Периодичность экзогенных ритмов у некоторых видов растений в окрестностях села Тяня



Введение

Тянский регион расположен в юго-западной части Республики Саха (Якутия), где проходят границы фаунистических рубежей, поэтому наша родная природа крайне интересна с биогеографический и экологической точек зрения.

Экосистема в Тянском регионе вследствие традиционной хозяйственной деятельности местного населения, не наносящей ущерба окружающей среде, является ненарушенной и своеобразной.

Для изучения учащимися родной природы, для отработки навыков научных исследований и анализа полученных данных, нами была выбрана тема о ритмических явлениях в природе.

Из курса географии и биологии мы знаем, что периодичность и повторяемость одних и тех же явлений во времени называются ритмикой. Например: лето — зима, день — ночь и др. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека; жизнь человека протекает в суточном режиме: активность днем, отдых ночью; сезонные ритмы активности и спячки (зимовки) у некоторых млекопитающих и многое другое.

«Эта периодичность обусловлена космическими причинами — движением Земли вокруг своей оси, вокруг Солнца и взаимодействием с Луной. Жизнь на земле приспособлена к этой постоянно существующей ритмике, что проявляется в изменениях состояния и поведения организмов» [4, с.12].

Благодаря этим ритмам растения хорошо приспособлены к климатическим особенностям среды. Ритму сезонных изменений растений соответствует, также, ритм жизненных процессов многих животных.

«В настоящее время доказано, что человек подвержен влиянию суточных биоритмов, в итоге многие физиологические реакции организмов изменяются в течении суток». [2,с. 58]

Цель:

1. Установить взаимосвязь между экзогенными ритмами некоторых видов растений и разными факторами внешней среды.
2. Определить зависимость движения венчика цветков и листьев одуванчика лекарственного(taraxacumofficinale) от фактора света.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме.
2. Провести эксперимент по определению зависимости движения венчика цветков и листьев одуванчика лекаственного(taraxacumofficinale) от фактора света.

Гипотеза: Обладают ли растения двигательной активностью для наиболее эффективного использования факторов питания.

Актуальность данной работы заключается в том, чтобы выявить значение солнечной энергии и ее влияние на жизнедеятельность всех растительных организмов и сельскохозяйственных культур.

Практическая значимость работы

Соотношение продолжительности ночного и дневного (день-ночь) периода служит для большинства организмов ориентиром в этапах их развития (вегетации, цветения и т.п). Такая реакция растений позволяет культурам выбирать фазу своей жизнедеятельности. Правильно используя в агротехнологиях эту особенность, можно регулировать начало некоторых стадий (например, цветения) с целью их ускорения, в зависимости от требуемых обстоятельств (особенно в теплицах).

Выводы: 1. Установили зависимость растений от разных факторов внешней среды т.е защита от вредных воздействий, например, прохладной температуры ночью (ритмы «день-ночь»). 2. Данный эксперимент позволяет сделать два вывода: а) вид одуванчик лекарственный (taraxacum officinale) обладает двигательной активностью; б) может определять направление света.

Методы исследования

Работа по изучению ритмических явлений и сбору данных по этой теме велась с весны 2018 года. Для этого подбиралась соответствующая научная литература. Изучалась краткая физико — географическая характеристика Тянского региона. Особенно нам нужно было изучить климат для выявления ритмических явлений у растений.

Наблюдения за растениями проводились на опушке леса с юго — западной стороны от села Тяня. Была выбрана площадка размером 10 х 10 метров, где проводился эксперимент. Наблюдения проводились через каждые 3 часа, начиная с 6 часов утра. Применялся метод фиксирования явлений природы на фото. Вели дневник наблюдений, куда записывались показания угла азимута по компасу, то есть азимут поворота венчика цветков.

