ЗИМНЯЯ БОТАНИЧЕСКАЯ ЭКСКУРСИЯ
«СЕМЕНА И ПЛОДЫ»

Изучение на уроках ботаники плодов и семян по стандартной школьной программе приходится на февраль–март. Даже если вы с лета заготовили демонстрационный и раздаточный материал и запаслись иллюстрациями тех объектов, которые сложно сохранить, очень желательно показать ученикам настоящие живые плоды. Но где найти их в марте?
Один из возможных вариантов изучения семян зимой и ранней весной – экскурсия в природу, по итогам которой стоит на следующем занятии провести семинар.
Для экскурсии каждому ученику необходимы пакеты или коробки для сбора материала и тетрадь для записей. Кроме привычной ручки обязательно должен быть простой карандаш – большинство паст застывает на холоде или не ложатся на мокрую бумагу; кроме того, ручки быстро отказываются работать при вертикальном положении тетради. Варежки обязательны даже при плюсовой температуре – они понадобятся после сбора семян на снегу. Желательно также иметь лупу с семикратным увеличением (можно одну на двоих), бинокль (1 на группу), пинцет, ножницы или секатор.
И еще одно непременное условие успешной зимней экскурсии: она должна быть спланирована так, чтобы не стоять на одном месте, а все время двигаться. Это важно даже в относительно теплую погоду.
Начать экскурсию можно прямо на школьном дворе.

На каких деревьях и кустарниках плоды сохранились до конца зимы?
Вероятнее всего найти плоды клена остролистного (Acer platanoides) и ясенелистного (A.negundo), ясеня (Fraxinus excelsior), березы бородавчатой (Betula verrucosa), липы сердцелистной (Tilia cordata) и европейской (T.europaea) – их сейчас легко отличить по плодам: у липы сердцелистной они гладкие, диаметром 3–4 мм, а у европейской – опушенные, ребристые и более крупные – до 1 см. Из кустарников сохранились плоды кизильника (Cotoneaster melanocarpa), барбариса (Berberis vulgaris), пузыреплодника (род Physocarpus), спиреи (род Spiraea), сирени (род Syringa), шиповника (род Rosa).
Почему на сирени сохранились все плоды, а на клене много пустых плодоножек?
Плоды клена, липы, березы и многих других деревьев приспособлены к распространению ветром. Они имеют крыловидный вырост, увеличивающий их площадь, поэтому как только плодоножка высыхает и становится хрупкой, их уносит ветер.
Тогда почему мало плодов сохранилось на рябине и боярышнике? Ведь у них, как и у сирени, никаких выростов нет.
Сочные, питательные плоды рябины (Sorbus aucuparia) поедают птицы – дрозды, свиристели, снегири.
Понаблюдайте за тем, как зимой кормятся плодами разные птицы (этот вопрос может быть задан в качестве предварительного домашнего задания).
Дрозд заглатывает ягоды целиком (даже промороженные). Мякоть переваривается, а семена вместе с экскрементами попадут туда, где дрозд будет отдыхать после обеда. Таким образом, они не только переместятся подальше от материнского растения, но и пройдут «предпосевную подготовку» (оболочка будет обработана ферментами пищеварительного тракта птицы) и получат некоторый запас питательных веществ на первое время в виде птичьего помета. А вот снегири, напротив, раскусывают ягоды крепким клювом, выплевывают мякоть и съедают семена.
Можно ли сказать, что снегирь способствует распространению рябины?
Только в том случае, если птица роняет недоеденную ягоду. Правда, она, как правило, оказывается под материнским растением, куда могла бы упасть и без снегиря...
Понаблюдайте, семенами еще каких растений питается снегирь. Можно ли сказать, что снегирь не распространяет семена растений, а только ест их?
Кроме рябины, снегири кормятся, например, на ясене. Птица отрывает плод-крылатку и извлекает семечко. Но далеко не все плоды удается удержать в клюве – много их выскальзывает и уносится ветром. Если бы не снегирь, возможно, эти плоды провисели бы до весны, ведь когда развернутся листья, дальность переноса их ветром значительно снизится.

