Научно - исследовательская работа:«Орхидеи.Ятрышник»
творческая работа учащихся по биологии (8 класс) на тему

                                                                                                      Научно – исследовательская работа по теме:

                                                                                                                            «Орхидеи.Ятрышник»           

                                                                                                               Автор : Ананьев Д.,ученик 8 «Б» класса

                                                                                                               Научный руководитель:Видинеева С.А.

      Случайно ли выбрана такая тема? Нет, не случайно. Есть факты, которые подвели к ней.

Так, статья в «Саратовском Арбате» в рубрике «Репортер» «ОРХидейный Киреев»-это о выпускнике нашей школы 1977 года, ученике нашего учителя экологии Грачевой Валентины Ивановны Евгении Кирееве. В настоящее время он ученый – биолог и создал коллекцию двухсот видов редких орхидей. Несколько строк из газеты:

«Евгений Киреев – настоящий мужик. Умный, сильный, крепко стоящий на ногах. Он – ботаник. Это не прозвище, а профессия». Самая мужская, как считает Киреев. Длительные экспедиции, кропотливая научная работа под силу только мужчине.

Торговать выведенными сортами растений Киров считает зазорным для ученого.

«Мне интересно лишь сложное, – объясняет Евгений. – Могу заниматься лишь тем, что подстегивает мысль».

Примерно с 1985 года он занимался кактусами, японскими карликовыми садами бонсаи. Потом в Москве в оранжерее главного ботанического сада РАН ему подарили целогину. Это такая орхидея. Подарок определил жизнь целой семьи на полтора десятка лет вперед.

Из двухсот орхидей самая крупная в коллекции ваниль. Родом из Америки. Вырастает двухметровой лианой. Крошка дендробиум-самая маленькая.

Есть в коллекции уникальные экземпляры: фаленопсис родом из Филиппин; макродес, жилки которого блестят золотом.

Бродя по лесам Поволжья, Киреев пытается спасти орхидеи, растущие в нашем регионе: венерин башмачок, ятрышник, дресилик, которых безжалостно уничтожают, вырывая с корнем ради забавы. На Земле существует около 25 тысяч видов орхидей. Растут они и в Гренландии и на Огненной Земле, только в Антарктиде их нет. И все они охраняются международной конвенцией. Сбор и  продажа дикорастущих орхидей в мире запрещены.

Мечта Евгения – увидеть одонтоглосеум, которая считается самой красивой орхидеей.

В мире много интересного. Почему Евгений Киреев увлекся орхидеями?

И что других ученых привлекает в них ? В поисках ответа на этот вопрос я решил прочитать  рассказ Герберта  Уэллса «Цветение странной орхидеи»: «Уэддерберн лежал лицом вверх, у подножия изумительной орхидеи. Воздушные корни, похожие на щупальца, уже не качались свободно в воздухе, но съежились в клубок серых веревок и напряженно вытянулись, близко прикасаясь к его подбородку, шее и рукам, … из-под одного из торжествующих щупальцев течет маленькая струйка крови вдоль его щеки.

…Дурманящий запах цветов вызвал головокружение».

Что это? Я понимаю, что Герберт Уэллс-фантаст, но в каждой выдумке есть доля правды. Так ли это? Есть ли хищники среди орхидей? Если есть, то в какой мере это свойство проявляется? И какими особыми свойствами еще обладают представители данной группы растений?

       В поисках ответа на все интересующие меня вопросы, я обратился к жительнице нашего поселка Клещенко Нине Николаевне, цветоводу – любителю и побеседовал с ней. У нее много домашних цветов. И среди них более   двух десятков орхидей: фаленопсисы, дендробиумы, зигопеталлумы, камбрия, мельтония, мекаста, каттлея, лудизия.

На мой вопрос: «Почему вы выращиваете орхидеи?» она отвечает: «Потому что они красивые и…капризные, а это интересно и заманчиво – покорить капризы орхидей, чтобы увидеть их цветение».

После интереснейшей беседы с таким увлечённым цветоводом- любителем, как Нина Николаевна, а также изучив некоторые источники литературы об этой важной группе растений,я решил непременно создать все условия и вырастить у себя дома орхидею,чтобы увидеть незабываемое цветение.Для осуществления поставленной цели-исследования особенностей выращивания орхидей в домашних условиях и чтобы разобраться по вопросу данной темы, мне предстояло решить следующие задачи:

-исследовать и проработать литературу об орхидеях

-рассмотреть и изучить особенности строения и развития представителей данного семейства,а так же историю их открытий и исследований

-показать огромное значение орхидных

Таким образом,моё исследование началось с изучения и проработки многочисленного теоретического материала, из которого я понял ,что орхидеи всегда привлекали внимание ученых-биологов,так как они не только изумительно красивы,но и имеют свои особенности.

