Муниципальное казённое образовательное учреждение дополнительного образования детей «Куровской Дом художественного творчества детей» Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ школьников «Озарение-2014» (Секция биология) Одуванчик – борьба за существование Автор: Антонова Полина, 7 класс Руководитель: Антонова Лидия Игоревна, клуб «Живая планета» п. Куровской 2013 год 2 Содержание 1. Введение 3 2. Литературный обзор 4 3. Методика работы 5 4. Материалы и методы 6 5. Описание участка 6 6. Результаты и обсуждение 7 7. Выводы 16 8. Литература и Интернет-источники 17 9. Приложения 18 3 Весной драгоценными россыпями сияет одуванчик. Вездесущий жёлтый цветок столь обычен, что мы просто не замечаем его красоты и совершенства. Более того, широко бытует мнение, что Одуванчик - это бесполезный сорняк! В настоящее время к этому растению относятся с некоторым пренебрежением, разве что весной заставит он поневоле залюбоваться сиянием ярких своих солнышек в зазеленевшей траве лугов и пустырей. Ну а если Одуванчик расцвёл на приусадебном участке или клумбе - это становится для многих настоящим бедствием. И как только не борются с этим растением люди, какие только способы не придумывают. И если раньше его только вырывали или выпалывали, то в настоящее время появились ещё и химические средства уничтожения. Но наперекор всему Одуванчик продолжает радовать нас своими солнечными цветами. Объектом исследования является растение из семейства астровых – Одуванчик лекарственный. Предмет исследования: Одуванчики, произрастающие на территории Куровского Дома художественного творчества детей. Цель работы: выяснить, благодаря каким свойствам (приспособлениям) Одуванчик всё же остаётся одним из распространённых растений на территории ДХТД. Задачи: 1) познакомиться по литературным и Интернет-источникам с биологической характеристикой одуванчика и интересными фактами о нём; 2) провести анкетирование по вопросу «Одуванчик: друг или враг?» среди учащихся начальной школы и взрослых. 3) 4) рассмотреть пыльцу под микроскопом; выяснить примерное количество цветков на одном цветочном побеге и количество семян на одном цветоносе; 5) выяснить энергию прорастания и всхожесть семян, выращенных в естественных условиях, а также семян, полученных в комнатных условиях; 6) определить видовой и количественный состав одуванчиков на территории ДХТД; 7) проанализировать полученные результаты и сделать выводы. 4 Литературный обзор Одуванчик лекарственный (лат. Taraxacum officinale) — относится к отделу Цветковых, классу Двудольных, порядку Астровых, роду многолетних травянистых растений из семейства Астровые (Asteraceae). В пределах нашей страны описано 208 видов одуванчика. Самый известный у нас Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale). Это он золотыми брызгами окропляет майский луг, это из него дети плетут первый весенний венок. [2] Одуванчик - многолетник со стержневым мясистым корнем толщиной около 2 см и длиной около 60 см, в верхней части переходящим в короткое многоглавое корневище. Листья голые, перисто-надрезанные или цельные, собранные в прикорневую розетку. Цветоносная стрелка сочная, цилиндрическая, полая внутри, оканчивающаяся одиночной корзинкой язычковых ярко-жёлтых цветков. Все части растения содержат густой белый млечный сок. Цветёт одуванчик в мае, плодоносит семянками с белым хохолком — с июня. Одуванчик растет в лугах, садах, пустырях, около жилья. Желтые корзинки соцветий раскрываются только в сухую погоду; если же небо затянут тучи, золотой лужок, сплошь заросший цветущими майскими одуванчиками, сразу превращается в зеленый. Но стоит выглянуть солнышку, и соцветия вмиг раскрываются. (Википедия) Одуванчики - хорошие медоносные растения, их соцветия активно посещаются насекомыми, однако он, как и многие его собратья, утратил способность к перекрестному опылению: обоеполые цветки осеменяются без опыления. При порывах ветра парашютики-семянки отделяются от своего ложа и уносятся на