Проект на тему: "Опылители и опыляемые растения" (5 класс)

Частное общеобразовательное учреждение

средняя школа "Азъ Буки Веди"

                               ПРОЕКТ

«Опылители и опыляемые растения»

                                                                      Автор проекта:

Чубаренкова Мария

 ученица 5 «А» класса

                                                               Руководитель проекта: Забуруннова Наталья Юрьевна

Научный консультант:

доцент ЮФУ,

к.б.н. Мягкова Юлия Яковлевна

г. Ростов-на-Дону

2016 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………..	3
1. Литературная справка……………………………………………………	4
1.2. Цветок растения ……………………………………………………….	4
1.3. Способы привлечения насекомых опылителей к цветку……………	5
1.3.1.Запах………………………………………………………………..	5
1.3.2.Окраска……………………………………………………………..	6
1.3.3. Форма цветка………………………………………………………	7
2. Экспериментальная часть ……………………………………………….	8
2.1. Материалы и методы исследований………………………………	8
2.2. Результаты наблюдений…………………..……………………..…..	9
Выводы……………………………………………………………….……	13
Список использованной литературы…………………...…………………	14

ВВЕДЕНИЕ

Растения играют огромную роль в нашей жизни. Собственно сама наша жизнь без растений была бы невозможна. Растения являются поставщиками кислорода, пищей, источником одежды, строительным материалом,  предметом эстетического наслаждения и многого другого.

Когда мы говорим о растениях, чаще всего, первое, что приходит нам на ум – это цветы. Они бывают такими красивыми, разные по форме, размеру, окраске, цвету, запаху, а также времени цветения! Хочется понять для чего всё это многообразие цветов, какую роль они выполняют? И если понаблюдать за цветущими растениями в природе, то можно заметить, что многие из них с различными промежутками времени окружены мелкими животными (чаще всего насекомыми). Что для них эти цветы? Чем они так привлекательны и значимы? Именно это и побудило нас провести данное исследование.

Цель проекта: По литературным данным познакомится с опылением растений насекомыми, и пронаблюдать за опылителями в природе.

Задачи проекта:

1.     По литературным данным познакомится с тем, что такое опыление, что такое нектар, пыльца, какие существуют опылители, какие признаки у насекомоопыляемых растений.

2.     Узнать  какие насекомые  являются самыми часто встречающимися  опылителями в месте исследования.

3.     Выяснить влияние времени суток  на «работу» насекомых опылителей.

Ø Предмет исследования – насекомые-опылители и опыляемые растения

Ø Время работы над проектом: июнь-декабрь

Ø Методы  работы:

Изучение информационных источников (литература, пространство Интернет);

Визуальное наблюдение за цветами и прилетающими на них насекомыми;

Определение видов насекомых-опылителей.

       Практическая значимость проекта: выявление роли насекомых как важнейших опылителей растений.

1. Литературная справка

1.1. Цветок растения

Современные ученые считают, что цветы сформировались в том виде, в котором мы их видим благодаря своим опылителям, в первую очередь насекомым.

Мне стало очень интересно разобраться, что же такое цветы, опыление и цветение?

Цветок – сложная система органов семенного размножения цветковых растений. Это видоизменённый, укороченный и ограниченный в росте спороносный побег, приспособленный для образования спор и гамет, а также для проведения полового процесса, завершающегося образованием плода с семенами (рис.1).  

Рисунок 1. Основные части распустившегося цветка

Цветение – это состояние растений от начала раскрытия цветков до засыхания их тычинок и лепестков. Именно во время цветения и происходит опыление растений (Пасечник, 2011).

1.2.  Опыление и его виды

Опылением называют перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестика. Опыление – одна из важнейших функций цветка, оно тесно связано с цветением. От этого процесса зависит сохранение вида. Чтобы произвести новые семена растениям необходимо передать свою пыльцу другому растению (или другой своей части). Но для поиска своего партнера растения не могут активно передвигаться, поэтому они используют внешние силы, такие как насекомые, ветер, воду.

Выделяют два варианта опыления (рис. 2).

Ø    Перекрёстное опыление – это если пыльца переносится с тычинок одного цветка на рыльце пестика другого цветка (может осуществляться ветром, насекомыми и птицами).  

Ø    Самоопыление – это если пыльца попадает на рыльце пестика того же цветка.

Перекрёстное опыление биологически более целесообразно, т.к. потомство, унаследовав в себе признаки обоих родителей, может лучше приспособиться к среде. Самоопыление так же имеет свои плюсы: оно не зависит от внешних условий, а потомство стабильно сохраняет родительские признаки (Пасечник, 2011).