Читая знаменитую книгу Чарлза Дарвина  «Происхождение видов» , я обратил внимание на особенности опыления орхидей,которые до сих пор не перестают удивлять исследователей. Так, некоторые типы развития и прикрепления пыльцевых масс (поллиний) и рыльца у однотычинковых орхидей позволяют представить возможные стадии филогенетического развития сложной системы опыления у этих растений: тайник яйцевидный, ятрышник пурпурный с развитым у основания ножки поллиния (пыльцевой массы) специальным органом – прилипальцем, обеспечивающим прочное приклеивание поллиния только к определенной части тела насекомого, посещаемого цветок; дендродиум золотистый, любка зеленоцветковая, стангопея тигровая, цимбидиум повислый, ванда трехцветная.

Поллиний вместе с ножкой и прилипальцем называют поллинарием. Мозаичное строение поллиниев у ятрышника связано с тем, что одним таким поллинарием может быть опылено несколько цветков: он легко разрывается на отдельные пакетики пыльцы, которые прилипают к рыльцам разных цветков. У ванды и стангопеи рыльцевая полость цветка сообщается с внешней узкой щелью, в которую захватываются и даже замуровываются принесенные насекомыми поллинии.

Со времен Ч.Дарвина особенности опыления орхидей не перестают удивлять исследователей.

Через три года после выхода в свет первого издания «Происхождение видов» Ч.Дарвин опубликовал монографию «Приспособления орхидных к оплодотворению насекомыми», где рассмотрел множество специальных приспособлений у растений тем или иным видом насекомых, а у насекомых – к посещению определенных видов растений.По мере изучения мной всевозможной литературы , я узнал о еще одной особенности этих удивительных растений.

Южноамериканские орхидеи рода Catasetumмогут образовывать на одном и том же растении в один сезон мужские цветки, в другой – женские в третий – обоеполые, в зависимости от изменения экологических условий. Мужские и женские особи раньше выделяли в особые роды, пока не обнаружили растения со всеми тремя типами цветков в одном соцветии. Катасетум опыляется одиночными пчелами, привлекаемыми сильным запахом цветка, причем женский цветок теряет аромат через 2-3 часа после опыления.

Среди двадцати рекордов мира цветковых растений самые маленькие семена, которые практически невозможно различить невооруженным глазом, образуется у некоторых представителей орхидных. Например, у орхидеи гнездовки безлистной и пыльцеголовника бледного масса семян равна всего 2мкг (0,000002г). В них практически нет никаких питательных веществ, а сам зародыш недоразвит. Поэтому семенное размножение орхидных возможно лишь при наличии определенных видов эндофитных грибов, с которыми растения находятся в симбиотических отношениях и которые обеспечивают растущий зародыш органическим питанием.

Многие орхидеи растут в обычных условиях, поселяясь не на земле, а на стволах и ветвях деревьев (их называют эпифитами) или на камнях и скалах (их называют литофитами). Среди приспособлений, выработанными этими орхидеями для такого странного образа жизни, можно выделить строение их воздушных корней, которые выполняют многообразные функции и служат для прикрепления к субстрату, поглощения воды, фотосинтеза.

Губчатая ткань, покрывающая корни эпифитных и литофитных орхидей, называются веламеном и состоит из одного или многих слоев мертвых клеток.

Веламен корней, растущих вне субстрата, служит для механической защиты и предохранения от потери воды при пересыхании.

Исследуя и прорабатывая многочисленную  литературу ,я узнал, что семейство Орхидные (Orchidaceae) включают около 800 родов и до 25000 видов травянистых наземных и эпифитных растений и лиан, распространенных главным образом во влажных тропических лесах. Цветки одиночные или в соцветиях, с характерным строением венчиковидного околоцветника. Плоды – коробочки с очень мелкими семенами. Для получения всходов нужны особые условия, которые создать очень сложно. При обычном посеве семена не прорастают. Опыление осуществляется насекомыми и птицами.

Среди орхидных много декоративных растений. Многие обладают приятным запахом. Но нет ни одного вида орхидей – хищников.

На территории бывшего СССР обитало около 150 видов, почти все они нуждаются в охране.

