С.ЦИКЛОВ,
учитель биологии СШ № 7,
г. Кольчугино, Владимирская обл.

Кошачьи лапки без царапок

Рекомендации к проведению полевой практики по теме: «Растительные сообщества»

В последнее время все более популярными ста-новятся различные формы обучения биологии в природе. Организуются «экологические тропы», летние выездные лагеря, все больше ребят становятся участниками экологических экспедиций. Это радует. Именно такая «живая» биология необходи-ма сегодня. Одна из форм организации обучения в природе – полевая практика.

Являясь логическим продолжением школьного курса биологии, полевая практика дает возможность значительно расширить и углубить знания учащихся о живой природе и сформировать навыки самостоятельной исследовательской деятельности. Непосредственный контакт с объектом изучения, своеобразное «погружение» в изучаемый предмет оказывают сильное воздействие на ребенка, приводят к пониманию целостности окружающего мира и ощущению собственной сопричастности к происходящим в нем явлениям.

Полевая практика по теме «Растительные сообщества» предусматривает серию экскурсий в различные типы природных сообществ. Продолжительность каждой экскурсии определяется учителем в соответствии с его планами, транспортными возможностями, возрастом учащихся и т.д., но желательно, чтобы она составляла не менее 6 часов.

Для проведения практики лучше выбирать естественные сообщества, мало измененные человеческой деятельностью. Так, например, для изучения типичных растений соснового леса предпочтительнее будет коренной сосняк на песчаных или супесчаных почвах, а не сосновые посадки.

Предлагаемые ниже задания рассчитаны на школьников, изучивших в течение учебного года курс «Биология: растения, грибы, бактерии» и могут быть сгруппированы (по усмотрению учителя) в отдельные инструктивные карточки.

Материал по каждой экскурсии разбит на два блока. Блок «Информация для учителя» содержит краткие, но наиболее важные сведения о том или ином растительном сообществе. Блок «Задания для учащихся» в свою очередь включает в себя две группы заданий: определение условий жизни растений и определение приспособленности растений к данным условиям. Такой подход позволяет сформировать навыки установления причинно-следственных связей, что на данном этапе обучения представляется важным.

Особое внимание следует обратить на то, что заучивание как можно большего количества видов растений не является целью практики.

Экскурсия в сосновый лес

Информация для учителя

Сосновый лес характеризуется рядом особенностей, отличающих его от других растительных сообществ. Условия произрастания растений в сосняке довольно специфичны, и поэтому типичные представители данного сообщества обладают целым рядом приспособительных признаков, очень интересных для изучения.

Разреженные кроны сосен пропускают достаточно много света, что делает возможным существование здесь светолюбивых растений.

Песчаные или супесчаные почвы сосняков плохо удерживают влагу, поэтому растения часто испытывают ее дефицит.

Бедность почв делает условия обитания неблагоприятными, обусловливая низкое видовое разнообразие растений сосновых лесов. Большинство обитающих здесь видов нетребовательны к почве.

На тех участках, где дефицит влаги и минерального питания ощущается особенно остро, произрастают лишайники, не способные конкурировать с травянистыми растениями в более благоприятных условиях.

Типичные представители флоры сообщества: напочвенные лишайники (многочисленные виды рода кладония, цетрария исландская, представители рода пельтигера); брусника; черника; вереск; папоротник-орляк; кошачья лапка двудомная; ястребинка волосистая; зимолюбка зонтичная; марьянник луговой; вейник наземный и др.

Задания для учащихся

Определение условий жизни растений данного сообщества

1. Посмотрите вверх. Какую крону имеет сосна (густую, редкую)? Какую она дает тень? Какие, по-вашему, растения (свето- или тенелюбивые) обитают в сосновых лесах?

2. Присядьте на землю. Разгребите руками лесную подстилку. Приложите ладонь к обнажившейся почве. Какая она? Сухая или влажная? Холодная или теплая? Возьмите горсть земли. Попытайтесь слепить комочек, скатать колбаску. Что получается? Что можно сказать о механическом составе почвы? Хорошо ли такая почва удерживает влагу и сохраняет минеральные вещества? Какие растения могут расти на такой почве?

