза бородавчатая.
2.Вероника дубравная.
3.Ветреница лютичная.
4.Гусиный лук.
5.Дуб черешчатый.
6.Живучка ползучая.
7.Звездчатка дубравная.
8.Клен ясеневолистный.
9.Ландыш майский.
10.Лещина обыкновенная.
11.Мать-и-мачеха.
12.Ожика волосистая.
13Сочевичник весенний.
14.Тополь дрожащий (осина).
15.Фиалка собачья.
16.Хохлатка плотная.
17.Черемуха обыкновенная.

Изучив особенности данных растений я разделила их на экологические группы 1) по отношению к свету; 2) по отношению к увлажнению;
3) по способу опыления; 4) эфемероиды; 5) по жизненным формам.

По отношению к свету принято выделять три основные группы растений: 1. гелиофиты – (от греч. «гелиос» - солнце, «фитон» - растение) растения открытых пространств, хорошо освещенных местообитаний; 2. факультативные гелиофиты – виды которые могут жить при полном солнечном освещении, но переносят и некоторое затемнение;

3. сциофиты -(от греч. «скиа»- тень) виды которые не растут на открытых пространствах. (Жизнь растений, т.1 М: Просвещение 1997 год, с.65). Эти три категории растений, конечно не резко разграничены. Не всегда произрастание растений в освещенных местах (или затененных) свидетельствует об их действительной потребности в свете.

По отношению к увлажнению.
Растения по способности удерживать влагу делятся на

1. Пойкилогидридные эти растения легко поглощают и легко теряют воду, переносят длительное обезвоживание. Как правило, это растения со слабо развитыми тканями (мохообразные, папоротники, водоросли). 2.Гомойогидриды – растения способные сами поддерживать постоянное содержание воды в тканях, среди них выделяют разные экологические группы (Жизнь растений, т.1, с.76):
- гидатофиты – водные растения целиком или почти целиком погруженные в воду;
- гидрофиты – водо-наземные, прикрепленные к почве у водоемов и на обильно увлажненной почве вдали от водоемов;
- гигрофиты – растения живущие на обильно увлажненных почвах и при высокой влажности;
-мезофиты – растения обитающие при достаточном увлажнении;
- ксерофиты – растения, способные добывать влагу при её недостатке, ограничивать испарение воды или запасать воду.
Экологические группы ранневесенних цветущих растений по отношению к свету и увлажнению.

Анализируя собранные данные, представленные в таблице, все ранневесенние цветущие растения, которые я обнаружила – мезофиты , и все эти растения являются гелиофитами , за исключением сочевичника весеннего, ветреницы лютичной – онисциофиты .

По способу опыления
Все раннецветущие растения относятся к перекрестно опыляемым ветром и насекомыми. Зацвести рано надо для успешного опыления, особенно ветроопыляемых, когда ещё нет листвы на деревьях и кустарниках. Мужские соцветия во много раз могут превышать по размерам женские одиночные или собранные в группы цветки, чтобы производить как можно больше мелкой, сухой и очень легкой пыльцы. Про такое цветение говорят – растение «пылит».
Эфемероиды

Растения, которые быстро проходят свой ежегодный вегетационный период.

Экологические группы ранневесенних цветущих растений по способу опыления и продолжительности вегетационного периода.

По жизненным формам.
Термин «жизненные формы» был введен в 80-х годах 19 века известным датским ботаником Е. Вармингом – одним из основоположников экологии растений. Варминг понимал под жизненной формой «форму, в которой вегетативное тело растения (индивида) и находится в гармонии с внешней средой в течении всей его жизни, от колыбели до гроба, от семени до отмирания» (Жизнь растений, т.1 с.88). Говоря о гармонии растения с окружающей средой, подразумевается исторически выработавшиеся в ходе эволюции приспособленности растений к комплексу внешних факторов, которые господствуют в области его распространения.
Наибольшую популярность среди ботаников имеет классификация жизненных форм, предложенная датским ботаником К. Рауинкером (Жизнь растений, т.1 с.91). Он выделил один признак – расположение точек возобновления от поверхности земли, из которых будут развиваться новые побеги:
1.Фанерофиты (греч. «фанерос» -открытый, явный) – у этого типа растений точки возобновления зимуют открыто, достаточно высокою Они защищены специальными почечными чешуями. Это все деревья и кустарники.
2. Геофиты (греч. «геос» - земля) – почки возобновления сохраняются в земле. Надземная часть на зиму отмирает. Новые побеги развиваются из почек, находящихся на луковицах, клубнях или корневищах, зимующих в почве.
3. Гемикриптофиты (греч. «геми» -полу-, и «крипто»- скрытый) – это травянистые растения, почки возобновления которых находятся над уровнем почвы, часто под защитой опавших листьев и других растительных остатков.

4. Хамефиты (точки возобновления па высоте 20-30 см. над землей)

5. Терофиты (почки возобновления в семенах). Но таких ранневесенних цветущих растений я не обнаружила.

Во время проведения работы я проводила глазомерный учет частоты встречаемости видов, который отобразила в таблице.

Выводы.

На основании проведенного исследования:

1.Было обнаружено 17 видов ранневесенних цветущих растений.
2.Большинство этих растений встречаются умеренно-часто и часто на территории окрестности села.
3.Основными экологическими группами данных растений являются:
- по отношению к свету – гелиофиты;
- отношению к влаге – мезофиты;
- по способу опыления – ветроопыляемые и насекомоопыляемые,
- по жизненным формам – фанерофиты, геофиты, гемикриптофиты.
4. Выявлено наличие эфемероидов.
5.Среди ранневесенних растений охраняемых не выявлено.

Заключение.

В ходе моей исследовательской работы я не выявила редкие и охраняемые виды среди ранневесенних цветущих растений. Но, тем не менее, они нуждаются в охране. Появляясь первыми после продолжительной зимы, они привлекают к себе повышенное внимание, что приводит к массовому сбору, особенно те виды, которые имеют красивые цветки (хохлатки, ветреницы, сочевичники). От необдуманного сбора их может спасти разъяснительная работа, и не только среди детей, но и взрослых. Многие из представленных в этой работе видов являются лекарственными. Очень важно, что бы и эти растения не попали в списки исчезающих.
Свою работу я намерена продолжить, так как мне кажется, что я познакомилась ещё не со всеми растениями этой группы.
Результатами моей работы могут воспользоваться учащиеся 6 класса, при изучении растительности нашего края на уроках биологии.

Список использованной литературы.
1. Жизнь растений. Под редакцией Федорова А.А. М: Просвещение, 1974.
2. Петров В.В. Растительный мир нашей Родины. М: Просвещение, 1991.
3. Тихомиров В.Н. Определитель высших растений Ярославской области. Ярославль, Верхне – Волжское книжное издательство, 1986.
4.Биология в школе №1. 1994 // Шипунов А.Б. Весенние явления в жизни растений.
5.Биология в школе №2. 1998 //Клепиков М.А. Первоцветы.
6.Биология в школе №2. 2002 //Анциферов А.В. Ранневесенняя экскурсия с шестиклассниками.