Бековского района пензенской области научно исследовательская работа на тему: «Приспособленность растений к жёстким условиям среды (на примере растительности тундры и лесотундры)»

Вид материала

Содержание

Бековского р-на Пензенской области
Содержание работы.
Приспособления к жизни в условиях недостаточного увлажнения. (Демонстрация гербария).
Сравнительная характеристика хвойных деревьев, встречающихся в лесотундре, и их приспособленность к жёстким условиям. ( Демонстр
Выводы по работе.

Подобный материал:

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕКОВСКОГО РАЙОНА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 р.п. БЕКОВО

БЕКОВСКОГО РАЙОНА ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

«Приспособленность растений к жёстким условиям среды (на примере растительности тундры и лесотундры)».

Работу выполнили ученики 6 класса

Муниципального образовательного учреждения средней общеобразовательной школы №2 р.п. Беково

Бековского р-на Пензенской области

Волчёнкова Надежда и Самарин Андрей. Научный руководитель – учитель биологии Червякова Татьяна Александровна.

БЕКОВО

2006 г

Оглавление:

I. Введение.

II. Содержание работы.

1.Эпиграф.

2.Тундра – не «ошибка природы», а цветочный и ягодный сад.

3.Экологически-неблагоприятные факторы.

4.Арсенал приспособлений к жёстким условиям среды:

а) опушённые измельчённые листья;

б) шарообразная форма куста;

в) высота кустарников и рост в горизонтальном направлении;

г) вечнозелёность;

д) одновременное раскрытие и вегетативных, и генеративных почек.

5.Лесотундра, как самостоятельная ландшафтная зона.

6.Особенности строения деревьев, произрастающих в суровых условиях:

а) внешний вид;

б) корневая система;

в) строение побега.

7.Лишайники, их разнообразие и приспособленность.

III. Выводы по работе.

IV. Литература.

Введение.

Мы знаем, что растительный мир нашей планеты удивительно разнообразен, растений известно более 350 тысяч видов. Растения встречаются в ледяной Антарктиде и высоко в горах, в глубинах океанов, куда практически не проникает луч света, и в безводных пустынях. Если условия благоприятные, растительные сообщества отличаются удивительным разнообразием, но там где условия неблагоприятные, встречаются лишь отдельные, сумевшие к ним приспособиться, растения.

Нам представилась уникальная возможность посетить районы тундры и лесотундры, и воочию пронаблюдать влияние экологических факторов на живущие там растения.

На основе проделанной «экспедиции» была составлена данная работа.

Цель своей работы мы сформулировали следующим образом – показать, какие приспособления приобрели в процессе эволюции растения, произрастающие в тундре и лесотундре, к жёстким условиям среды.

Исходя из поставленной цели, были определены следующие задачи:

---собрать гербарий цветковых растений с наиболее ярко-выраженными для данных условий признаками;

---собрать коллекцию голосеменных растений, произрастающих в лесотундре;

---собрать коллекцию лишайников и показать их разнообразие;

---сделать фотографии видов тундры и лесотундры;

---изучить соответствующую литературу по данной теме;

---проанализировать собранный материал и сделать выводы о приспособленности растений к суровым условиям тундры и лесотундры.

Мы считаем тему, раскрытую в нашей работе, актуальной, поскольку, был не только расширен наш кругозор, но и собран и подготовлен материал, который будет неоднократно использоваться на уроках биологии и географии.

Содержание работы.

Мне кажется, что тундра не кончается,

Она как море, только не качается,

Она как море – море в штиль.

На сотни вёрст такая ширь.

Откуда же тогда такая грусть,

Безжалостно сжимающая грудь?

И лишь одно желание – смотреть,

Смотреть, как вдаль туман разносится,

Смотреть до боли в переносице

И знать, что тундра не кончается,

Она как море – только не качается.

Эта северная окраина страны протянулась вдоль всех наших арктических побережий от Мурманска до Чукотки и заняла, чуть ли не 1/6 часть её территории.

Вошло в обычай считать природу этой зоны суровой и скудной. Но знатоки тундры не преувеличивают, когда утверждают: она обильна и красива, это не « ошибка природы», не «бесплодные задворки» нашей земли, и богаты здесь не только недра, от холодов не зависящие. Равнинная тундра - огромное пастбище, притом, как это ни удивительно для Севера, круглогодичное! В любой сезон олени поедают свой любимый лишайник ягель. Зимой они добывают его из-под тонкого снежного полога копытами; летом к лишайникам прибавляется и веточный корм - кустарнички и кустарники.