Рисунок 2. Типы опыления

При перекрёстном опылении возможны два варианта: 1) пыльца переносится на цветки, находящиеся на том же растении; 2) пыльца переносится на цветки другого растения того же вида.

Перекрестное опыление может осуществляться при помощи ветра, воды и насекомых, а в тропических странах еще птиц, летучих мышей и даже нелетающих млекопитающих типа крыс.

В этой работе я познакомлюсь с тем вариантом опыления, который происходит при участии насекомых. Это самый распространенный вариант. Считается, что он свойственен не менее 90% растений.

Опыление растений насекомыми называется энтомофилией.

Насекомые-опылители, приносят огромную пользу растениям, т.к. при перекрестном опылении резко возрастает качество семян.

Цветы привлекают своим видом насекомых, также это усиливается манящим ароматом и нектаром. Все приспособления цветка нацелены на одно, опыление их насекомыми.

1.3. Способы привлечения насекомых опылителей к цветку

1.3.1. Запах

 Одним из способов привлечения который сразу приходит на ум является аромат цветка. Цветы пахнут притягательно для своего опылителя, будь то муха, пчела или летучая мышь. Например, опыляемые мухами цветы, испускают зловоние, присущее гниющему мясу или другим разлагающимся органическим веществам. У цветов, опыляемых насекомыми, таких неприятных запахов не встречается. Кроме этого, сила запаха меняется в разное время суток. Нектарники расположены на цветке так, чтобы насекомое, добираясь до них, обязательно задело пыльники и рыльце пестика. Следовательно, наличие нектарников – важный признак насекомоопыляемого растения. Кроме того, их цветки обычно обоеполые, пыльца у них клейкая с выростами на оболочке, чтобы зацепиться за тело насекомого.

1.3.2. Окраска

Окраска цветов должна привлекать насекомых к ним, и, соответственно, она рассчитана на зрение опылителей. Учёные провели исследования, которые показали, что насекомые видят цвета особым образом, и каждый вид имеет свои предпочтения. Многие цветы с точки зрения насекомых окрашены совершенно не так, как видим их мы.

 Лучше других насекомых различает разную окраску лепестков пчела. Особенно хорошо она видит желтые, синие и фиолетовые расцветки. Красного  цвета ни пчела, ни шмель не различают. У нас встречаются окрашенные в красный цвет цветы (маки, тюльпаны и др.), которые при этом опыляются пчелами. Оказалось, что они дополнительно окрашены в ультрафиолетовом спектре, который виден насекомым, но недоступен нам (рис.2).

Рисунок 3.  Пчела (слева) и то, как она видит окраску мака (справа)

А вот пурпурная гвоздика, не имеющая дополнительной ультрафиолетовой окраски, пчелам почти не видна. Ее цветки опыляются в основном бабочками, которые красный цвет видят издалека и хорошо различают все его оттенки. Очень много красного цвета в тропиках. Но там опылителями являются птицы, а они красный цвет очень хорошо различают.

Ученые установили, что ультрафиолетовыми лучами окрашены цветки многих растений, поэтому насекомые видят цветки более пестрыми и узорчатыми, чем их видим мы. На одних цветках в ультрафиолетовый цвет окрашены жилки, на других имеются ультрафиолетовые пятна и полосы (рис.3).

Рисунок 4. Цветы с точки зрения человека (фото слева) и пчелы (фото справа)

1.3.3. Форма цветка

Растения, опыляемые насекомыми, максимально адаптировались под своих опылителей. Есть такие растения, которые могут опыляться большим количеством видов насекомых (и не только насекомых). Их цветы, как правило, имеют открытую или чашевидную форму (лютики, маргаритки и др.). У такого растения практически любое насекомое может стряхнуть пыльцу из пыльника на рыльце или перенести ее на другой цветок. Есть же растения, опылителями которого является узкий круг видов или даже всего один вид. Распространение, численность и выживаемость таких цветов напрямую зависят от численности своих опылителей.

Например, цветы растений семейства бобовых (люпин, душистый горошек) устроены так, что раскрываются под весом насекомого, севшего к ним на "крылышки", и выпускают тычинки и рыльца, трущиеся о тельце гостя.

У некоторых растений цветы могут опылить только насекомые с длинным хоботком, такие как мотыльки и пчелы. Примером такого растения может послужить яснотка белая. Чтобы добраться до нектара, спрятанного на дне цветка, насекомому приходится просовывать голову глубоко вовнутрь и тесно прижиматься к нижнему лепестку.

