Проект содержит объёмную иформацию об анатомическом строении листовых пластинок комнатных растений. Учебная база кабинета биологии может предоставить обширные возможности для изучения клеточного строения листа. Исследования проказали, что строение листовой пластинки соответствует её функциям.
Вложение | Размер |
---|---|
proekt_po_anatomii_lista.doc | 338.5 КБ |
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ
ГОРОДА МОСКВЫ
ЮГО-ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1987
109469, Москва, ул. Белореченская, д.36, корп.1. тел. 347-45-54
НАУЧНОЕ ОБЩЕСТВО УЧАЩИХСЯ «БИОМ»
СЕКЦИЯ «КОМНАТНОЕ ЦВЕТОВОДСТВО»
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
ТЕМАТИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ « БИОЛОГИЯ»
ОСОБЕННОСТИ АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ЛИСТОВЫХ ПЛАСТИНОК КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ.
Выполнил:
учащийся 6 класса «А»
(гимназического)
Баландин Артур.
Руководитель:
Мухина Е.В.,
учитель биологии
г. Москва, 2010г.
Содержание.
Введение……………………………………………………………..3 стр.
1.1.Микроскопическое строение листа…………………………….4
1.2.Природные зоны как географическая родина
комнатных растений…………………………………………………5
2.1.Материал и оборудование……………………………………….6
2.2.Методика микроскопирования………………………………….6
2.3.Методика выполнения учебного рисунка………………………7
Приложение…………………………………………………………..19
Введение.
Лист – удивительное творение природы. Растения часто привлекают наше внимание именно необычным разнообразием форм листьев, которые, независимо от внешнего строения, выполняют отведённые им функции, обеспечивая жизнь растениям.
Лист – это боковой орган побега, выполняющий функции фотосинтеза, газообмена и транспирации. Начиная курс биологии с ботаники, мы знакомимся с растениями, изучаем их внешнее и внутреннее строение. На уроках мы выяснили, что, в связи с основными функциями листа, в нём хорошо развиты такие ткани, как:
- основная, в которой протекает процесс фотосинтеза;
- покровная, регулирующая испарение воды и газообмен;
- проводящие, осуществляющие подведение почвенных растворов и оттока продуктов фотосинтеза;
- механические, придающие листу прочность.
И на уроках, и на занятиях секции «Комнатное цветоводство» в качестве наглядного материала мы используем коллекцию комнатных растений (более 60-ти видов, см. фото 2-11). Заинтересовавшись разнообразием форм листьев, мы предположили, что, если листья различаются морфологически, то, вполне вероятно, они должны различаться и анатомически. Почему одни растения с опушёнными листьями нельзя опрыскивать, а другие нужно? Одни растения требуют хорошего освещения, другие нуждаются в притенении? Учитывая, что комнатные растения требуют разного ухода, так как исторически произрастают в разных природных зонах Земли, мы выдвинули гипотезу: анатомическое строение листовых пластинок комнатных растений различно.
Соответственно, целью данного исследования является: выявление особенностей анатомического строения листовых пластинок комнатных растений.
Алгоритм доказательства гипотезы:
1. Литературный обзор.
1.1.Микроскопическое строение листа.
Анатомическое строение листьев различается даже в пределах одного вида, однако в общих чертах оно единообразно и у разных видов. Обычно листовая пластинка с обеих сторон снабжена однослойной покровной тканью – кожицей, или эпидермисом (см. приложение № 3, словарь терминов). Между верхним и нижним эпидермисом располагается основная ткань, или мякоть листа (мезофилл), чаще дифференцированная на столбчатую ткань (палисадную), состоящую из удлинённых клеток с хлоропластами и занимающую верхнюю, обращённую к свету часть листа; и губчатую паренхиму, сложенную из клеток с большими межклетниками и заполняющую нижнюю часть его. (См. приложение 2, рис.12.) В клетках губчатой ткани содержится значительно меньше хлоропластов, чем в столбчатой.