В краткие месяцы лета тундра превращается в цветочный и ягодный сад. Она пестрит яркими венчиками лепестков, огоньками светятся бусинки брусники, клюквы, морошки, голубеет сизоватая голубика.

Мхи и лишайники устилают её сплошными коврами.

Растения тундры приспособились к краткости срока вегетации (лишь 2-2,5 месяца), к близости мерзлоты и заболоченности почв. Испарение в прохладном воздухе ничтожно, отток вод затруднён мерзлотой, а у растений развились приспособления к экономному расходованию даже этой, казалось бы, избыточной влаги. Это не удивительно в пустынях у сухолюбивых кустарников. К чему же они в сырых тундрах?

Причина этого – иссушающие ветры, обезвоживающие влагоёмкую ткань, и малая активность корней, вяло всасывающих влагу из охлаждённых почв. При температурах ниже нуля градусов ветры особенно губительны – из промороженной почвы влагу, потерянную на испарение, не восстановишь. Вот и приходится не просто прятаться от ветра, а вооружаться целым арсеналом приспособлений, как у настоящих «сухолюбов». Влагу лучше экономят измельчённые, опушённые, «войлочные» листья, например, хорошо приспособлены к условиям недостаточного почвенного увлажнения вереск и брусника. Листья вереска для уменьшения испарения свёрнуты почти в трубочку, причём устьица расположены на нижней, внутренней поверхности листьев и защищены волосками. У брусники на нижней поверхности листа есть маленькие точечные ямки. В этих ямках находится булавовидное образование, у которого стенки клеток наполнены слизистым веществом, способным поглощать воду. Смачивающая верхнюю сторону листа вода переходит на нижнюю сторону, наполняет ямку и поглощается растением.

Шарообразная форма у кустов- подушек обладает минимальной испаряющей поверхностью, да и внутри подушек приятнее микроклимат – там сыро, безветренно и даже теплее, чем «на открытом воздухе».

Часто высота кустарников соответствует глубине снежного покрова, так как все части, выступающие над снегом, гибнут (карликовая берёза, карликовая ива). У некоторых кустарников и деревьев начинает преобладать рост в горизонтальном направлении, например, у кедрового стланика, можжевельника, рябины и др. Наиболее крупные экземпляры могут достигать в длину 5 метров при высоте над поверхностью почвы всего несколько сантиметров.

Многие растения в тундре зимуют в зелёном виде и под снегом! Даже вечнозелёность – признак растений не одних жарких стран. Лето в тундре холодное, с обилием солнечного света. Сплошной полярный день под широтой 70-ой параллели длится около 64 суток. Число дней со средней суточной температурой выше +10°С на севере зоны едва достигает 10 и лишь на юге возрастает до 30-50.Переход от зимы к лету здесь поразительно резок: едва успеет стаять снег, как почва покрывается зелёной травой и яркими цветами. Происходит это потому, что большинство тундровых многолетников встречает лето уже с готовыми побегами и листьями, иначе у них просто не успели бы образоваться и поспеть семена.

К такому короткому лету приспособились и некоторые деревья, например ольха, одновременно выбрасывает и серёжки-соцветия, и листья.

Лесотундра – это переходная полоса, где лес и тундра так последовательно перемежаются, что её не отнесёшь ни к тундре, ни к лесной зоне; поэтому лесотундру и считают самостоятельной ландшафтной зоной.

Двигаясь из тундры к югу, видишь, что рощицы угнетённых деревьев появляются сначала полосками, вдоль речек, текущих с юга. Здесь деревьям помогает микроклимат долин, слегка подогреваемый реками. Все деревца – берёзы, ели, лиственницы – низкорослые, многие из них искривлены, пригнуты к земле. Один из видов берёзы у ботаников официально назван «берёза извилистая». Ветер, обгладывая кроны, придаёт им однобокие «флаговые» очертания. А вот целые рощи странных елей с двухъярусными кронами – их стволы, в нижней половине оголённые, у самых оснований сохранили густые ветви. Ниже верхней кроны почки выжжены стригущей позёмкой, что и делает стволы «голошеими», а приземистая крона, подобная юбочке, остаётся в целости под защитой снежного чехла.

В мёрзлом и заболоченном грунте древесные корни не могут расти в глубину, им приходится распластываться в поверхностных горизонтах почвы, образуя как бы подставки под вазами. Такие корневые пьедесталы помогают деревьям сохранять устойчивость при сильных ветрах и в размокшем грунте.

Ещё одно приспособление к северным условиям, а точнее к недостатку насекомых – опылителей, у растений связано с размером и расположением листьев на побеге.