довольно большие расстояния. [6] Все части растения выделяют млечный сок – очень горький, но не вредный даже для человеческого организма. Одуванчик богат белком, сахарами, кальцием, кобальтом и витаминами. Клетчатки в нём совсем мало. Одуванчик - это молокогонный, питательный и целебный корм, который активно поедается скотом на выпасе. Одуванчик вполне можно отнести к овощным растениям. Никакие зелёные овощи не могут сравниться с ним по содержанию солей железа и фосфора. Его издавна употребляли как древние китайцы, так и первые поселенцы на Американском континенте. Молодые листья практически лишены горечи и потому часто используются для приготовления салатов и борщей, поджаренные корни могут служить суррогатом кофе, из 5 цветков варят варенье и делают вино, из раскрывшихся бутонов готовят «одуванчиковый мёд». (Википедия) В странах Европы и Азии Одуванчик ценят не только за целебные свойства, но и за высокие питательные качества. Так, например, во Франции он выращивается как огородная культура, и утонченные французы с удовольствием едят салаты из его молодых и нежных листьев. А у нас в России Одуванчик разводить специально не надо – на любом загородном лугу и поле можно всегда набрать сколько угодно. Весной салат из одуванчиков просто необходим для нашего организма. Он улучшает пищеварение и деятельность желудка, кишечника, печени, желчного пузыря, оказывает тонизирующее влияние на организм, улучшает состав крови. [5] Кроме лекарственных, есть у одуванчика еще масса интересных качеств, позволяющих считать его растением «широкого профиля» применения. К числу, несомненно, благородных «профессий» одуванчика относится его способность защитить сад и огород от вредителей. Настой корней и листьев применяется огородниками против тлей, клещей, щитовок и других вредителей овощных и плодово-ягодных культур.[1] Одуванчик — растение удивительное во всех смыслах. Он даже сам себя поливает! Дождевая и росная вода используется с большой экономией и стекает к корню растения по листовому желобку. [2] Растения одуванчики являются также прекрасными барометрами. В ясный день корзинки одуванчика раскрываются рано утром и уже закрываются вечером. Однако если собирается дождь, заведенный порядок нарушается и корзинки закрываются во внеурочное время. А зачем? Оказывается все это для того, чтобы источник новой жизни – пыльца была защищена от сырости. Методика работы Исследования проводились в весеннее - осенний период (с мая по октябрь) 2013 г. на общей площади 0,28 га. В учеты вошло около 400 растений одуванчиков. Определение растений проводилось с помощью определителя (Определитель сосудистых растений…, 1995). Методика определения Энергии прорастания и всхожести семян соответствует общепринятой методике. Всхожесть и энергия прорастания семян выражаются в процентах и определяются одновременно. Энергия прорастания характеризует жизнеспособность семян, от которой зависит быстрота их прорастания. Семена с высокой 6 энергией прорастания дают более ранние и дружные всходы. Для определения всхожести и энергии прорастания принято закладывать по 100 семян, если их мало, то можно и по 10, но обязательно в двух - трёх повторностях. Проращивают семена в стеклянной посуде. На дно кладут фильтровальную бумагу и раскладывают семена в один слой. Лучшая температура для проращивания семян 20—25°, сроки проращивания зависят от культуры. (http://docs.cntd.ru/document/Определение Энергии прорастания и всхожести семян). Чашки Петри или сосуды, используемые для проращивания семян, моют горячей водой с моющими средствами, ополаскивают 1%-ным раствором марганцовокислого калия, а затем водой. Нарезанную фильтровальную бумагу увлажняют непосредственно перед раскладкой семян на проращивание. Фильтровальную бумагу складывают в 2 - 3 слоя и смачивают, опуская в воду, и затем дают стечь избытку воды. Для определения всхожести семена раскладывают на подготовленный ровный увлажненный грунт, после чего их вдавливают на глубину, равную