Строение мякоти листа по-разному представлено у листьев, развивающихся в различных условиях освещения. У растений, выросших в условиях яркого освещения, листья обычно имеют два или три слоя столбчатой ткани – их называют световыми. У растений, выросших при недостатке света, в тени, столбчатые клетки образуют только один слой в верхней части листа – их называют теневыми. У одного и того же растения листья, выросшие в хорошо освещённой части кроны, имеют структуру световых, а листья, взятые с теневой стороны или выросшие в глубине кроны, - структуру теневых. (Пономарёва и др., 2004г.)
Клетки эпидермиса часто бесцветные, тесно примыкают друг к другу: они живые и, за исключением расположенных в эпидермисе устьичных клеток, лишены хлорофилла. Снаружи эпидермис обычно покрыт кутикулой, а иногда и восковым налётом, что определяет защитную функцию эпидермиса. Возможно, защитную роль играют и волоски на поверхности листовой пластинки.
Восковой покров на листьях некоторых растений удерживает воду внутри или не позволяет ей поступать извне, предохраняя растение от недостатка или избытка влаги. Волоски на листе помогают удерживать у его поверхности ценную влагу, не давая ей рассеиваться в воздухе. (Тейлор Б., 1995г.)
На кожице герани даже при малом увеличении можно рассмотреть строение различных волосков. Кроме простых волосков, играющих защитную роль, у неё имеются железистые, которые выполняют функцию выделения. Благодаря им из растений выделяются эфирные масла. Они накапливаются под тонким слоем кутикулы, которая одевает волосок. При малейшем прикосновении кутикула повреждается, эфирные масла освобождаются и улетучиваются в атмосферу. (Анохина В.С., 1998г.)
Через многочисленные устьица в эпидермисе листа осуществляются газообмен и транспирация: в лист поступает наружный воздух, проникающий в межклетники губчатой паренхимы, а из листа выделяются пары воды и газы (Пономарёва и др., 2004г.)
У длинных узких листьев и игл поверхность меньше, чем у широких плоских листьев, поэтому они теряют за счет испарения меньше воды. (Тейлор Б., 1995г.)
Лист пронизан жилками – проводящими пучками, которые наряду с механическими тканями создают остов листа. В состав проводящего пучка в листе, как и в других органах растений, входят ксилема, флоэма и склеренхима. Ксилема в пучке обращена к верхней стороне листа, а флоэма – к нижней. Механические ткани, придающие листу прочность, чаще располагаются у крупных жилок, но иногда развиваются и в мякоти. В основном, пучки разветвлены в одной плоскости. (Каменский и др., 2003г.)
Если ассимиляционная часть листа размещена только на верхней стороне листовой пластинки, а губчатая – на нижней, то листья с такой структурой называются дорзовентральными. Если столбчатая паренхима располагается с двух сторон листа, то лист называется изолатеральным, что свойственно листьям, размещающимся под острым углом к стеблю. Если ассимиляционная часть листа, представленная складчатой хлоренхимой, расположена вокруг центральной жилки, такой лист называется радиальным. (Чебышев Н. и др., 1999г.)
У растений разных видов, произрастающих в различных экологических зонах, отличия в строении листьев проявляются сильно. Например, у обитателей влажного тропического леса мягкие, сильно рассеченные, совершенно не приспособленные к засухе листья, а у растений сухого климата – мелкие, жесткие, покрытые толстой кутикулой, которая придает им синеватый оттенок. (Быховец С.Л., 2003г.)
1.2. Природные зоны
как географическая родина комнатных растений.
Расположение экологических сообществ на Земле носит ярко выраженную зональную структуру, связанную с изменением тепловых условий (прежде всего, потока солнечной энергии) на различных широтах. Области распространения (ареалы) растений, которых мы содержим в комнате в умеренном поясе, распространяются на следующие природные зоны:
2. Материал и методика исследования.
2.1. Материал и оборудование.
Материалом послужили растения кабинета биологии ГОУ СОШ № 1987 – 11 видов (см. приложение №1, фото 2-11).