Периодичность экзогенных ритмов у некоторых видов растений в окрестностях села Тяня

Из курса географии и биологии мы знаем, что периодичность и повторяемость одних и тех же явлений во времени называются ритмикой. Например: лето — зима, день — ночь и др.Сезонный фотопериодизм ярко наблюдается в широтах со сменой времен года (в средних и северных широтах). Солнечный свет для растений является источником энергии, он регулирует процессы их жизнедеятельности это явление называется фотопериодизм. Итак, это — регуляция биоритма живых существ при помощи света. С фотопериодизмом у растений связано явление фототропизма — движение отдельных органов растения к свету, например, движения головки одуванчика в течение дня по ходу движения Солнца, раскрытие соцветий утром и закрытие их вечером. Именно частицы света, являются энергетическим источником осуществления фотосинтеза. Недостаточность или отсутствие освещения очень пагубно сказываются на развитии культур по причине деактивации процесса фотосинтеза и, как следствие, ограниченного образования органических веществ».

Данная работа подводит итоги наблюдений за периодичностью экзогенных ритмов у некоторых видов растений. Для этого изучали и выбирали цветущие растения с заметными венчиками: фиалка лесная — незаметно проявляет движение за светом (рис1), ветреница – они активно поворачивались за солнечным светом,но сильно раскачивались на ветру, так что азимут невозможно измерить(рис 2). В результате эксперимент за двигательной активностью растений проводился у вида одуванчик лекарственный(.

Рис.1. Фиалка лесная (Violet Anemone)

Рис.2 Ветреница (Anemonesylvestris)

Среда, в которой обитают растения, подвержена постоянным изменениям — меняется интенсивность действия экологических факторов, их состав и соотношение интенсивности действия. Если изменения условий закономерно распределены во времени, носят регулярный характер, их называют периодическими.

«Ритмические изменения в жизни растений, соответствующие циклическим колебаниям условий окружающей среды называют экзогенными (внешними) ритмами: открывание и закрывание цветков в определенное время суток, опускание черешков листьев, изменение интенсивности фотосинтеза, испарение воды». [1, c.9]

Эндогенные ритмы, так называемые «биологические часы» сохраняются некоторое время. Кроме того, что солнечный свет для растений является источником энергии, он регулирует процессы их жизнедеятельности. Это явление называется фотопериодизмом. Итак, фотопериодизм — регуляция биоритма живых существ при помощи света. Различают:

– суточный фотопериодизм,

– сезонный фотопериодизм,

– периодизм процессов, протекающих на Солнце.

Данный эксперимент позволяет сделать два вывода:

– растения могут двигаться и поворачиваться;

– растения могут определять направление света и тянутся к нему.

Вывод сводится к выяснению вопроса, одинакова ли чувствительность разных растений к свету и скорость их движения. Предсказать результаты данного эксперимента невозможно, так как они будут зависеть от того, какие растения взяты для опыта и какова степень их затемнения. Иногда сильно наклоненное растение выпрямляется за 2–3 ч.

Кроме того, растения используют солнечный свет как источник информации. Так, соотношение продолжительности ночного и дневного периода служит для большинства растительных организмов ориентиром в этапах их развития (начало вегетации, цветения, периода покоя и т. п.). Такая реакция растений на длину дня и ночи, известная как «фотопериодизм, позволяет культурам выбирать наиболее оптимальное время для осуществления каждой фазы своей жизнедеятельности. Правильно используя в агротехнологиях эту особенность, можно регулировать начало некоторых стадий (например, цветения) с целью их ускорения или отсрочки, в зависимости от требуемых обстоятельств». [1, с.88]

Зеленые растения только на свету образуют органические вещества, которые в конечном счете используют все остальные живые организмы.

Изобретатель паровоза Стефенсон как–то задал вопрос своему приятелю: «Что движет проходящий перед нами поезд?». «Конечно, твое изобретение» — ответил его друг. «Нет, — Сказал Стефенсон, — его движет тот солнечный, луч который сотни миллионов лет назад поглотило зеленое растение» [1, с.5].

Из курса биологии мы знаем, что в явлениях фотопериодизма не непосредственное действие фактора света на организме, а его сигнальное значение. Длина светового дня является единственным точным сигналом приближения зимы или весны. Погодные условия обманчивы.