Найдите в трещинах строений молодые растения, выросшие из семян, заброшенных туда ветром. Какие виды смогли выжить в трещинах каменных стен? (На весенней экскурсии можно будет сравнить полученный список с тем, который получится при учете самосева деревьев в совсем других условиях, например около забора, куда семена сгоняет ветер. Там же накапливается мусор и образуется мощный питательный слой, а зимой собирается много снега.)
Деревья, способные существовать, довольствуясь минимумом пищи и воды, – это в основном березы бородавчатая и пушистая (Betula pubescens), рябина, клен ясенелистный. Могут встретиться и другие виды, но количество их сеянцев будет гораздо меньше, а состояние хуже.
Модель какого процесса мы здесь наблюдаем?
Заселение растениями-пионерами бесплодного каменистого субстрата и последующее биологическое выветривание с образованием почвы. Обратите внимание, что в голой трещине семена деревьев если и прорастают, то быстро гибнут. Для того, чтобы растение прожило хотя бы несколько лет, в трещине уже должна быть почва – ее образуют лишайники и мхи, поселившиеся здесь раньше. Они же аккумулируют атмосферную влагу. Корни сеянцев деревьев еще больше разрушают камень, расширяют трещины, в которые попадают вода и пыль, фрагменты отмерших растений.
На крышах, где в течение многих лет не убирают нанесенную ветром листву, может образоваться такое количество плодородной почвы, что на ней способна будет поселиться ель (Picea abies). В отличие от сосны, у нее поверхностная корневая система, и несмотря на то, что ель более требовательна к влаге, в условиях «искусственных скал» ее сеянцы развиваются более успешно.

Собираем образцы: плоды липы, клена, ясеня – как пример приспособления к распространению при помощи ветра; рябины или кизильника – как один из характерных типов плода семейства розоцветных – яблоко (раньше он назывался ложным плодом); костянки барбариса или калины (Viburnum opulus); ягоды снежноягодника (Symphoricarpus sp.); коробочки сирени.
Теперь, если есть возможность, переместимся в лес или в парк. Здесь мы сможем увидеть растения, которых нет в уличных посадках или которые плохо плодоносят в условиях города. В первую очередь это голосеменные: ель, сосна (Pinus sylvestris), пихта (Abies sibirica), можжевельник (Juniperus communis), которые плохо переносят атмосферу города. Обращаем внимание на то, что морфологически шишка не считается плодом – это побег, на «листьях» которого открыто («голо») лежат семена, отсюда и название «голосеменные». Для изучения расположения шишек на соснах и елях, возможно, понадобится бинокль. Находим и рассматриваем шишку и семена.

Почему шишки расположены в основном на верхних ветках?
Эта часть кроны лучше освещена, и в ней вырабатывается больше питательных веществ, которые необходимы для развития семян. Кроме того, для ветроопыляемого растения, семена которого разносятся ветром, важно, чтобы плодоносящие побеги располагались на максимально открытом пространстве – а в лесу это верхушка кроны.
Обращаем внимание на то, что семена ели и сосны мелкие, имеют тонкие легкие крылышки. Сравните эти семена с крылатками клена. Чем обусловлено различие размеров?
Клен – растение листопадное, обитатель листопадных широколиственных лесов. Крылатки разносятся ветром среди голых ветвей, встречая минимум сопротивления. Ель и сосна – растения вечнозеленые, с густой и плотной в любое время года кроной. Чтобы проникнуть сквозь нее, семечко должно быть маленьким, а крылышко – легко обламываться, иначе семя застрянет на ветке. На самом деле даже при этих условиях массу семян можно найти на ветвях, в хвое, но вероятность попадания их на землю все же больше, чем крупных.

Обращаем внимание на то, что и у березы – листопадного дерева, но частого обитателя смешанных лесов с елью – семена мелкие. Наблюдаем, как семена ели, сосны и березы разносятся ветром, как они скользят по насту и проваливаются в лунки следов. Собираем шишки и семена. Обращаем внимание на шишки, семена из которых съедены различными животными: голый стержень с маленькой кисточкой пустых чешуй на макушке – это работа белки. Растрепанная шишка, зажатая в развилке дерева – кормился дятел.