Оборудование:
- микроскоп ЮННАТ-2П-3, окуляр – 20 х, объектив – 8 х;
- предметные и покровные стёкла, стакан с водой;
- препаровальные иглы;
- лезвия;
- цифровая фотокамера OLYMPUS;
- рисовальные принадлежности (бумага формата А-4, средней мягкости простые и цветные карандаши, мягкий ластик);
- сканер EPSON PERFECTION 3200 PHOTO;
- компьютер.
2.2. Методика микроскопирования.
Для приготовления микропрепарата поперечного среза листа использована методика Воронина Н.С. (см. фото 1):
Для приготовления микропрепарата кожицы листа использована методика, предложенная Анохиной В.С.:
Для приготовления микропрепарата с нижней стороны листа при помощи препаровальной иглы или пинцета надо снять небольшой кусочек (площадью 2-3 мм2) кожицы без мякоти. Кожицу следует положить внутренней стороной в каплю воды, накрыть покровным стеклом и поместить препарат на предметный столик микроскопа.
2.3.Методика выполнения учебного рисунка (по Воронину Н.С.).
Фото 1. Приготовление микропрепарата и его зарисовка.
3.Обсуждение результатов исследования.
Рассматривание микропрепаратов при увеличении микроскопа 160х. Зарисовка и описание объектов исследования (см. приложение 1.).
1.Абутилон гибридный.
На поперечном срезе листа (рис.1.)
нет характерной границы между
столбчатым и губчатым мезофилллом.
Фотосинтезирующая ткань располага-
ется равномерно. Интересно выглядят
волоски, расположенные по четыре-
пять. Они берут начало из одной клетки
и являются одноклеточными.
На верхнем и нижнем эпидермисе
волоски располагаются равномерно.
Устьица видны на нижнем эпидермисе.
Так как абутилон – растение солнечных
мест, значит функция волосков – защита
Абутилон от перегревания и ожогов.
гибридный
Фото 2. Абутилон гибридный,
асплениум гнездовидный и фикус
лировидный.
2
1
4
3
6
5
Рис.1. Поперечный срез листа абутилона гибридного.
1 – верхняя эпидерма; 2 – волосок; 3 – мякоть; 4 – хлоропласты; 5 – устьице; 6 – нижняя эпидерма.
2.Бегония Фиста.
1 3 4
2
5
А Б
Рис. 2. Эпидермис листа бегонии Фиста.
А – верхняя кожица; Б – нижняя кожица; 1 – клетки эпидермиса; 2 – устьица; 3 – устьичная щель; 4 – замыкающие клетки; 5 – волоски.
На рис.2 хорошо видны устьица, каждое из которых состоит из двух замыкающих клеток, между которыми расположена щель, ведущая в межклеточную полость. Замыкающие клетки имеют полуокруглую форму и содержат хлоропласты.
На верхней кожице количество устьиц значительно меньше, чем на нижней, что соответствует характеристике дорзовентрального листа. Видны простые волоски. Форма клеток кожицы бегонии является округлой, что подтверждает мнение о соответствии формы листовой пластинки форме клеток эпидермиса и наоборот.
Фото 3. Пеларгония зональная и бегония Фиста –
растения с округлыми листьями.
3.Гиппеаструм гибридный.
1 9
2 8
3
4 10
5
6
7 Б.
А. 8
Рис.3. Анатомическое строение листа гиппеаструма гибридного.
А – поперечный срез; Б – нижний эпидермис; 1 – верхний эпидермис; 2 – столбчатая ткань; 3 – жилка; 4 – клетки, заполненные водой; 5 – губчатая ткань; 6 – межклетник; 7 – клетки нижнего эпидермиса; 8 – устьица; 9 – ядро; 10 – пузырёк газа.
На рис. 3. А. мы видим характерное строение светового листа - 3 слоя столбчатого мезофилла, располагаются под верхней кожицей. Сочность листьев гиппеаструма объясняется наличием сочетающихся с жилками групп клеток, заполненных водой. Губчатый мезофилл имеет большие межклетники. Устьица видны на нижнем эпидермисе.
Рис.3. Б. также подтверждает соответствие удлинённой формы листа удлинённой форме клеток кожицы. На препарате наблюдается большое количество воздушных пузырьков, что говорит об интенсивности фотосинтеза у листьев гиппеаструма.