их толщине. При учете энергии прорастания подсчитывают и удаляют только нормально проросшие и явно загнившие семена, а при учете всхожести отдельно подсчитывают нормально проросшие, набухшие, твердые, загнившие и ненормально проросшие семена. Материалы и методы. Выполнение исследований велось в следующем порядке: - определение видового состава растений Одуванчика [8]; - измерение длины и ширины листьев на 9 растениях, произрастающих в разных экологических условиях при помощи линейки; - измерение длины цветочного побега и диаметра цветка на 9 растениях в разных экологических условиях; - изучение пыльцы под микроскопом; - подсчет количества цветков и семян на 9 растениях одуванчика в разных экологических условиях; - проведение эксперимента по определению энергии прорастания и всхожести семян, полученных в разных условиях; - проведение анкетирования; - обработка материала. Описание участка исследований. Методика описания исследуемого участка была взята из сборника «Материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся» 7 1. Географическое положение. Калужская область, Дзержинский район, посёлок Куровской, улица Мира, дом 7 а. 2. Положение относительно крупных природных и техногенных объектов. Удалённость от природных объектов: от реки Угра на юг 1,5 км.; Колышовского леса на юг - 1 км.; Никольского леса на север - 1,3 км. Удалённость от техногенных объектов: от трассы М 3 на запад - 0,8 км.; от трассы Калуга - Куровской на юг 0,3 км.; от технической зоны на юго-запад - 1 км. 3. Положение в посёлке - в южной части посёлка (приложение №1) 4. Описание участка Участок занимает площадь 0,28 га. На его территории расположены 2 здания: двухэтажное здание учебного корпуса (площадь - 0,05) и сарай. Участок огорожен металлическим и железобетонным забором. Данный участок с 1950 года принадлежал детским яслям посёлка Куровской. С 1992 года данная территория является территорией ДХТД. 5. Рельеф. Рельеф участка ровный, есть небольшие ямки, которые образовались в результате ремонта теплотрассы. 6. Состав почвы. Состав почвы изучался в местах произрастания древесных насаждений по методике М.А. Качинского - лёгкий и средний суглинок. [3] Результаты и обсуждения. Наша работа началась с определения видового состава одуванчиков. В результате проведённой работы выяснили, что на территории Куровского Дома художественного творчества детей произрастает Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale). Его доля в общем травяном покрове весной составляла около 15%, от всего видового разнообразия травянистого покрова. Также мы постарались выделить на территории ДХТД несколько участков, которые отличались бы по освещённости, влажности и мере рекреационной нагрузки (разные экологические и антропогенные факторы), для выяснения наиболее благоприятных условий для роста и развития Одуванчика лекарственного. Участок № 1 – открытое, солнечное место с вытаптыванием (с+в); Участок № 2 – открытое солнечное место (возле сарая) без вытаптывания (с-в); 8 Участок № 3 - участок в тени деревьев, с высокой антропогенной нагрузкой (т+в); Участок № 4 - в тени сараев без вытаптывания (т-в). Кроме того, необходимо отметить, что вся территория окашивается, начиная с конца мая по сентябрь месяц. В 2012 году скашивание территории проводилось три раза (25 мая, в июле и 29 августа), что также сказывается на росте и развитии растений Одуванчика. Для выявления наиболее благоприятных условий произрастания Одуванчика лекарственного нами были взяты следующие критерии: - количество листьев в розетке; - длина и ширина листовой пластинки; - количество цветоносов; - длина цветущего побега; - измерение длины и ширины корня; - количество семян на одном цветоносе. На основании полученных данных была составлена сводная таблица. Табл. 1 Критерии оценки наиболее благоприятных условий для роста и развития Одуванчика лекарственного Критерии Количество листьев в розетке: среднее (min и max) Средние Участок № Участок № Участок № Участок № 1 (с+в) 2 (с-в) 3(т+в) 4 (т-в) 13 20 6 10 (10 - 16) (15 - 27) (3 - 8) (5 - 15) 10 / 1,7 13 / 2,3 9 / 1,5 17 / 3,3 5 12 2 2,4 13 14,6 9 19,5 20 / 2 23 / 3 10 / 1,5 15 / 1,8 185 195 173 187 показатели длины/ширины листовой пластинки (см.) Среднее количество цветоносов на одном растении (шт.) Длина цветочного побега (см.) Длина и ширина корневища (см.) Среднее количество семян на одном цветоносе (шт.) Проанализировав полученные данные, мы приходим к выводу, что наиболее благоприятными условиями для роста и развития Одуванчика являются солнечные участки. Даже на солнечных участках с антропогенной нагрузкой показатели снижаются незначительно (количество листьев уменьшилось на 35%, число цветоносов в 2 раза, а 9 количество семян снизилось всего на 5%). А вот в тени количество листьев на одном растении уменьшается примерно в 2 раза, а их ширина и высота наоборот увеличиваются на 30 и 43% соответственно. Количество семян также уменьшается, но незначительно всего на 7 %. (Приложение 2,3) Таким образом, мы видим, что одуванчик очень хорошо вытаптыванию. приспособился к Доказательством этого является и тот факт, что если мы попробуем вырвать одуванчик из почвы на участке с высокой рекреационной нагрузкой, то в наших руках останутся только листья, в то время как корень растения останется в земле. А вот если мы то же самое проделаем на участке без вытаптывания, то в руках у нас окажется растение с частью корня (длиной от 2 до 10 см). Наибольшее угнетение на рост и развитие растений Одуванчика оказывает совмещение сразу двух факторов (тень и вытаптывание). В результате этого количество листьев на растениях уменьшается в 2 раза по сравнению с растениями, на которые действует только один фактор (вытаптывание), и примерно в три раза без вытаптывания на солнце (13 листьев на растении, произрастающем на солнечном участке с вытаптыванием, и всего 6 листьев на участке в тени с вытаптыванием). Число цветоносов при этом также уменьшается примерно в 3 раза (2,4 на участке в тени с вытаптыванием и в 5 раз больше на солнечном участке без вытаптывания). Кроме того, нами было замечено, что при регулярном скашивании травы листья одуванчика начинают прижиматься к земле и длина цветоносов в этом случае не превышает 2 см, что способствует дальнейшему цветению и распространению семян, несмотря на антропогенное воздействие. Изучая пыльцу одуванчика под микроскопом, мы увидели, что она похожа на маленькие желтенькие ёжики, только уменьшенные во много раз. 10 Мы решили узнать, сколько семян - парашютиков образуется на одном растении Одуванчика и соответствует ли количество семян числу отверстий на «головке» одуванчика. Для этого нами было сорвано по 9 цветоносов с разных участков. В результате выяснилось, что в среднем (если учитывать семена со всех сорванных растений) на одном цветоносе образуется около 185 семян (max 253 - min 120 шт.). А если учесть, что на одном растении образуется 5 цветоносов (от 2 до 12 в разных экологических условиях), то получается, что за одно весеннее цветение на Одуванчике может образоваться от 370 до 2220 семян. Кроме того, необходимо помнить, что Одуванчики цветут ещё и осенью. Таким образом, большое количество семян и накопление питательных веществ в корневище растения способствует процветанию этого растения, несмотря на неблагоприятные экологические условия. В занимательных ботаниках нередко приводится такой расчет: одно растение одуванчика дает в год три тысячи семян. Случись, что его потомство целиком выживет – через десять поколений он покрыл бы площадь в 15 раз превышающую земную сушу. Но верх одерживает гармоническое взаимодействие видов и повсеместное господство одного какого-либо растения исключено. [2] Считая семена, мы решили выяснить, какова же энергия прорастания и всхожесть семян Одуванчика и зависит ли всхожесть от условий образования семян. Нами были собраны семена с 4 растений, произрастающих в разных экологических условиях. Все семена были перемешаны