Можно ли сказать, что семена ели, помимо ветра, распространяются животными?
Непосредственно при поедании – маловероятно. Семена выбраны тщательно, оставлены только пустые и недоразвитые, скорее всего невсхожие. Но белки часто запасают пищу впрок, закапывая ее в углублениях между корней, пряча под валежинами. В такой «кладовой» семена, по каким-то причинам не съеденные зимой, могут прорасти.
Обращаем внимание на елочки, растущие прямо из-под корней берез. Как сюда попали семена? Закопала белка или все-таки принес ветер? Что более вероятно?
Семена ели чаще переносит ветер. Но вот можжевельник – он тоже растет в углублении между корнями большого дерева. А вот еще один! Шишкоягоды можжевельника – круглые и довольно тяжелые – вряд ли переносятся ветром. Здесь более вероятно распространение животными.

Самый яркий пример среди голосеменных отечественной флоры, у которых нет приспособления к переносу семян ветром, – кедровая сосна (Pinus sibirica), которую часто называют (с точки зрения ботаники, неправильно) кедром. Имея крылышко достаточного размера, чтобы планировать в потоке воздуха, кедровые орешки просто не пробились бы сквозь плотную густую крону. Семена кедровой сосны распространяют животные, делающие запасы, – бурундуки, белки, сойки, кедровки. Не все такие кладовые окажутся востребованными, и те орешки, что долежат до весны, благополучно прорастут. Кедровая сосна настолько приспособилась к такому способу «посева» семян, что сеянцы, выросшие поодиночке, растут и развиваются хуже тех, что «в тесноте, да не в обиде»! Со временем конкуренция отберет из 20–30 проростков 5–6 молодых растений, которые могут срастись стволами и образовать одно мощное многовершинное дерево, которому не страшны ни ветры, ни метели.

Идя по зимнему лесу, замечаем вдруг на фоне серой сетки ветвей ярко-красные гроздья рябины или калины, или плоды шиповника. Какое значение имеет яркая окраска плодов этих растений?
Семена рябины, как мы помним, распространяются в основном птицами. Яркая окраска привлекает птиц – они издалека видят лакомство. Калина тоже распространяется птицами. Подойдя поближе, видим доказательство – целые ягоды, уроненные неаккуратными дроздами, и пустые оболочки – остатки обеда снегирей.

Шиповник

Собираем плоды шиповника. Это еще один распространенный тип плода семейства розоцветных – цинародий (вариант многоорешка в видоизмененной сочной оболочке). Клетки шиповника содержат много каротина, и крупные хромопласты красно-оранжевого цвета хорошо видны под микроскопом.
Рассматриваем ветви рябины. Под пологом леса они тонкие, и можно осторожно наклонить молодое дерево, не повредив его. Обращаем внимание на то, что кисти ягод расположены на специализированных коротких веточках – плодушках. На плодушках видны следы от соцветий прошлых лет – в отличие от полулунных листовых следов, они круглые. На этих веточках несколько лет подряд образуются цветочные почки – они крупнее и толще листовых, но большой урожай бывает приблизительно один раз в четыре года.

Предложите свое объяснение того, что рябина не плодоносит обильно каждый год.
Одна из версий такой периодичности плодоношения состоит в том, что любители зимней рябины, дрозды, в урожайные годы повреждают хрупкие плодушки, а для развития новых требуется 2–3 года. Возможна и другая причина (они могут «работать» совместно) – заморозки в период раскрытия почек.

Выходим на опушку и видим торчащие из-под снега сухие травы – зонтики купыря (Anthriscus sylvestris), дудника (Angelica sylvestris), дягиля (Archangelica officinalis).