Изучив строение и особенности цветка, можно предположить, какие животные его опылят. Так, цветки душистого табака имеют очень длинную трубку из сросшихся лепестков. Следовательно, до нектара могут добраться только насекомые с длинным хоботком. Цветки – белого цвета, хорошо видны в темноте. Особенно сильно пахнут вечером и ночью. Опылители – бражники, ночные бабочки, которые имеют хоботок до 25 см длиной.

2. Эксперементальная часть

2.1. Материалы и методы исследований

Практическая часть моей работы была проведена в июле-августе  2016 г. на приусадебном участке частного домовладения в  селе Красивка, Инжавинского района Тамбовской области. Площадь территории  составляет около 30 соток.  Она включает в себя  большой палисадник с цветами (рис 5), а также огород (рис. 6).

К сожалению, во время моего эксперимента овощные культуры уже отцвели, и я наблюдала за декоративными цветковыми растениями.

В это время в саду цвели такие растения как роза, ипомея, эхинацея пурпурная, лук декоративный, астры, лилии и колокольчики). В течение дня много насекомых кружилось над этими красивыми цветами.

В качестве объектов наблюдений я выбрала растения эхинацеи, декоративного лука и колокольчика. Они наиболее удобно располагались на территории сада.

 Наблюдения проводились в течение 6 дней по 1 часу.  Наблюдения велись утром (9-00 – 10-00);  днем (13-00 – 14-00);  вечером (17-00 – 18-00). Свои наблюдения я записывала в блокнот, фиксируя при этом время и погодные условия (температуру окружающего воздуха, ветер).

Посещавших цветы насекомых я пыталась определить с помощью мини-энциклопедии и Интернета, а также помощи взрослых.

Во время моих наблюдений погода стояла солнечная и очень жаркая. Температура поднималась до 30^о С и выше. Небо было чистое, без облаков. Ветра не было.

2.2. Результаты наблюдений

За время наблюдений соцветия лука и  эхинацеи посещались примерно одинаковое количество раз разными насекомыми. Цветы колокольчика посещались насекомыми реже.  Основные из зафиксированных мной насекомых  были шмели (рис. 7) и бабочки, которых я определила как перламутровки (рис. 8).

Также мною были отмечены пчелы и разные по виду осы. Кроме этого летали какие-то мухи и мотыльки. Определить их вид я совершенно не смогла.

Согласно моим наблюдениям в исследуемом районе пчелы  на 3 месте после шмелей и бабочек  для эхинацеи и декоративного лука (таб.1).

Таблица 1

Количество прилетов насекомыми в течение 1 часа (наблюдения велись 6 дней)

Название насекомого опылителя	Среднее количество прилетов (за 6 дней) на цветок эхинацеи			Среднее количество прилетов (за 6 дней) на цветок дек. лука			Среднее количество прилетов (за 6 дней) на цветок колокольчика
	утро	день	вечер	утро	день	вечер	утро	день	вечер
шмель	4,3	2	2	4,8	2,2	4,2	4	1,9	2,2
бабочка перламутровка	4	1,4	1,9	5	2,3	4,5	1,5	1,5	2
пчела	1,8	1	1,5	1,5	1,2	1,5	2	1	1
оса	0,3	0	0,8	0	0	0,4	0	0	0,2
мухи	0	0	0	0,2	0	0	0	0	0,2

Из таблицы видно, что основными опылителями эхиноцеи и колокольчика в связи с особой формой цветов являются шмели. Для  декоративного лука основным опылителем является бабочка перламутровка. Наибольшая активность наблюдалась у всех насекомых в утренние часы. 

Это может быть связано с несколькими причинами:

1)температура воздуха утром была самой низкой (24-27⁰С) (днем было очень жарко (в отдельные дни, температура была 32-33⁰С), и вечером жара не успевала отступить);

2) в утренние часы насекомые более голодные;

3)с утра насекомые не устали (ночью отдыхают);

4) утром цветы, за которыми я наблюдала, выделяют наибольшее количество нектара.

Наибольшее количество раз насекомые прилетали к  декоративному луку (в среднем утром за весь период наблюдения 11,5 раз, днем 5,7 раз, вечером 10,6 раз). Цветки колокольчика посещались реже всего на протяжении всего исследования (среднее количество посещений в утренние часы 7,5 раз).

Среднее количество прилетов разных насекомых к соцветиям  эхинцеи, изображено на рис.9.

Рисунок 9. Количество прилетов насекомых в среднем (6 дней) за 1 час на соцветие эхиноцеи

Из рисунка видно, что наибольшая активность у всех насекомых в утренние часы (исключение составили осы, максимально количество прилетов, у которых к соцветиям эхиноцеи было больше вечером).