3. Посмотрите по сторонам. Везде ли растительность одинаковая? Определите условие (освещение, влажность почвы, механический состав), которое больше всего влияет на видовой состав растений в сосняке. Для этого выберите участок леса с уклоном. Выполните задания 1 и 2 в самой верхней точке склона, в его средней части и в самом низу. Какое из условий меняется? Как это влияет на видовой состав?

Выявление приспособленности растений к жизни в данном сообществе

1. Рассмотрите растения ястребинку зонтичную и кошачьи лапки. Какое сходство во внешнем строении они имеют? Рассмотрите под лупой волоски. Какое они имеют приспособительное значение?

2. Обратите внимание на расположение листьев этих растений. Какое значение в их жизни имеет такое листорасположение? Полейте немного воды на листья ястребинки. Что наблюдаете? Вспомните, какие растения в кабинете биологии имеют похо-

жее расположение листьев? В каких условиях они обитают на родине? Сравните с условиями обитания изучаемых растений.

3. Рассмотрите и потрогайте листья черники, брусники, зимолюбки. Какие они на ощупь? Что у них общего? Какое значение имеет восковой налет на листьях этих растений?

4. Рассмотрите вереск. Обратите внимание на размеры листьев. Какое приспособительное значение имеет малый размер листовой пластинки у вереска?

5. Если вам повезло и вы встретили растение очиток пурпурный, обратите внимание на его листья. Аккуратно оторвите маленький кусочек листа. Нажмите на него. Что наблюдаете? Как данное растение приспособилось к жизни в сосновом лесу?

6. Обратите внимание на размеры травянистых растений, обитающих в сосновом лесу. Есть ли среди них высокие, с большими и сочными листьями? Чем можно объяснить отсутствие таких растений в сосняке?

Экскурсия на водоем

Информация для учителя

Условия обитания растений в воде значительно отличаются от условий на суше. Особенности данной среды:

– высокая плотность воды по сравнению с плотностью воздуха;
– сквозь толщу воды проникает меньше света;
– сглаженный температурный режим, температура в период вегетации в среднем ниже, чем на суше;
– дефицит кислорода и углекислого газа;
– вода с растворенными питательными веществами окружает растения.

В связи с этим водные растения обладают целым рядом признаков, представляющих отличный материал для наблюдений и исследований. Особенности водных растений:

– отсутствие механических тканей, обусловленное высокой плотностью воды;
– наличие большого числа крупных межклетников или целых воздухоносных полостей. Находящийся в них воздух поднимает листья растений к поверхности воды в условия наилучшего освещения. Кроме того, эти полости служат резервуаром-накопителем кислорода в дневное время и углекислого газа в ночное;
– слабое развитие проводящей ткани, связанное с отсутствием необходимости проводить растворы питательных веществ, корни выполняют только функцию прикрепления к субстрату;
– сильно развитая, рассеченная поверхность, наличие так называемых «листьев-жабр» – результат приспособления к поглощению воды и минеральных веществ всей поверхностью тела;
– устьица у погруженных растений отсутствуют, а у плавающих находятся на верхней стороне листа;
– в листьях содержится большое число хлоро-пластов, богатых хлорофиллом, как у тенелюбивых растений, что связано с плохой проницаемостью воды для солнечных лучей.

Указанные признаки могут сочетаться в различных комбинациях и зависят от того, в какой зоне водоема обитают растения, являются они погруженными или плавающими и т.д.

Типичные представители флоры водоема: элодея; различные виды рдестов; различные виды рясок; кубышка желтая; телорез; роголистник; ежеголовник; рогоз широколистный; тростник обыкновенный; частуха подорожниковая; водяной лютик; стрелолист и др.

Задания для учащихся

Определение условий жизни в данном сообществе

1. Измерьте термометром температуру воды у поверхности и у дна. Сравните результаты. Могут ли корни водных растений эффективно поглощать воду? Каким образом растения, обитающие в воде, поглощают воду с растворенными в ней минеральными веществами?

2. Опустите в воду белую крышку от кастрюли, привязанную за веревку. Определите глубину, на которой крышка становится не видна. Исследуйте, встречаются ли на этой глубине растения. Если нет, то почему? Если да, то какими особенностями они должны обладать?

Выявление приспособленности растений к жизни в данном сообществе

1. Притопите листья какого-нибудь плавающего растения (кувшинка, ряска, телорез, рдест). Затем отпустите и понаблюдайте. Что происходит? Чем это можно объяснить? Сделайте поперечный срез листа исследуемого растения. Рассмотрите его. Найдите воздушные полости, зарисуйте их. Какое значение они имеют в жизни растения?