Дудник лесной

Это семейство растений так и называется – зонтичные (родственники укропа, петрушки, тмина и других известных пряно-ароматических трав). На некоторых еще сохранились семена. Рассмотрим их поближе. Такой плод называется вислоплодником – зрелый, он распадается на две половинки, которые повисают по обе стороны от центральной оси. Стоит ветру, зверю или птице встряхнуть зонтик – и посыпались семена. Маленькие, плоские, гладкие – они проскользнут между травинками до самой земли. А те, что провисели всю зиму и не пошли на корм птицам, попадут в весенние ручьи, и звонкий поток унесет их на новое место. Обращаем внимание на размеры зонтичных трав.

Какие еще травянистые растения видны из-под снега?
Кроме зонтичных сейчас можно увидеть растения семейства сложноцветных (родственники ромашки и подсолнечника) – полынь (род Artemisia), бодяк (Cirsium arvense), лопух (Arctium lappa), пижму (Tanacetum vulgare).

Из зарослей пижмы вспорхнули птицы – они кормились ее сытными семенами, содержащими много растительного масла. Семена этих растений любители ручных птиц собирают и добавляют в корм – они необходимы зерноядным: канарейкам, щеглам, чечеткам, чижам. Часть семян (точнее плодов-семянок) рассыпалась и уносится ветром по гладкому насту. А семянки бодяка снабжены хохолком. У полыни (смотрим в лупу) – тоже хохолки, но поменьше.

 

Как распространяются семена бодяка и полыни?
Семена этих растений переносятся ветром. В хорошую сухую погоду обертка соцветия-корзинки раскрывается, и распушившиеся хохолки ловят поток воздуха. А в дождь или метель корзинки закрываются.
Листочки обертки корзинок лопуха заканчиваются цепкими крючочками, цепляющимися за все, что попадает в поле их действия. Как распространяются семена этого растения?
Ну, конечно же, животными! И нами, людьми!

Кидаясь «репьями», обращаем внимание, что корзинки открыты, и семена свободно высыпаются. Вспоминаем, что летом недозрелые корзинки были плотно сжаты. Дело в том, что у многих сложноцветных запаса питательных веществ в тканях корзинки достаточно для того, чтобы большая часть семян дозрела, если даже корзинка будет оторвана от стебля. Но запасы влаги при этом желательно расходовать экономно – вот зеленое соцветие и не раскрывается, прицепившись на шерсть или брюки. Отцепленная и выброшенная корзинка скорее всего дозреет. Сейчас плоды-семянки созрели и потому беспрепятственно сыплются по всему пути следования «жертвы».
У лопуха самые крупные семянки из встреченных нами растений. Берем несколько корзинок для изучения цепких крючочков и семянок под лупой.
На заболоченном берегу пруда можно встретить рогоз (Typha latifolia) – часто его неправильно называют «камышом». Его темные бархатные початки растрепал зимний ветер, и клочья желтоватого пуха летят над болотом. Семена рогоза очень малы, особенно по сравнению с огромным хохолком, и летят необыкновенно далеко, преодолевая по воздуху десятки километров.

Почему рогоз образует столько семян?
Места, пригодные для поселения сеянцев рогоза, – переувлажненная и в то же время свободная от конкурентов почва. В идеальном случае – это обнажившееся дно водоема. Даже при условии, что мелкие семена могут преодолевать огромные расстояния, вероятность попадания на такое место очень мала.
Большое количество семян позволяет рогозу заселять все пригодные местообитания – бывают случаи, когда он прорастает в существующей несколько месяцев луже на асфальте прямо посреди города!
Покидая берег водоема, чтобы идти домой, обнаруживаем на себе семена еще одного зоохорного вида – череды (Bidens tripartita). Какое приспособление позволяет череде передвигаться при помощи животных?
Ее плодики-семянки оканчиваются двумя зазубренными выростами.

Плоды череды также берем для изучения под лупой – они достаточно крупные, чтобы рассмотреть не только приспособление к зоохории, но и внутреннее строение семени.
Помимо плодов перечисленных видов, на экскурсии могут встретиться и другие. Их тоже можно собрать и использовать как демонстрационный материал при изучении темы.

Семена липы

Продолжение следует