Общий план для всех ягодных кустарников такой: нижние листья мелкие, в средней части побега самые крупные, а к вершине побега снова уменьшаются. Такое расположение листьев по величине определяется двумя обстоятельствами. Во – первых, чем ближе к свету (то есть к концу побега), тем больше листовая пластинка. Однако, во – вторых, на самом конце побега листья не крупные, так как они открывают нижележащие цветки для насекомых – опылителей. Таким образом, самые крупные листья расположены в середине побега. В условиях тундры, где роль опыления ветром очень велика, крупные листья клюквы, голубики смещены к началу и основанию побега.

Приспособления к жизни в условиях недостаточного увлажнения. (Демонстрация гербария).

1-наиболее характерные виды;

2-жизненная форма;

3-относительные размеры листовой пластинки;

4-наличие опушения;

5-наличие воскового налёта;

6-размещение устьиц на листе;

7-степень развития механических тканей;

8-тип корневой системы по глубине проникновения корней

(поверхностная, промежуточная, глубинная).

1	2	3	4	5	6	7	8
брусника	кустарник (вечнозелёный)	мелкие	---	имеется	низ листа	хор.	поверхн.
вереск обыкновенный	кустарник (вечнозелёный)	мелкие	имеется	имеется	низ листа	хор.	поверхн.
голубика	кустарник	мелкие	---	---	низ листа	хор.	поверхн.
клюква	кустарник (вечнозелёный)	мелкие	низ листа	имеется	низ листа	хор.	поверхн.
пушица	трава (многолетник корневищный)	узкие длинные	---	---	низ листа	хор.	поверхн
пырей ползучий	трава (многолетник корневищный)	удлинённые плоские	верх листа	---	низ листа	хор.	поверхн.
типчак (овсяница)	трава (многолетник корневищный)	узкие длинные	слабая	---	низ листа	хор.	поверхн
очанка холодо-любивая	трава (однолетник)	мелкие	слабая	---	низ листа	слаб.	слабо развиты
черника	кустарник	мелкие	---	имеется	низ листа	хор.	поверхн.
карликовая берёза	кустарник	мелкие	---	---	низ листа	хор.	поверхн.
полынь горькая	трава (многолетник корневищный)	мелкие	имеется	---	низ листа	хор.	поверхн.

Выводы: все, исследованные нами растения, произрастающие в тундре, независимо от жизненной формы, имеют ряд приспособлений к суровым климатическим условиям. Среди них: мелкие листовые пластинки, большей частью опушённые или покрытые восковым налётом, устьица расположены с нижней стороны листа, хорошо развита механическая ткань, тип корневой системы поверхностный.

Сравнительная характеристика хвойных деревьев, встречающихся в лесотундре, и их приспособленность к жёстким условиям. ( Демонстрация коллекции.)

названия растений	хвоя				шишка
названия растений	длина (см)	окраска	форма	расположе-ние на ветке	раз- мер (см)	форма чешуек
1.Сосна обыкновен-ная	5-7	зелёная	острые, выпуклые с одной и округлые с другой стороны	сидят по 2 вместе	до 8	удлинен-ная
2.Ель	1	зелёная	острые, четырёхграннные, плотные	сидят одиночно, спирально покрывают всю ветку	до 10	округлая или заострён-ная
3.Листвен-ница сибирская	2	светло-зелёная	плоские, мягкие, не имеют плотной кожицы	сидят пучками по 20-40, как кисточки, опадают на зиму	до 10	округлая
4.Сосна кедровая сибирская	6-13	зелёная	плотные, торчащие	собраны в пучки по 5 штук	до13	треугольная
5.можже-вельник обыкновенный	1-2	тёмно-зелёная	игловидные, плотные	сидят пучками по 3 штуки	о,5-1	мясистые, сочные, срастаясь, образуют шишкоягоду

Вывод:

Листья у хвойных деревьев узкие, игольчатые. Хвоя имеет плотную кожицу, покрытую восковидным веществом, поэтому растения испаряют мало воды и хорошо приспособлены к неблагоприятным условиям. (Если же плотной кожицы нет, как у лиственницы, то хвоя опадает.)

Особенно хорошо чувствуют себя в тундре лишайники (демонстрация коллекции), поражая своей непритязательной красотой: на стволе осины появляется голубое пятно, похожее на покоробившуюся эмалевую краску, на берёзе - серовато-бирюзовый чешуйчатый налёт, на ветках ольхи – кроваво-красный, местами на земле не остаётся свободного клочка, не занятого лишайниками, они покрывают почву сплошным белым ковром.

Разнообразна и форма лишайников. Одни похожи на кустики, другие – на пластинки самых причудливых очертаний, третьи напоминают твёрдые корочки, так плотно прилегающие к камням, что их оторвать нельзя, четвёртые – бороды.