2. Аккуратно извлеките из воды какое-либо плавающее растение. Почему оно поникло? Отсутствием какой ткани это можно объяснить? С чем связано отсутствие этой ткани?

3. Рассмотрите листья водного лютика, роголист-ника. Что общего у этих растений? Почему такие листья называют «листьями-жабрами»? Какое они имеют приспособительное значение?

4. Приготовьте микропрепарат листа элодеи. Подсчитайте примерное число хлоропластов в одной клетке. Проделайте то же самое с листом какого-нибудь лугового растения. Сравните полученные результаты. Объясните их.

5. Приготовьте микропрепарат кожицы с верхней и нижней поверхности листа кувшинки. Рассмотрите, найдите устьица. С какой стороны листа они находятся? Как это можно объяснить? Какое это имеет значение в жизни растения?

6. Извлеките из воды кусочек побега элодеи или другого погруженного растения. Поместите его вместе с сорванным листочком какого-либо наземного растения на солнце на 5–10 мин. Затем посмотрите, какие изменения с ними происходят. Какое растение высыхает быстрее и почему?

Экскурсия на верховое болото

Информация для учителя

Условия произрастания растений верховых болот настолько специфичны, что данный фитоценоз является уникальным по своему видовому составу и поэтому необычайно интересен для изучения.

Верховые болота покрыты сплошным ковром мха-сфагнума, отмирающие части которого образуют торф. Выделяемые сфагнумом вещества и дефицит кислорода в переувлажненной толще торфа создают неблагоприятные условия для деятельности бактерий, разлагающих растительные остатки. Поэтому минеральные вещества, извлеченные растениями в процессе роста, очень медленно возвращаются обратно, т.е. растения верховых болот обитают в условиях сильного их дефицита.

Несмотря на избыток воды, поглощение ее растениями затруднено, т.к. она обычно плохо прогревается, а корни, как известно, не способны поглощать такую воду. Таким образом, для растений верховых болот характерна так называемая физиологическая сухость.

Субстрат, на котором произрастают растения, имеет сильно кислую реакцию.

В таких экстремальных условиях могут расти только немногие виды растений, имеющие специфические приспособительные особенности:

– листья имеют восковой налет, сужены, опушены, что уменьшает испарение воды;
– многие виды образуют микоризу с грибами, обеспечивающими минеральное питание;
– в результате приспособления к дефициту азота некоторые растения (росянки) стали хищниками.

Типичные представители: мох-сфагнум; росянка круглолистная; пушица влагалищная; багульник болотный; мирт болотный; подбел многолистный; вахта трехлистная; сабельник болотный; клюква болотная; голубика; шейхцерия; различные виды осок и др.

Задания для учащихся

Определение условий жизни растений данного сообщества

1. Погрузите руку в торф. Какой он? Теплый или холодный? Сухой или влажный? Как это отражается на жизни растений?

2. Выжмите торф в стаканчик. Профильтруйте полученную жидкость, а затем опустите в нее индикаторную бумажку. Как изменился цвет индикаторной бумажки? Почему? Что можно сказать об условиях обитания растений данного сообщества?

3. Обратите внимание на световой режим данного сообщества. Испытывают ли произрастающие здесь растения дефицит света?

Выявление приспособленности растений к жизни в данном сообществе

1. Обратите внимание на размеры растений, обитающих на верховом болоте. Есть ли среди них крупные, с хорошо развитыми листовыми пластинками? Чем это можно объяснить?

2. Найдите росянку. Рассмотрите ее листочки. Какое они имеют строение? Поймайте комара, поместите его на лист. Понаблюдайте, что происходит. На другие листочки положите кусочек мяса, яичного белка, бумажку, стекляшку или еще что-нибудь. Понаблюдайте, как реагирует росянка на разные предметы, оказавшиеся на ее листьях. Сделайте вывод.

3. Рассмотрите и потрогайте листочки мирта, багульника, клюквы. Какие они? Какие еще известные вам растения имеют такие же листья? В каких условиях они живут? Какой можно сделать вывод об условиях жизни растений верхового болота?

4. Изучите расположение корней у растущих на болоте сосен. Сравните с тем, что вы наблюдали в сосновом лесу на песчаной почве. С чем связано поверхностное расположение корней у сосен, растущих на болоте?

