Тема: Распространение семян и плодов Цели: 1. Образовательные: Закрепить у школьников знания о строении плодов и семян. Сформировать представление о возможных вариантах распространения семян и плодов, связанных с их строением. 2. Воспитательные: Подвести школьника к пониманию того, что не все способы хороши для решения какой-либо задачи. 3. Развивающие: Развитие логического мышления во время дискуссии о взаимосвязи способа распространения семян и плодов и соответствующих приспособлениях у растений для этого. Материалы и оборудование: учебник, иллюстрации, позволяющие рассмотреть большинство приспособлений семян и плодов для распространения. Актуализация мотивация: Обращали ли вы внимание на то, как растут растения вокруг вас и почему не существует какой-то зональности и исчерченности в их расположении (например, в одном месте полоса тополей, чуть дальше полоса одуванчиков, за ними – шиповника или сирени). Мы видим, что вся растительность вокруг нас «перемешана», своего рода некий винегрет. А что же способствует этому? Каким образом семена растений могут перемещаться? Теоретическая база Жизнеспособность и разнообразие растительного мира зависят от способности видов к расселению. Родительское растение всю жизнь прикреплено корнями к одному месту, следовательно, его потомству надо найти другое. Эта задача по освоению нового пространства была возложена на семена и плоды. Во-первых, пыльца должна попасть на пестик цветка того же вида, т.е. должно произойти опыление. Во-вторых, пыльцевая трубка должна достигнуть семяпочки, где сольются ядра мужской и женской гамет. Наконец, зрелому семени предстоит покинуть родительское растение. Вероятность того, что семя прорастет и всход успешно приживется на новом месте, составляет ничтожную долю процента, поэтому растения вынуждены полагаться на закон больших чисел и рассеивать как можно большее количество семян. Последний параметр в общем пропорционален их шансам на выживание. Очень редко семена прорастают на самом растении, как это наблюдается у так называемых живородящих представителей мангровых лесов. Гораздо чаще семена или плоды с заключенными в них семенами полностью теряют связь с материнским: растением, и начинают самостоятельную жить где-то в другом месте. Часто семена и плоды падают недалеко от материнского растения и здесь же прорастают, давая начало новым растениям. Но чаще всего животные, ветер или вода уносят их на новые места, где они, если условия окажутся подходящими, могут прорасти. Так происходит расселение — необходимый этап в семенном размножении. Благодаря расселению происходит постепенное расширение площади, занимаемой данной популяцией или даже видом. Именно благодаря этому многие виды могли захватить те огромные площади, которые они занимают. Но этим не ограничивается значение расселения. Как писал еще Ч. Дарвин, оно облегчает перекрестное опыление. Кроме того, расселение дает возможность виду занимать разнообразные местообитания, что имеет большое значение для процесса образования новых популяций и рас. Благодаря расселению обогащается состав растительных сообществ и тем самым повышается разнообразие жизни. Наконец, благодаря расселению осваиваются новые территории, освободившиеся из-под воды, после пожара, вулканического извержения, а также вновь возникшие острова. Плоды и семена, распространяемые ветром. У некоторых растений легкие плоды или семена разносит ветер, например пылевидные семена орхидных или плоды с крыльями, которые иногда образуются за счет частей околоцветника, как у клена, например. У многих представителей сложноцветных, например, у одуванчиков, пушистых похожий на парашют пучок ворсинок способствует парению легкого плода в воздухе. У некоторых растений крыло или пучок волосков несет не плод, а само семя, у льнянки, в частности семена крылатые, а у кипрея с хохолком. У ив и тополей вся семенная кожура покрыта как бы войлоком. У видов перекати-поле все растение (или его часть) гонится по земле ветром, рассыпая при этом семена. Плоды и семена, распространяющиеся разбрасыванием. Некоторые растения «выстреливают» свои семена. Так, у недотроги их выбрасывают на некоторое расстояние внезапно разделяющиеся створки коробочек. У гаммамелиса, когда плод высыхает, эндокарпий сжимается, разбрасывая семена с такой силой, что они могут пролетать до 15 м. В противоложность этим активным способам распространения семена и плоды многих растений просто опадают на землю