Увлечение орхидеями захватило не только Ч.Дарвина, других крупных ученых, натуралистов и путешественников, но и широкий круг цветоводов и просто любителей природы.

Появились охотники за орхидеями, которые проникали в дебри тропических лесов Африки, Азии и Америки, чтобы отыскать новый, еще неизвестный и интересный в том или другом отношении вид орхидей. Неутомимым соискателям приходилось порой рисковать не только своим здоровьем, но и самой жизнью. Много пришлось поработать и ученым ботаникам и биологам. Они изучали жизнь орхидей, подробно описывали их форму, строение, окраску и другие особенности, приводили их в систему, классифицировали.

В результате большой кропотливой работы ученых в содружестве с любителями природы удалось установить количество видов орхидей на всей нашей планете.

Среди орхидей, отмечал Ф.Кон, автор известной книги «Растение», встречаем бесконечное разнообразие, особенно в окраске цветков, начиная с чистейшего молочно-белого или нежно-розоватого и кончая темно-багровым, ярко-золотистым и красным, причем в самых оригинальных сочетаниях: пятнистые, как пантера, полосатые, как тигр, испещренные причудливыми рисунками.

Самая маленькая орхидея – австралийская бульбофиллум. Ее размер – несколько миллиметров. А самая большая – яванская лазающая лиана до 40м. У некоторых орхидей 1-2 цветка, а у яванской исполинской орхидеи – да 4000 и более.

 В лесах нашей области встречаются венерин башмачок и только там, где имеются необходимые для его жизни условия: влага в почве и воздухе, перегной, сгнивший валежник, затененность. Это самая популярная и почетная орхидея не только Саратовской области, но и на территории России – любимец цветоводов и всех истинных друзей природы. Он очаровывает оригинальным строением цветка, изяществом формы и расцветкой. Когда о венерином башмачке пишут в книгах и журналах или рассказывают, то всегда подбирают самые ласковые эпитеты: «прекрасный», «прелестный», «очаровательный».

Неудивительно, что римляне посвятили эту орхидею Венере – богине весны, любви и красоты, покровительнице садов и садоводов.

Если венерин башмачок есть в лесах области, значит, он может быть и в наших вольских лесах!

И действительно его обнаружили в тепловском лесу в Серебряковом овраге, взятом под охрану как интересный участок, с лесными склонами, светлым долом и различными травами.

У нашего венерина башмачка есть немало семейных родственников.               

В этом отношении он является поистине интереснейшим растением как убедительный пример целесообразного приспособления растений, их цветков к насекомым – опылителям.

Наиболее ярко выражены эти приспособления у ятрышника пятнистого, который растет в наших лесах по сыроватым местам и лесным опушкам, по кустарникам и реже – по лугам.

Ятрышник пятнистый, или кукушкины слезки, - многолетние травянистое растение. Каждый год он образует корневые клубни. Обычно их два: один старый, из которого образовался стебель данного года, а другой – молодой, из которого в следующем году образуется новый стебель высотой от 25 до 50см с 6-10 листьями, направленными под углом вверх. Все листья покрыты коричневыми пятнами. Соцветие в виде колоса со светло-пурпурными, иногда лиловыми, бледно- лиловыми, темно-красными и даже белыми цветками. Каждый цветок из шести лепестков, три из них образуют своеобразный шлем, один превратился в трехлопастную губу с тонким и полым шпорцем, в котором находится нектар. Губа раскрашена темно-пурпурными пятнами и полосками.

Интересно то, что цветок как бы дает знать, когда он нуждается в услугах насекомых и готов к их приему. Обычно губа его повернута кверху, и насекомое не может сесть на нее. Когда цветок созреет, губа опускается, представляя тем самым удобное сиденье для насекомых. Цветочная пыльца у ятрышника не пылеобразная масса в пыльниках, как у всех обычных цветков, а склеена в особые комочки – «пакетики», а они – в пыльцовые головки с ножками. Эти ножки помещаются в особых гнездах – «карманчиках», над входом в полость цветка и вместе с тем над рыльцем. На ножках пыльцевых головок есть клейкие кружочки – «прилипальцы».

Привлекаемые окраской и запахом цветка насекомые садятся на губу, стараются проникнуть в самую полость цветка и достать из шпорца сладкий сок.

Но почему у цветка ятрышника такое сложное строение? Зачем пыльца спрятана в особых «кармашках» и склеена в комочки? И зачем, наконец, нижняя часть пыльцевой головки – ее ножки – покрыты липкой жидкостью?