5. Рассмотрите листья осоки, пушицы. Какие они? Какое это имеет приспособительное значение?

6. Попытайтесь определить возраст какой-либо из растущих поблизости сосен. Это нетрудно сделать по мутовкам. Найдите примерно такого же возраста сосну за пределами болота. Сравните их. Объясните результаты сравнения.

Экскурсия на поле. Изучение сорной растительности

Информация для учителя

Местом проведения экскурсии может быть любой участок, отведенный под сельскохозяйственные культуры. В этом отношении очень удобны участки, засаженные картофелем. Среди регулярно обрабатываемых всегда можно найти и заброшенные, что позволяет сравнивать, наблюдать изменение растительного сообщества во времени.

Главной трудностью, с которой сталкиваются сорные растения, является их постоянное уничтожение человеком. Поэтому данные растения имеют целый ряд приспособительных признаков, обеспечивающих им быстрое воспроизводство и расселение:

– у однолетних это необычайно высокая плодовитость (одно растение мари белой дает до 500 тыс. семян);
– у многолетников – хорошая способность к вегетативному размножению (мощные подземные корневища, ползучие побеги);
– многие имеют неприятный вкус и запах, что делает их непривлекательными для поедания насекомыми;
– различные приспособления для распространения ветром (одуванчик, осот) и животными (череда, марь);
– характеризуются быстрым ростом или коротким жизненным циклом (пастушья сумка может давать до четырех поколений за лето).

Прекрасно чувствуя себя на полях, среди культурных растений, сорняки редко встречаются в естественных сообществах.

Типичные представители: хвощ полевой; ярутка полевая; пастушья сумка; редька дикая; чистец прямой; василек синий; осот желтый; горец вьюнковый; фиалка полевая; пырей ползучий; торица полевая; звездчатка средняя; марь белая; аистник и др.

Задания для учащихся

Выявление приспособленности растений к жизни в данном сообществе

1. Выкопайте корневище чистеца прямого. Рассмотрите. На что оно похоже? Докажите, что это видоизмененный побег. Попробуйте разломить корневище в местах сочленения. Как оно ломается? Какое это может иметь значение в жизни данного растения?

2. Попытайтесь вырвать из земли корневище пырея, потянув за надземную часть. Что происходит? Какое это имеет значение для растения? Можно ли бороться с такими растениями, стараясь как можно лучше перекопать почву?

3. Изучите подземные органы пастушьей сумки, сурепки, ярутки, лебеды. Есть ли у них корневища? Являются ли они одно- или многолетними растениями? Как они приспособлены к выживанию в данном сообществе?

4. Найдите растение марь белую. Рассмотрите семена. Какие они? Попробуйте их сосчитать. Если смогли, то умножьте на число плодов, которые уже сейчас есть на растении. Какое значение имеет такое обилие семян?

5. Найдите несколько розеток осота разного возраста. Постарайтесь извлечь растение из земли, не повредив корня. Какую корневую систему имеет данное растение? Измерьте длину листьев и главного корня. Сравните результаты. Объясните.

6. Сорвите листочек одуванчика или осота. Что видно на месте разрыва? Попробуйте это «молочко» на вкус. Какое оно? Какое приспособительное значение имеет такой вкус?

7. Возьмите немного почвы для проведения домашних исследований. Дома наполните почвой какую-нибудь емкость, поставьте на окно и полейте. В течение нескольких дней наблюдайте за тем, что происходит.

8. Вырежьте лопатой столбик почвы со сторонами 10 x 10 x 20 см. Размешайте ее хорошенько в воде и промойте в ситечке с отверстиями в 0,25 мм. На ситечке останутся корешки растений, семена и крупные песчинки. Сосчитайте примерное количе-ство семян. Затем произведите пересчет количества семян на 1 м² и на 1 га. Сравните с количеством высеваемых на 1 га семян пшеницы – 5500 тыс. /га.

9. Исследуйте ближайший к полю лес или луг. Какие сорные растения вам встретились? Какова их численность? Объясните результаты своих наблюдений. Что означает выражение: «Сорняки – растения, потерявшие родину»?

10. Исследуйте заброшенный участок поля. Какие сорные растения встречаются здесь? Какова их численность? Каких сорняков больше? Как вы думаете, почему?