и взята средняя выборка ¼, в которой находилось в среднем 200 семян. При определении Энергии прорастания семян в каждую чашку Петри на влажную фильтровальную бумагу раскладывали по 30 штук семян в каждую в трех кратной повторности. Посуда с семенами была закрыта сверху целлофановым пакетом и поставлена на подоконник. Температура помещения при этом была 20 - 25 градусов С. Показания сняли через неделю. Энергия прорастания составила 97 % у семян, вызревших на улице в открытом грунте, и 95 % у семян, образовавшихся у одуванчиков, сорванных в фазе бутонизации и вызревших в домашних условиях. Всхожесть семян составила 97 и 94% соответственно. У невсхожих семян видимых повреждений не наблюдалось. 11 97% 96% 95% улица 94% дом.условия 93% 92% энергия прорастания всхожесть Итак мы убедились, что Одуванчик способен образовывать семена без опыления. Таким образом, мы приходим к выводу, что Одуванчик лекарственный выигрывает борьбу за существование, благодаря нескольким свойствам: 1) Корневище крепко и надёжно удерживается в земле, благодаря своей величине. Даже если листья растения и часть корня окажутся в руках человека, он способен легко восстановиться благодаря оставшейся в земле части корня. Именно это свойство помогает растению выдерживать вытаптывание. 2) Кроме того, Одуванчик очень быстро приспосабливается к меняющимся условиям и при регулярном скашивании территории листья и цветоносы прижимаются к земле. 3) Одуванчик способен образовывать большое количество семян даже без опыления, и Энергия прорастания, а также всхожесть при этом практически не снижаются (разница 2 - 3%). Анкетирование: В анкетировании приняли участие все учащиеся начальной школы и взрослые, пришедшие на Отчётное родительское собрание клуба «Живая планета». 1. При ответе на первый вопрос: Любите ли Вы Одуванчики? Да ответило 73% детей и 78% взрослых. 17% детей и 32% взрослых это растение не любят, а 10% детей затруднились при ответе на этот вопрос. 12 80% 70% 60% 50% 40% дети 30% взрослые 20% 10% 0% да нет не знаю 2. Как Вы считаете, Одуванчик - полезное растение? Отвечая на этот вопрос, 44% детей и 89% взрослых считают Одуванчик полезным растением, в то время как 24,3% детей считают его вредным. 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% дети взрослые полезное растение вредное растение не знаю Остальные ответили - «не знаю» (31,7% и 11% соответственно). 3. Можно ли использовать Одуванчик в качестве лекарства? Утвердительно ответило лишь 65,9% детей и 78% родителей, «нет» ответили 12 и 22% соответственно. 24,1% детей ответили «не знаю». 13 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% дети 30,00% взрослые 20,00% 10,00% 0,00% да нет не знаю 4. Где чаще всего можно встретить Одуванчик? Большинство опрошенных считают, что Одуванчик чаще всего можно встретить на огороде (73% детей и 55,6% взрослых), в поле - так считает 14,6% детей и 44,4% взрослых. И лишь 12,4% детей чаще всего встречаются с Одуванчиком в лесу. 80% 70% 60% 50% дети взрослые 40% 30% 20% 10% 0% на огороде в поле в лесу 5. Что можно использовать в качестве лекарства у Одуванчика? Все части растения обладают лекарственными свойствами, так считают 7% детей и 66,7% родителей; «только цветы» - так считают 27% детей, «только корни» - так ответило 29% детей, остальные затруднились ответить (37% детей и 22% взрослых). 14 70% 60% 50% 40% 30% дети 20% взрослые 10% 0% все части растения цветы корни не знаю 6. Может ли Одуванчик предсказать погоду? «Да» ответили 36,6% детей и 44,3% взрослых. «Нет» - так считают 53,7% детей и 22% взрослых, остальные ответили - «не знаю» (9,7% детей и 33,7% взрослых). 60,00% 50,00% 40,00% дети 30,00% взрослые 20,00% 10,00% 0,00% да нет не знаю 7. Зачем Одуванчику «молочко»? Большинство опрошенных считают, что для защиты от насекомых (73% и 55,6% соответственно), остальные ответили - «не знаю». 