гибридный
Фото 4. Молочай ребристый, гемантус белоцветковый, узамбарские фиалки, гиппеаструм гибридный и бриофиллум Дегремона.
4.Диффенбахия прелестная.
1
2
3
4
5 6
Рис.4. Поперечный срез листа диффенбахии прелестной.
1 – верхний эпидермис; 2 – столбчатая ткань; 3 – губчатая ткань; 4 – межклетник; 5 – устьице; 6 – нижний эпидермис.
Диффенбахия – растение влажных тропических областей, поэтому её листья имеют широкую, достаточно сочную листовую пластинку. На рис. 4. мы видим обычное анатомическое строение листа, лишённого волосков и воскового налёта.
Диффенбахия не экономит воду, так как на географической родине не испытывает дефицита во влаге, но растёт на освещённых участках тропических лесов. Поэтому она нуждается в обильном поливе и опрыскивании листьев.
прелестная.
Фото 5. Уголок растений влажных тропиков.
5.Опунция мелковолосистая.
Рис.5. Поперечный срез молодой колючки
1 опунции мелковолосистой.
1 – эпидермис; 2 – столбчатый
мезофилл; 3 – клетки с запасом
2 воды.
3
Опунция
мелковолосистая
Опунция – растение, произрас-
тающее в пустынях, что объясняет
её необычные листья – колючки.
На рис. 5. видно, что анатомическое
строение такого листа отличается от
обычного радиальным расположением
клеток мезофилла. В центре хорошо
наблюдается водозапасающая ткань.
Жилки на поперечном срезе не видны.
У такой опунции большие колючки
не долговечны, так как по мере роста
они заменяются мелкими волосками.
Фото 6. Кактусы.
6.Пеларгония (герань) зональная (см. фото 3).
1 Рис.6. Эпидермис пеларгонии зональной.
2 1 – клетка эпидермиса; 2 – устьице;
3 – простой волосок; 4 – железис-
3 тый волосок; 5 – капли эфирного
масла.
5
4
На рис.6. мы видим, что среди клеток кожицы пеларгонии можно увидеть простые и железистые волоски. Простые волоски состоят (по литературным данным) из одной вытянутой живой клетки, они имеют ядро и цитоплазму. Но на микропрепарате наблюдаются перегородки. Железистые волоски в округлом расширении верхней части содержат эфирные масла, придающие растению характерный запах и защищающие его от поедания животными.
7.Пеларгония (герань) душистая.
1 2
3
7
4
5 6
Рис.7. Поперечный срез листа пеларгонии душистой.
1 – верхний эпидермис; 2 – простой волосок; 3 – столбчатая ткань; 4 – губчатая ткань; 5 – устьице; 6 – нижний эпидермис; 7 – жилка.
Поперечный срез листа пеларгонии душистой представляется интересным, так как простые волоски располагаются по всей поверхности листовой пластинки, большое их количество содержится на нижней стороне жилки. Функция волосков у этой пеларгонии, по-видимому, - защита от излишнего попадания воды через эпидермис, потому что опрыскивать листья у неё не рекомендуется. На родине она произрастает в сухих местах в Южной Африке. Интересен тот факт, что не обнаружены железистые волоски, хотя душистая пеларгония обладает более значительным запахом, чем зональная.
Проводящий пучок (жилку) рассмотреть не удалось.
Фото 7. Диффенбахия прелестная и пеларгония душистая.
8.Сансевьера трёхполостная.
1
3 2
7
4
5 Б.
6
А. 7
Рис.8. Внутреннее строение листа сансевьеры трёхполостной.
А – поперечный срез; Б – эпидермис; 1 – восковой налёт; 2 – клетки эпидермиса; 3 – столбчатая ткань; 4 – губчатая ткань; 5 – пузырьки воздуха; 6 – жилка; 7 – устьице.