и затем перемещаются более или менее пассивно, в частности периодически действующими агентами, например, паводками. Плоды и семена, распространяемые водой. Плоды и семена многих видов, особенно произрастающий в водоемах или вблизи них, способны плавать. Это объясняется наличием в них либо особых воздушных камер, либо рыхлых тканей с заполненными воздухом межклетниками. Некоторые плоды специально адаптированы к распространению океаническими течениями, например у кокосовой пальмы; именно поэтому она быстро заселяет почти все относительно недавно возникшие в Тихом океане атоллы. Дождь тоже является обычным агентом распространения плодов и семя; он особенно важен для растений, растущих на склонах гор и холмов. Плоды и семена, распространяемые животными. Сладкие и часто яркоокрашенные мясистые плоды – несомненно, свидетельство коэволюции животных и растений. В большинстве случаев те из них, у которых значительная часть перикарпия мясистая (например, слива, малина, кизил, виноград), поедаются позвоночными (обычно млекопитающими или птицами), и тогда содержащиеся в них семена, проходя пищеварительный тракт или отрыгиваясь животным, оказываются на большом расстоянии от места, где они были проглочены. Иногда неполное переваривание, размягчающее семенную кожуру, способствует прорастанию семян. Созревая, мясистые плоды претерпевают ряд характерных изменений под действием гормона этилена. В них увеличивается содержание сахара, ткани размягчаются за счет разрушения пектиновых веществ, а зеленоватый, как у листьев, незаметный цвет сменяется ярко-красным, желтым, синим или черным. Семена некоторых растений, особенно в тропиках, имеют яркоокрашенные мясистые придатки. Их сочность и окраска способствуют, как и плодов, распространению семян позвоночными. Часто зеленая или маскирующая окраска незрелых плодов в определенной степени защищает их от преждевременного поедания животными. При этом они могут быть неприятными на вкус, как очень кислые незрелые вишни, что также отталкивает животных. Изменением окраски при созревании плодов растение «сигнализирует» об их съедобности, то есть о том, что семена созрели и готовы к распространению. В это время неслучайно преобладает красный цвет. Благодаря ему плоды незаметны для насекомых – по-видимому сливаются для них с зеленым фоном листьев. Эти животные слишком малы, чтобы эффективно распространять семена мясистых плодов, и привлекать их растению не выгодно. В то же красные плоды хорошо заметны для позвоночных, которые, поедая их, переносят зрелые семена на крупные расстояния. Плоды или семена многих покрытосеменных распространяются, прикрепляясь к шерсти или перьям животных, и снабжены для этого крючками, бородками, шипами, щетинками или клейкими покровами. Особенности распространения семян и плодов у некоторых растений У кокосовой пальмы самые крупные в растительном мире семена. Они способны неограниченно долго плавать по океанам, пока волны не выбросят их на мягкий береговой песок, где конкуренция всходов с другими растениями будет гораздо слабее, чем в лесной чаще. В результате шансы прижиться у каждого из них довольно высоки, и одна зрелая пальма без риска для вида приносит обычно всего несколько десятков семян в год. У орхидей, напротив, самые мелкие в мире семена; в тропических лесах они разносятся слабыми воздушными течениями среди высоких крон и прорастают во влажных трещинах коры на ветвях деревьев. Положение осложняется тем, что на этих ветвях им необходимо найти особый вид гриба, без которого прорастание невозможно: мелкие семена орхидей не содержат запасов питательных веществ и на первых стадиях развития всходов получают их от гриба. Неудивительно, что в одном плодике миниатюрной орхидеи несколько тысяч таких семян. Покрытосеменные растения не ограничиваются образованием разнообразных семян в результате оплодотворения: завязи, а иногда и другие части цветков развиваются в уникальные, содержащие семена структуры – плоды. Завязь может стать зеленым бобом, защищающим семена до их созревания, превратиться в прочный кокосовый орех, способный совершать далекие морские путешествия, в сочное яблоко, которое съест в укромном месте животное, использовав мякоть, но не семена. Ягоды и костянки – любимое лакомство птиц: семена этих плодов не перевариваются в их кишечнике и попадают в почву вместе с экскрементами иногда за многие километры от родительского растения. Плоды бывают крылатыми и пушистыми, причем