Среднее количество прилетов разных насекомых к соцветиям декоративного лука, изображено на рис.10.

Рисунок 10. Количество прилетов насекомых в среднем (6 дней) за 1 час на соцветие декоративного лука

Из рисунка видно, что для декоративного лука основным опылителем является бабочка перламутровка (среднее количество прилетов в течение 6 дней за час составило 5). Для всех насекомых (кроме ос) наибольшая активность отмечена в утренние часы.

Среднее количество прилетов разных насекомых к цветам колокольчика, изображено на рис.11.

Рисунок 11. Количество прилетов насекомых в среднем (6 дней) за 1 час на цветки колокольчика

Из рисунка видно, что основным опылителем для колокольчика является шмель (среднее за 6 дней количество прилетов за один час 4), на втором месте по количеству прилетов пчела. Шмели, бабочки и пчелы были наиболее активны в утренние часы. Количество прилетов в дневные часы и вечером падало практически вдвое.

Таким образом, мое исследование показало, что для декоративного лука главным опылителем является бабочка перламутровка, для эхинацеи и колокольчика шмель. Наибольшая активность у шмелей, бабочек и пчел отмечена в утренние часы. Днем активность значительно понижалась, а к вечеру снова возрастала, но все равно была  ниже, чем утром (в среднем в два раза).

Исключение отмечено для ос, которые в моих наблюдениях были активны в вечерние часы.

Поскольку, выбранные мной цветы посещались разными летающими насекомыми (рис.12,13), то можно сделать вывод, что их цветки не специализированы под конкретного опылителя.

По времени нахождения опылителя на цветке самое продолжительное время принадлежит шмелю. Один из них просидел на цветке более двух минут! Но такой случай отмечен лишь один раз в вечернее время. Все остальные насекомые (пчелы, бабочки и осы) не задерживались на цветке дольше, чем на 1 минуту. Долгое нахождение на цветке насекомого плохо для процесса опыления, так как чем больше цветков посетит, например пчела, тем эффективнее перенос пыльцы и, следовательно, лучше пройдет опыление многих экземпляров растений.

Таким образом, в ходе моего наблюдения было замечено, что основными насекомыми опылителями в исследуемом регионе являются шмели и бабочки перламутровки. Пчелы находятся на третьем месте  по количеству прилетов к  растениям эхиноцеи и декоративного лука и на втором для колокольчика.

ВЫВОДЫ

1.Опыление - важный процесс, без которого не происходит образования плодов и семян. Опыление может происходить различными способами: самоопылением и перекрестноопылением. Перекрестное опыление может происходить при помощи насекомых, птиц, некоторых млекопитающих, ветра, воды.

2.У насекомоопыляемых растений в процессе эволюции выработалось ряд приспособлений: крупные, ярко окрашенные цветки; мелкие соцветия обычно собраны в соцветия, тоже яркоокрашенные; сладкий сок- нектар; аромат, привлекающий определенных насекомых;  крупная пыльца, липкая, шероховатая легко прилипающая к мохнатому телу насекомых.

3.В исследуемом районе основными опылителями для исследованных декоративных цветов  на данный момент являются шмели и бабочки перламутровки. Пчелы находятся  на 3 месте после выше названных (для эхиноцеи и колокольчика) и на 2 для декоративного лука.

4.Активность опылителей напрямую зависит от времени суток. Активность шмелей (в среднем 4,4 прилетов/час), бабочек перламутровок (в среднем 3,5 прилетов/час) и пчел (в среднем  1,8/час) была выше на цветах эхиноцеи, колокольчика и декоративного лука утром.  Причин этому может быть несколько: разная температура воздуха, повышенная активность данных насекомых именно в утренние часы, но наиболее вероятно, по моему мнению, что именно утром эти цветы выделяют максимальное количество нектара.

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.                 Акимушкин И.И. Мир животных: Насекомые. Пауки. Домашние животные. – М.: Мысль, 1995, стр.100-127.

2.                 Аксенов Е.С., Аксенова Н.А. Декоративные растения. Энциклопедия природы России,Т.2. Травянистые растения – М.: 1997. – 608 с.:ил.

3.                 Денисова Г.А. Удивительный мир растений. – М.: "Просвещение". 1981, стр. 26-49

4.                 Чайнери М. Насекомые (Мини-энциклопедия). – М.:  Астрель, 2001, стр.120-125, 204-226.

5.                 Пасечник В.В. Биология. Бактерии. Грибы. Растения. Учебник 6 класс. – М.: «Дрофа». 2011, стр. 134-138, 211-215