Вот вопросы, которые нас волнуют, которые волновали ботаников и просто натуралистов – любознательных любителей природы.

Ответы на эти вопросы находим не у специалиста – ботаника и даже естественника, а у директора латинской школы в Шпандау Конрада Шпренгеля – преподавателя латинской грамматики (1750-1816). Шпренгель болел меланхолией. Чтобы избавиться от угнетенного состояния и болезненной мнительности, вызванной болезнью, он по совету врачей часто и подолгу гулял в лесу, в поле, на лугу. В первое время растения его совсем не занимали. Но по мере выздоровления в нем стал пробуждаться интерес к жизни растений, к строению цветка как величайшего творения природы.

Шпренгель стал внимательно наблюдать за пчелами, мухами и другими насекомыми, которые садились на цветы.

Того, что знают наши школьники о роли насекомых в опылении, не знали во времена Шпренгеля крупные ученые. От наблюдений за опылением обычных растений Шпренгель перешел к изучению строения цветка и процесса опыления у орхидных, у которых и строение цветка, и его необычайные и своеобразные приспособления к опылению, и самый процесс опыления значительно сложен.

Очень важный момент: как цветочная пыльца может попасть на пестик другой орхидеи? Ведь она образует плотные и довольно большие пыльцевые комочки на «ножках», которые сидят в особых гнездышках – «карманчиках». Их не может ветер выдуть оттуда, и сами они не могут выпасть. И если взять травинку и сунуть ее в цветок, то клапанчик, закрывавший вход в глубь цветка, вздрогнет и отодвинется в сторону, словно на шарнире, а на травинке, вынутой из цветка, будет кусочек пыльцы на длинной ножке. Он так плотно прилипнет к травинке, что не падает с нее.

Насекомые, сунувшись в цветок, получает комочек пыльцы. Когда оно прилетает на следующую орхидею и снова суется в цветок, то комочки падают на пестик и прилипают к его рыльцу.

Шпренгель внимательно следил за насекомыми, ловил их. На голове одной из пойманных мух, словно рожки, качались два маленьких комочка пыльцы на тонких ножках. Он видел ос, вылезающих из цветка и, когда та готовилась взлететь, заметил на ее лбу два рожка. Это были комочки пыльцы с ножками.

Все лето Шпренгель ходил по лугам и перелескам, наблюдал, изучал, долго работал над собранным материалом.

В 1793 году вышла его книга «Раскрытая тайна природы». При жизни автора книга не получила заслуженной оценки. Описанные в ней факты и наблюдения об изумительно разнообразных приспособлениях цветков к опылению насекомыми были настоль необычны и резко расходились с существовавшими в то время мнениями и взглядами профессионалов – ботаников, что их считали фантастическими.

По достоинству книга Шпренгеля была оценена позднее.

Роберт Браун, один из величайших ботаников первой половины XIXвека, много работал над изучением орхидей. А когда он прочитал книгу Шпренгеля и тщательно проверил его наблюдения, то сказал: «Только дурак может смеяться над открытием Шпренгеля».

Книга Шпренгеля пролила свет на сложные взаимоотношения между растениями и насекомыми. Но оставались открытыми другие важные вопросы: как же возникли и исторически развивались эти изумительные приспособительные особенности у растений к насекомым, в чем сущность перекрестного опыления? Мы уже знаем, что на эти сложные вопросы дал ответ гениальный натуралист Чарльз Дарвин в своем классическом труде «Происхождение видов» (1859г).

Ятрышник, как и другие виды орхидных (дремлик, любка двулистная) наших мест, люди должны окружить любовью, вниманием и заботой. Они – интересные представители местной флоры и подлинное украшение природы. Орхидеи имеют большое познавательное и медицинское значение, укрепляют силы и здоровье человека.

В медицине народов Востока орхидеи применяются довольно широко. наша современная медицина прибегает к помощи орхидных реже, но все же из сушеных клубней ятрышника, Любки двулистной и дремлика изготовляют особый отвар. Он применяется как обволакивающее при отравлении ядами, разными кислотами, щелочами, солями тяжелых металлов, недоброкачественными продуктами и т.п.

Слизистый отвар как обволакивающее покрывает стенки кишечника и образует как бы изолятор или защитную зону от ядовитых отравляющих веществ. Микроскопические частицы (молекулы) ядов с большим замедлением проходят через слизистый слой; проникнуть глубже в ткани и раздражать нервные клетки они не могут.

