Лабораторная работа
«Связь анатомического строения листьев злаков с условиями обитания
(на примере пшеницы, ржи, овса и ковыля)»
Для 10 класса по предмету экология
Цель работы: выявить особенности анатомического строения пластинок листа мезофильных (на примере пшеницы, ржи и овса) и склерофильного (ковыль) злаков.
Задачи:
1. Дать общую характеристику исследуемых злаков: морфологические и таксономические отличия, распространение, значение.
2. Привести определения используемых экологических понятий.
3. Представить описание основных признаков анатомического строения листа злаков
4. Проанализировать гербарные образцы пшеницы, ржи, овса и ковыля.
5. Изготовить препараты поперечных срезов листьев этих видов.
6. Сравнить анатомическое строение этих видов по следующим критериям: число ребер, их очертания, особенности эпидермиса и паренхимных клеток, клеток наружной и внутренней обкладок проводящих сосудов центральной жилки, степень развития клеток склеренхимы ниже сосудисто-проводящих пучков и выше их.
7. Сформулировать выводы, отметив отличия в морфологическом и анатомическом строении исследованных видов.
Пшеница, рожь, овес - важнейшие продовольственные и кормовые злаки. Они составляют основу нашего питания (мука, крупа) или значимы косвенно, т.к. важны для животноводства. Наряду с рисом и кукурузой - они основные пищевые растения человечества, из них пшеница занимает первое место среди всех культивируемых растений, 5 и 6 место занимают овес и рожь. Родина пшеницы – Юго-западная Азия и Балканский полуостров. Посевы пшеницы занимают 1/8 часть всей суши нашей планеты. Основная её часть выращивается в Евразии. В России границы пшеницы доходят до Мурманской области.
Рожь известна в культуре с конца бронзового века, а в настоящее время занимает больше площади в Евразии, Северной и Южной Америке и Африке, в Австралии.
Овес широко культивируется в Евразии: произрастает в России, Белоруссии, Украине, Прибалтике, Польше, а также в Канаде, США и Китае.
Ковыль – доминант равнинных и нагорных степных группировок на юге Европейской части России, на Украине, в Казахстане, в Южной Сибири. Встречается на сухих местах по всей Западной Европе. Образует плотные дерновины, листья узкие, сложенные. Очень красив во время колошения в ковыльной степи. Имеет существенное кормовое значение в качестве пастбищного растения.
Таксономические отличия видов
Пшеница мягкая Triticum aestivum L. (Triticum vulgare Vill.)
Колоски 4-5(8) цветковые, располагаются по одному на каждом членике стержня колоса. Кол. чешуи яйцевидные, одной длины с нижней цв. чешуей, в верхней части с коротким зубцом, иногда вытянутым в ость. Нижн. цв. чешуя с длинной остью.
Рожь посевная (Secale cereale L.)
Колоски 2-х цветковые, располагаются по одному на каждом членике стержня колоса. Кол. чешуи линейно-шиловидные с остями до 5 мм длины, короче цв. чешуй. Нижн. цв. чешуя постепенно сужается в ость 20-50 мм длины.
Овес посевной (Avena sativa L.)
Колоски 2-3-х цветковые. Кол. чешуи длиннее цветковых, от нижней цв. чешуи отходит ость – от спинки чешуи, а не от верхушки, как у пшеницы и ржи.
Ковыль перистый Stipa pennata L. (Stipa joannis Cel.)
Колоски с 1-м цветком. Кол. чешуй 2, на верхушке острые. Нижн. цв. чешуя с длинной, коленчато-изогнутой остью (15-20 см длины) с перисто отстоящими волосками.
Основные экологические понятия.
Адаптация – приспособления организмов к среде обитания – части природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует.
Экологические факторы – отдельные свойства среды, воздействующие на живые организмы, например, температура, свет. влажность почвы. солевой состав воды, ветер и др.