форма повышающих летучесть придатков у них гораздо разнообразнее, чем у сосновых семян. Крылышко плодов ясеня напоминает весло, у ильма оно похоже на поля шляпы, у клена парные плоды – двукрылатки – напоминают парящих птиц, у айланта крылья плода скручены под углом друг к другу, образуя как бы пропеллер. Эти приспособления позволяют цветковым растениям весьма эффективно использовать для распространения семян внешние факторы. Однако некоторые виды на постороннюю помощь не рассчитывают. Так, плоды недотрог представляют собой своего рода катапульты. Аналогичным механизмом пользуются и герани. Внутри их длинного плодика проходит стержень, к которому прикреплены четыре до поры до времени прямые и соединенные вместе створки – сверху они держатся прочно, снизу слабо. При созревании нижние концы створок отрываются от основания, резко скручиваются к вершине стержня и разбрасывают семена. У хорошо известного в Америке кустарника цеанотуса завязь превращается в ягоду, по устройству близкую к бомбе с часовым механизмом. Давление сока внутри так высоко, что после созревания достаточно теплого солнечного луча, чтобы его семена живой шрапнелью разлетелись во все стороны. Коробочки обычных фиалок, подсохнув, лопаются и разбрасывают вокруг себя семена. Плоды гамамелиса действуют по принципу гаубицы: чтобы семена упали подальше, они стреляют ими под большим углом к горизонту. У горца виргинского в том месте, где семена прикреплены к растению, образуется структура типа пружинки, отбрасывающей зрелые семена. У кислицы оболочки плода сначала набухают, а затем трескаются и так резко сжимаются, что семена вылетают наружу через щели. Арцеутобиум крошечный за счет гидравлического давления внутри ягод выталкивает из них семена, как миниатюрные торпеды Иллюстрации по теме Домашнее задание Ответить на тестовые вопросы, прочитав § 32 в учебнике. 1. Бешенный огурец распространяет свои семена с помощью: а) ветра б) животных в) саморазбрасывания г) воды 2. Чаще всего плоды и семена распространяются с помощью: а) животных б) воды в) саморазбрасывания г) ветра 3. Приспособлениями для распространения семян благодаря ветру являются: а) колючки, щетинки б) волоски, крылатые выросты в) полые выросты, шипы г) сочные мякоти, яркий цвет 4. Животными распространяются такие плоды следующих растений: а) рябины, череды, дурнишника б) клена, липы, одуванчика в) лилии, примулы, бальзамина г) кувшинки, кокосовой пальмы, лотоса 5. Биологическое значение плодов: а) выполняют роль звена в пищевой цепочке б) служат для распространения и защиты семян от неблагоприятных влияний окружающей среды в) являются местом обитания различных организмов г) служат для распространения семян 6. Семена и плоды каких растений вредны для употребления человеком: а) рябины, подсолнечника б) паслена, ландыша в) калины, бузины г) ячменя, кунжута Ответить на следующие вопросы: 1. Какой способ распространения семян, по вашему мнению, наиболее совершенный в плане продуктивности? Благодаря каким механизмам и приспособлениям возможно самостоятельное распространении семян растениями? Каковы особенности расселения омелы? Все ли плоды одинаково полезны для человека? Приведите примеры. Какова роль плодов и семян в хозяйственной жизни человека? Конспект учащегося Жизнеспособность и разнообразие растительного мира зависят от способности видов к расселению. Родительское растение всю жизнь прикреплено корнями к одному месту, следовательно, его потомству надо найти другое. Эта задача по освоению нового пространства была возложена на семена и плоды. В связи с этим эволюционно растения приспособились к их распространению следующим образом: 1). Распространение с помощью ветра. Растения могут иметь следующие приспособления: легкий вес, парашюты, хохолки и пучки из волосков, крылатки (одуванчик, клен, ясень). 2). Распространение с помощью воды. Растения могут иметь следующие приспособления: способность к «плаванию», наличие воздушных полостей (кокосовая пальма, орхидеи). 3). Распространение с помощью животных. Растения могут иметь следующие приспособления: яркая окраска, мясистость плодов (ягоды). 4). Самостоятельное распространение обеспечивается за счет специфического строения плодов, которые с помощью определенных механизмов осуществляю резкое освобождение семян (фиалка, кислица, недотрога). Использованная литература Рейва П., Эверт Р., Айкхори С. Современная ботаника: в 2-х т. Пер. с англ. – М.: Мир, 1990.