Обволакивающие средства добавляют к растворам раздражающих лекарственных веществ, которые применяются внутрь или в клизмах с целью ограничить их раздражающее влияние на слизистую оболочку. Применяют слизистый отвар и при случайном заглатывании костей. Стенки желудка, покрытые слизью, становятся менее уязвимыми для острых частей кости.

Но фактическое значение ятрышника и родственных ему орхидных для здоровья человека гораздо больше и важнее.

По персидским литературным источникам, для питания даже взрослого человека при отсутствии иных видов пищи достаточно съесть в сутки 40 граммов клубней ятрышника, истолченных в порошок и приготовленных в виде эмульсии на воде (а еще лучше – на молоке). На случай величайшей нужды рекомендовалось делать запасы корней ятрышника (салепа). При далеких и трудных переходах и недостатке пищи татарские конники запасались клубнями ятрышника.

М.А.Носаль в своей популярной книге «Лекарственные растения и способы их использования в народе» отмечает действие клубней ятрышника, быстро восстанавливающих силы.

В клубнях, малых по объему, накапливается мощный концентрат питательных веществ. Они восстанавливают силы истомленного и больного человека.

Салепы – необходимое средство для поддержания сил у дряхлых стариков, у туберкулезников, у людей, которые перенесли тяжелые и продолжительные кровотечения (в том числе геморрой), потеряли силы и здоровье после тяжелых переживаний.

Параллельно с поисками ответов на все интересующие меня вопросы, с исследованием, изучением и подбором материала по данной группе растений,я,пытаясь выявить особенности выращивания орхидей в домашних условиях,приобрел маленькое растеньице фаленопсиса.

За практическими рекомендациями по уходу за орхидеями,я вновь обратился к Нине Николаевне-цветоводу-любителю,которая подробно рассказала мне обо всех особенностях выращивания орхидей в домашних условиях, раскрыв свои небольшие секреты для меня.

Следуя советам и рекомендациям цветовода-любителя,а также,используя знания,полученные при изучении многочисленной литературы о представителях орхидных,я создал все необходимые условия для выращивания своего цветка (свет,температура,влага т.д.)

Конечно,у меня осталось еще много вопросов об орхидеях.      

Например,чем же обуславливается животворная сила ятрышника, его клубней? Какие еще неизвестные вещества кроме сахаров и крахмала имеются в них, в слизистых веществах, которые при небольшом процентной содержании обладают огромной потенциальной энергией, как биологические стимуляторы?

На эти вопросы еще нет ответов,даже у ученых, но дальнейшие их исследования покажут, в чем дело.

А я планирую продолжить свою работу по данной теме.

И теперь  мне становиться понятным, почему так много поклонников у домашних орхидей. Они необычайно красивы, интересные, особенные.

В природе, особенно у нас, их мало, но и те, что существуют, подвергаются большой опасности исчезнуть с лица Земли. И наша задача – сохранять редкие, исчезающие растения, и в первую очередь в тех местах, где они растут в диком виде, в свойственной им природной обстановке. Только здесь у растений в полной мере проявляются все их особенности и свойства, не теряются никакие из них. Только здесь вид остается достаточно полноценным, поскольку он представлен многими экземплярами, образующими естественную совокупность (популяцию).

Список используемой литературы:

1.                    Чарльз Дарвин «Происхождение видов путем естественного отбора» с комментариями чл.-кр. АНСССР А.В.Яблокова, докт. биол. наук Б.М. Медникова, М., «Просвещение»,1987г.

2.                    Энциклопедический словарь юного биолога под ред. Гилярова М.С, М., «Педагогикл», 1986.

3.                    Дикорастущие растения СССР под ред. доктора биол. наук Т.А. Работнова.

4.                    В.В. Петров «Растительный мир нашей родины», М., «Прсвещение», 1981г.

5.                    П.С.Козлов «Рассказы натралиста». Саратов, Приволжское  книжное издательство, 1985г.

6.                    Журналы «Комнатные садовые растения», изд. «Пемьера», 2006г.

                                           Заключение                                                                                      

        1. Исследована и проработана литература об орхидеях

  2. Показана  актуальность и значимость изучения данной группы

          растений

       3.Представлены особенности строения и развития орхидей

       4.Изучена и проведена история исследований и открытий в области                                

          орхидных     

       5.Исследованы особенности выращивания различных видов орхидей  в                              

  домашних условиях