Здесь, в тундре, есть главное, что необходимо для жизни лишайников: большая влажность воздуха. Насыщенность его водяными парами. И ещё одно необходимое условие: чистота воздуха. Поэтому лишайник может служить определителем состояния атмосферы: хорошо разрастается – воздух чист, погибает – загрязнён.

Но какими бы неприхотливыми не оказались лишайники, всё же и они приспособились к суровым условиям тундры. Лишайники умеренной зоны способны к фотосинтезу при температуре от +25 до -13°С. В полярных же условиях эти растения приспособлены к постоянному воздействию отрицательной температуры, и у них наблюдается сдвиг температурного оптимума до - 25ºС. Лишайники Арктики приспособились к жизни и фотосинтезу, даже находясь под покровом снега при очень небольшом освещении. Большинство лишайников переносят промерзание в зимнее время года в состоянии анабиоза и после оттаивания оказываются вполне жизнеспособными. Некоторые лишайники способны выдерживать низкие температуры, при которых приостановлены все физиологические процессы, более двух лет.

Жизнь в тундре крайне уязвима, и её легко непоправимо подорвать. Пастбищам грозит перевыпас, но это ещё не самое опасное: даже дикие олени предотвращают такую угрозу, перекочёвывая с места на место. Хуже, что на тундру обрушились новые способы подрыва её давно сложившихся равновесий. Особенно страшен огонь, не менее губительный для неё, чем для лесов. Выжженный пожарами ягель не восстанавливается в течение десятилетий. В мёрзлых грунтах годами не залечиваются колеи от вездеходов. Из-за прокладки трубопроводов для нефти и газа наперерез путям оленьих кочёвок обрекались на перевыпас пастбища и на голод стада; теперь конструкторы предусматривают под трубами арочные проходы для оленей.

В тундре произрастают лишайники, занесённые в Красную книгу (в Красной книге СССР – 29 видов). (Демонстрация слайдов.) Среди них: Корисциум зелёный – редкий вид. Растёт на торфяниках и растительных остатках в болотных сообществах. Сокращается по причине нарушения природного равновесия в болотных комплексах. Уснея цветущая – сокращающийся в численности вид. Растёт на деревьях. Сокращается по причине активного сбора в медицинских целях. Летария волчья – редкий вид (ядовитый). Используется для уничтожения плотоядных животных. Растёт на хвойных деревьях, реже – на гниющей древесине. Сокращается по причине беспорядочных сборов населением.

Выводы по работе.

На основе проделанной работы (сбора коллекционного и гербарного материала, анализа собранных экспонатов, подбора необходимых фотографий и изучения научной литературы), можно сформулировать следующие выводы:

---У растений тундры и лесотундры в процессе их исторического развития выработались приспособления (особенности в строении и в процессах жизнедеятельности), позволяющие им нормально жить и развиваться в специфических (жёстких) условиях среды.

---Все, исследованные нами растения, произрастающие в тундре, независимо от жизненной формы, имеют ряд приспособлений к суровым климатическим условиям. Среди них: мелкие листовые пластинки, покрытые волосяным покровом или восковым налётом, устьица расположены с нижней стороны листа, хорошо развита механическая ткань, тип корневой системы поверхностный.

---Хвойные деревья, также имеют приспособления к жёстким условиям среды: узкие, игольчатые листья – хвоинки, различной длины, формы и расположения на ветке, покрытые восковидным веществом, замедляющим испарение воды.

Литература:

1.Т.А.Турскова. Планета Земля. Полярные широты. – М.: «Вече», 2002.

2.Ю.К.Ефремов. Природа моей страны. - М.: «Мысль», 1985.

3.Ю.Дмитриев, Н.Пожарницкая, А.Владимиров, В.Порудоминский. Книга природы. – М.: Детская литература, 1990.

4.Жизнь растений. Т.3. Водоросли. Лишайники. – М.: «Просвещение» , 1977.

5.Е.Я.Чернихова. Учебные экскурсии по географии. – М.: «Просвещение» , 1980.

6.В.В.Пасечник. Биология. Бактерии. Грибы. Лишайники. – М.: «Дрофа»,2001.

7. С.Г.Мамонтов. Биология. – М.: «Дрофа», 1995.

8.В.С.Новиков, И.А.Губанов. Школьный атлас-определитель высших растений: книга для учащихся. – М.: «Просвещение»,1985.

9.Методические указания к выполнению лабораторных и самостоятельных работ по ботанике с основами экологии. – Пенза, 1987.

10. «О чём расскажет побег брусники.» Биология в школе. №1, 1988.

Blog

Содержание