15 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% дети взрослые для защиты от насекомых не знаю 8. Кем является на огороде Одуванчик? Сорняком это растение считают 58,5% детей и 88,7% взрослых. А 35,5% считают одуванчик на огороде в мае украшением. 100,00% 80,00% 60,00% дети 40,00% взрослые 20,00% 0,00% сорняк украшение не знаю 9. Умеете ли Вы плести венки? Положительно на этот вопрос ответили все взрослые и 49% детей. Оказалось, что 51% детей венки плести не умеют. И поэтому мы решили провести мастеркласс для детей, посещающих клуб «Живая планета». (Приложение №4) Проведя анализ, мы увидели, что большинство взрослых считают Одуванчик полезным лекарственным растением, несмотря на то, что на огороде он является злейшим сорняком. А вот дети колебались при ответе на этот вопрос. Многие так же не знают, что полезными свойствами обладают все части растения. Кроме того, большинство анкетируемых считают, что Одуванчик не может предсказывать погоду, хотя по литературным данным и собственным наблюдения мы убедились в том, что это растение никогда не обманывает и точно предсказывает дождь. 16 Выводы: 1. На территории Дома художественного творчества детей произрастает всего один вид одуванчиков, а именно Одуванчик лекарственный, и на его долю приходится около 15% от всего травянистого покрова на территории ДХТД. 2. Под микроскопом видно, что пыльца Одуванчика круглая с небольшими выступами, похожими на колючки, что способствует её удержанию на рыльце пестика, а следовательно, хорошему оплодотворению. 3. На одном растении Одуванчика может образовываться от 120 до 3 тысяч семянпарашютиков, благодаря чему они разлетаются на большие расстояния от материнского растения и быстро заселяют свободные участки земли. 4. Энергия прорастания и всхожесть семян Одуванчика лекарственного в среднем равна 96%. 5. В результате анкетирования выяснили, что несмотря на то что многие с раннего детства знакомы с Одуванчиком, они мало знают о его пользе как для человека, так для животных. 17 Литература 1. Артамонов В. Одуванчик – спутник человека. // Наука и жизнь. – 1995. – №5. 2. Большая книга леса: Сборник/ Сост. А.Н.Стрижёв.-М.: «ОЛМАПРЕСС», 1999.-731 с.: ил. 3. Ермакова И. М. Одуванчик лекарственный. // Биологическая флора Московской области. – М.: Издательство МГУ, вып. 8, 1990. 4. Иванова В. Влияние вытаптывания на рост и развитие растений. Калуга, Куровской - 2011 5. Кортиков В.Н., Кортиков А.В. Справочник лекарственных растений.Ростов н/Д: «Издательский Дом «Проф-Пресс», 2002.-800 с., илл. 6. Козлова Т.А., Сивоглазов В.И. Атлас родной природы. Растения луга.: Учебное пособие для школьников младших и средних классов. - М.: Эгмонт Россия, 2002. - 64 с.: ил. 7. Материалы по дополнительному экологическому образованию учащихся. Выпуск 3. - Калуга: 2007. 8. Определитель сосудистых растений центра Европейской России)И.А. Губанов, К.В. Кисилёва, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров. - М.: Аргус, 1995 - 560. Интернет-ресурсы 1. Википедия — свободная энциклопедия - Одуванчик 2. http://www.mypriroda.ru/Родная природа/растения луга 3. festival@1september.ru Cветик, пушистое солнышко Суркова Т.В. 4. http://docs.cntd.ru/document/Определение Энергии прорастания и всхожести семян 18 Приложение №1 Место расположения исследуемого участка 19 Приложение №2 Соотношение количества листовых пластинок и длины корня в зависимости от экологических условий 25 20 15 тени апт. апт. выт т +вы без длина листов.пластинки уч.в тени апт. вы т уч.+ ечн. солн уч. в уч. ечн. солн 0 кол-во листьев 5 длина корня 10 20 Приложение №3 Соотношение количества семян, длины цветочного побега и количества цветоносов от экологических условий произрастания 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 кол-во семян длина цветочного побега кол-во цветоносов 13 5 20 9 2 15 12 2 чн ы п та в. т. ы пт та ы зв бе ч. .у ни +в . пт та ы +в ч. .у ни чн те те е лн со .в уч .в уч е лн со Приложение 4. Результаты опытов по выяснению энергии прорастания и всхожести семян Одуванчика лекарственного 21 Приложение № 5 Плетём венки из одуванчиков