Сансевьера трёхполостная имеет листья, расположенные к укороченному стеблю под прямым углом. Этот факт наводит на мысль о том, что анатомическое строение её листа должно соответствовать строению изолатерального листа (см. гл. 1, Литературный обзор). То есть, столбчатая паренхима располагается с двух сторон. Но на микропрепарате (рис. 8.) мы видим, что у нижней кожицы располагаются клетки, больше похожие на губчатую паренхиму. Между ними видны большие межклетники, выделяющие пузырьки газа. И, в то же время, мы наблюдаем относительную одинаковость формы клеток мякоти.
Проводящий пучок рассмотреть не удалось.
Сансевьера трёхполостная.
Фото 8. Сансевьеры.
9.Сенполия фиалковоцветковая (узамбарская фиалка).
1 2 3
4
5
8
6 7
Рис.9. Поперечный срез листа узамбарской фиалки.
1 – Кутин; 2 – волосок; 3 – верхний эпидермис; 4 – столбчатый мезофилл; 5 – губчатый мезофилл; 6 – устьице; 7 – нижний эпидермис; 8 – пузырёк воздуха.
Поперечный срез листа узамбарской фиалки (рис. 9) свидетельствует о том, что перед нами растение относительно сухих мест обитания. Простые волоски обильно покрывают листовую пластинку с обеих сторон. Тот факт, что растение боится прямых лучей солнца и требует аккуратного опрыскивания, наводит на мысль о том, что волоски у узамбарской фиалки выполняют функции защиты от ожогов и переувлажнения листовой пластинки. Мякоть имеет обычное строение.
Фото 9. Узамбарские фиалки.
10.Хойя мясистая.
1 2
3
4
5
6 7 1
Рис.10. Поперечный срез листа хойи мясистой.
1 – кутин; 2 – верхний эпидермис; 3 – столбчатая ткань; 4 – губчатая ткань; 5 – межклетник; 6 – устьице; 7 – нижний эпидермис.
Хойя мясистая – интересное растение, так как имеет жёсткие восковые листья тёмно-зелёного цвета. На рис. 10. хорошо виден с обеих сторон пластинки толстый слой кутина – воскового налёта, который надёжно защищает лист от излишней потери воды. Учитывая тот факт, что растение светолюбиво и нуждается в опрыскивании листьев, мы приходим к выводу о произрастании хойи во влажных хорошо освещённых местах.
Устьица располагаются на нижнем эпидермисе. На месте устьичной щели слой кутина уменьшается, чтобы не препятствовать газообмену и транспирации для охлаждения растения.
Фото 10. Хойя мясистая и хлорофитум хохлатый.
11.Эчеверия сизая.
1 2
3
4 1
5
Рис. 11. Поперечный срез листа эчеверии сизой.
1 – кутин; 2 – верхний эпидермис; 3 – мякоть листа; 4 – нижний эпидермис;
5 – устьице.
Эчеверия сизая – суккулент. Поэтому, делая поперечный срез её листа, мы и ожидали увидеть клетки, обильно заполненные водой. На рис.11 видно, что мякоть листа у эчеверии практически однородная. В центре клеток хорошо видны вакуоли с водой. Хлоропласты распределены в клетках практически равномерно. На верхней и нижней кожице виден слой кутина серого цвета. Он придаёт листу эчеверии сизый оттенок. Восковой налет предохраняет от излишнего испарения воды у растений сухих мест.
Фото 11. Суккуленты.
Таким образом, нами проведено исследование анатомического строения листьев некоторых комнатных растений. К сожалению, не удалось рассмотреть поперечные срезы и эпидермис таких кожистых и сухих листьев, как у лимона, плюща, юкки, циперуса и др. Причина – трудности в получении тонкого среза. Толщина срезов и разрешение микроскопа не позволили рассмотреть проводящие пучки и особенности внутреннего строения клеток мякоти листа. Но, опираясь на полученные данные, мы считаем, что гипотеза о предполагаемых различиях в анатомическом строении листовых пластинок комнатных растений доказана. Кроме того, мы пришли к некоторым выводам:
Как Дед Мороз сделал себе помощников
Любили тебя без особых причин...
Стеклянный Человечек
Воздух - музыкант
Пока бьют часы