Экологические группы растений по отношению к воде: мезофиты и ксерофиты (суккуленты, склерофиты). Мезофиты могут переносить непродолжительную засуху. Это растения, произрастающие при среднем увлажнении почвы и умеренно теплом режиме. К ним относятся лиственные породы деревьев умеренного климата, растения лугов и большинство культурных растений. Ксерофиты растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, ограничивающие испарение воды или запасающие ее на время засухи. Это растения пустынь, степей, сильно прогреваемых склонов. Они подразделяются на склерофиты и суккуленты К склерофитам относятся узколистные степные плотнодерновинные злаки (ковыли, типчак, келерии и др.). Они могут переносить высокие температуры и обезвоживание клеток листьев. Суккуленты - сочные растения с сильно развитой водозапасающей паренхимой – кактусы, молочаи, алоэ, молодило, очитки.
Жизненные формы растений – морфологический тип приспособления растений к факторам местообитания. К.Раункиер выделил 5 биологических типов в зависимости от расположения почек возобновления по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Большинство растений умеренного климата относятся к гемикриптофитам. Согласно И.Г.Серебрякову, жизненная форма – это общий облик растений, сложившийся в результате роста и развития в определенных условиях среды. Одна из важнейших характеристик жизненных форм – продолжительность жизни растения – одно (мало) летность (3-4 года) или многолетность.
Анатомическое строение листа злаков.
Поперечный разрез пластинки листа злаков характеризуется слабо волнистой (у мезофитов) или четко ребристой (у склерофитов) верхней поверхностью. Основная ассимиляционная ткань листа – мезофилл. Он состоит из паренхимных клеток и занимает все пространство между верхним и нижним эпидермисом, исключая проводящие пучки. Эти клетки на верхней и нижней сторонах листа имеют либо одинаковое строение (изолатеральное) или отличаются на столбчатое и губчатое строение (билатеральное). У части злаков (преимущественно мезоморфных) развиты межклетники, в отличие от склероморфных, обеспечивающие газообмен между клетками. Хорошо видны сосудисто-проводящие пучки. В них флоэма расположена в нижней части, а ксилема в верхней части пучка. Крупные пучки имеют ксилему и флоэму, а мелкие лишь трахееподобные элементы ксилемы. Сосудисто-проводящие пучки окружены плотно сомкнутыми крупными одним или двумя кругами клеток обкладки – внутренним и наружным. Обкладка принимает большое участие в продвижении воды из стебля в лист, а также продуктов ассимиляции в проводящие ткани. Структура обкладки и мощность ее развития прямо зависят от экологических особенностей растения и его транспирирующей способности. Кроме ассимиляционной и проводящей тканей, в листе развита система механической ткани. Механическая ткань приурочена главным образом к проводящим пучкам, степень ее развития зависит от экологических особенностей растения.
Количественно-анатомические исследования анатомии листа используются в селекции сортов злаков и в экологических исследованиях.
Ход работы:
1.Рассмотреть гербарные образцы следующих видов:
- пшеница (рис.16)
- рожь (рис. 17)
- овес (рис.18)
-ковыль (рис.19)
2. Определить районы распространения данных видов и температурные условия (заполнить таблицу №3)
3. Дать морфологическое описание этих злаков по следующему плану:
I. Жизненная форма, высота растений
II. Тип корневой системы
III. Описание надземных органов:
1) Побег
2) Лист
· длина листовой пластинки
· ширина листовой пластинки
И заполнить таблицу № 4
4.Сделать поперечные срезы листьев:
-пшеницы (рис.20)
-ржи (рис. 21)
- овса (рис.22)
-ковыля (рис.23)
и сравнить эти виды по следующим критериям:
число ребер, особенности эпидермиса, форма паренхимных клеток, межклетники, наружная и внутренняя обкладки проводящих пучков, степень развития клеток склеренхимы ниже сосудисто-проводящих пучков и выше их (заполнить таблицу №5)
6. Сформулировать вывод.
Рис 16. Гербарный лист пшеницы мягкой или летней Triticum aestivum L. (Triticum vulgare Vill.)
Рис.17 Гербарный лист ржи посевной (Secale cereale L.)
Рис.18 Гербарный лист овса посевного (Avena sativa L.)
Рис.19 Гербарный лист ковыля перистого Stipa pennata L. (Stipa joannis Cel.)
Рис. 20 Поперечный разрез листа пшеницы
Рис.21 Поперечный разрез листа ржи
Рис.22 Поперечный разрез листа овса
Рис.23 Поперечный срез листа ковыля.