Поэтому растения, реагируя на длину дня, не распускают листву в зимние оттепели и не переходят к листопаду при краткосрочных летних заморозках. Зацветают растения тоже при определенной длине дня.

Нам нужно было узнать какие растения особенно ярко проявляют процесс фототропизма. Для этого выбирали цветущие растения: во-первых изучали фиалку (рис № 1), но фиалка не активно проявляла движение за солнцем, затем наблюдали за ветреницами -они активно поворачивались за солнцем, но слишком раскачивались на ветру, так что азимут невозможно было измерить. (рис № 2).

В результате мы выбрали объект изучения — это одуванчики, которые очень активно поворачиваются к свету: угол поворота венчика цветков измеряли компасом, через каждые три часа.

Таблица данных по проведению эксперимента

Дата	Время / ч.	Азимут	Фотографии объекта эксперимента
12.07.2019 г.	6.00	45°
	9.00	90°
	12.00	180°
12.07. 2019г	15.00	210°
	18.00	255°
	21.00	300°

В чем причина движения растений? Известно, что у растений нет нервной и мышечной системы, но тем не менее, все они обладают способностью к движению. В результате исследования, мы узнали, что двигаются растущие побеги и листовые пластинки поворачиваются в направлении односторонне падающего света, при смене дня и ночи открываются и закрываются цветки как на фотографиях. А изгиб ростовой в сторону источника света называется фототропизм.С помощью фототропизма осуществляется такая ориентация органов в пространстве, которая обеспечивает наиболее эффективное использование растения факторов питания (фотосинтез), а так же служит для защиты от вредных воздействий, например, прохладной температуры ночью (рис № 3) — явление «сна» у растений.

Рис.3. Ветреница. Вид ночью

Практическая значимость работы

Почему мы изучаем эти явления? Вследствие изучения фототропизма и фотопериодизма можно узнать связь между фотосинтезом и урожаем сельскохозяйственных культур. Фотосинтез имеет очень большое значение для накопления органического вещества в растении и приносимого им урожая. [1,с.37]

Соотношение продолжительности ночного и дневного (день-ночь) периода служит для большинства организмов ориентиром в этапах их развития (вегетации, цветения и т.п). Такая реакция растений позволяет культурам выбирать фазу своей жизнедеятельности. Правильно используя в агротехнологиях эту особенность, можно регулировать начало некоторых стадий (например, цветения) с целью их ускорения, в зависимости от требуемых обстоятельств (особенно в теплицах).

Выводы

1. Установили зависимость растений от разных факторов внешней среды, т.е защита от вредных воздействий, например, прохладной температуры ночью (ритмы «день-ночь»).
2. Данный эксперимент позволяет сделать два вывода:

а) вид одуванчик лекарственный (taraxacumofficinale) обладает двигательной активностью;

б) может определять направление света.

Исследуя эти явления мы хотим приступить к теме будущего проекта: «Влияние ритмических явлений у растений на повышении урожайности сельскохозяйственных культур».

Литература:

1. Генкель, П. А. Физиология растений. — М.: Просвещение, 1985.
2. Куприянович, Л. И. Биологические ритмы и сон — М.: Наука, 1976.
3. Стокли Корин. Биология. Справочник — М.: «Росмэн», 1995
4. Пономарева И. Н. и др., Основы общей биологии, 2007г.
5. Пешперов Г. А. «Состояние ценной популяции и запасы сырья редкого лекарственного вида Phlojodicarpussibiricus в бассейнах рек Тяня и Токко» — 2012г.
6. Тимофеев П. А., Исаев А. П., Михалева Л. Г. Вечен ли лес на вечной мерзлоте. Как организовать общественный мониторинг в лесах мерзлотной зоны. — Якутск: Изд-во ЯГУ, 1999. — 130с.
7. Downloads/rol-v-sveta-v-zhizni-rastenij.html