В учебном исследовательском проекте по биологии на тему "Растения-хищники" автор выявил особенности строения и разновидности хищных растений, описал правила их содержания в домашних условиях и сам вырастил хищное растение.

Подробнее о проекте:

Материалы индивидуальной исследовательской работы по биологии на тему "Растения-хищники" могут использоваться на уроках биологии, классных часах, внеклассных мероприятиях и в повседневной жизни. В процессе работы над проектом учащаяся школы изучила литературу о различных видах «насекомоядных» растений, систематизировала теоретический материал, выяснила особенности их строения и разновидности, выявила причины, по которым растения превратились в хищников.

В учебном творческом исследовательском проекте о выращивании хищного растения автор провела практический опыт, в рамках которого вырастила "венерину мухоловку" в домашних условиях, изготовила наглядный материал на тему «хищные растения», создала макет хищного растения. В работе доказано, что хищные растения могут быть полезны для человека. Автор проекта привела примеры использования растений-хищников медицине.

Оглавление

Введение
1. Хищные растения.
1.1. Общие и исторические сведения о растениях–хищниках.
1.2. Распространение и условия произрастания.
1.3. Причины хищничества и приспособленность к охоте.
1.4. Особенности строения и жизнедеятельности разных видов.
1.5. Использование в медицине.
2. Выращивание растений-хищников.
2.1. Выращивание хищных растений в домашних условиях (на примере венериной мухоловки).
2.2. Создание макета хищного растения.
2.3. Изготовление наглядного материала «Растения-хищники».
Заключение
Список литературы

Царство растений поражает своим величием и многообразием. Все растения отличаются размерами, окраской, формами, средой обитания и т.д. Большая часть организмов - это автотрофы, которые синтезируют свою пищу с помощью солнечной энергии, но есть и растения-гетеротрофы и очень мало видов, являющихся как автотрофами, так и гетеротрофами.

Таким образом, растения, которые дополняют своё нормальное автотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания стали называть насекомоядными или растения - хищники. Природа не устает нас удивлять своими загадками и сюрпризами. И в этой сфере хищные растения стали истинным воплощением таинственности и неопознанности дикой природы. Они покоряют нас своей изобретательностью, великолепной приспособляемостью к окружающему миру и просто своей красотой.

Актуальность: Хищные растения – это новая тема, набирающая популярность с каждым годом. Актуальность исследования заключается в том, что в настоящее время данная группа растений еще недостаточно изучена. Возможно, насекомоядные растения могут приносить пользу человеку и его хозяйству. Многие люди привыкли считать растения неподвижными, скучными и неинтересными. Поэтому расширить кругозор и узнать их особенности будет также актуально.

Тема: Темой моей работы стало изучение строения и жизнедеятельности растений-хищников. Для изучения этой темы я поставила перед собой цель:

Цель: Выявить особенности строения и разновидности хищных растений, а также их содержание в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить литературу о различных видах «насекомоядных» растениях;
2. Систематизировать теоретический материал;
3. Выяснить особенности их строения и разновидности;
4. Выявить причины, по которым растения превратились в хищников;
5. Вырастить венерину мухоловку в домашних условиях;
6. Изготовить наглядный материал «хищные растения»;
7. Создать макет хищного растения.

Объект исследования: хищные растения.

Методы:

1. Анализ и синтез научной литературы и интернет источников;
2. Сравнительный метод;
3. Эксперимент;
4. Наблюдение;
5. Обобщение и систематизация

Планируемый результат: Планируемым результатом будет иллюстрирование растений-хищников в виде наглядных материалов, макет хищного растения.

Практическая значимость: Практическая значимость моей работы состоит в том, что она может быть использована школьниками для повышения образовательного уровня. А также, сформирует бережное отношение к растениям- хищникам.

Хищных растений (насекомоядные растения и плотоядные растения) насчитывается около 600 видов из 19 семейств. Насекомоядные растения - это зеленые растения, хотя часто кожица листьев или волоски у них бывают окрашены в другие яркие цвета. Но, всё равно, и в листьях и в стеблях у них всегда есть могущественные зеленые "хлорофилловые" зёрнышки, которые с помощью солнечных лучей перерабатывают частицы углекислого газа и воды в сахар и крахмал.

Эти живые организмы, также, получают часть или большинство полезных веществ (но не энергии) от захвата и потребления животных или простейших.Растения-хищники стали известны в XVIII столетии. Самое первое ботаническое описание венериной мухоловки сделал английский натуралист Джон Эллис в письме к Карлу Линнею в 1769 году. В нем он впервые высказал предположение, что пойманные насекомые служат пищей для растений.

Немецкий врач А. В. Рот в 1782 году описал своеобразные движения, которые совершают листья росянки для ловли насекомых. Он развил мысль Эллиса, что пойманные беспозвоночные - это источник пищи для таких растений. В 1791 году Уильям Бартрам в книге о своих путешествиях по штатам Северной Америки описал растения рода Sarracenia, имевшие листья-кувшинчики для ловли насекомых. Он впервые употребил понятие «плотоядные растения».

Уже в начале XIX века были описаны новые роды и виды, относящиеся к данной группе растений. После появились работы, посвящённые глубокому изучению особенностей подобных растений. Так, Оже де Ляссю описал чувствительность к прикосновениям и движения листьев растений рода Альдрованда, а Уильям Кэнби впервые указал на пищеварительные свойства сока, выделяемого железами на листьях венериной мухоловки.

Большое значение в изучении насекомоядных растений стала исследовательская работа Чарльза Дарвина, которая началась в 1860 году. Он долгое время наблюдал за росянками и поставил ряд лабораторных опытов, переросших в исследование. Особое внимание Чарльз Дарвин уделял изучению способности растений переваривать пищу, их хватательным движениям и высокой чувствительности к прикосновениям (свойства, схожие с животными).

Впоследствии эти опыты стали серьёзной научной работой. Чарльз Дарвин написал свой труд «Насекомоядные растения<», первый известный трактат о плотоядных видах флоры, в 1875 году. Второе издание «Насекомоядных растений» с большими дополнениями, вышло после смерти Дарвина, в 1888 году и было написано его сыном. Работа Чарльза Дарвина стала переломным пунктом в исследованиях насекомоядных растений, давшая толчок к появлению других работ. До сих пор фундаментальная работа Дарвина является крупнейшим вкладом в изучение насекомоядных растений.

Насекомоядные - преимущественно многолетние травянистые растения. Известно, что они эволюционировали в пяти различных группах цветковых растений. Встречаются во всех экосистемах, где могут произрастать цветковые растения — от Арктики до тропиков и от уровня моря до альпийского пояса гор.

Они известны на всех обитаемых континентах, но с преимущественным распространением в областях с тёплым, умеренным и тропическим климатом.Плотоядные представители флоры адаптированы для роста в местах с тонким слоем плодородной почвы или малым количеством азота, таких как кислые болота и выходы горных пород.

Хищничество – форма взаимоотношений, при которой организм одного вида использует представителей другого вида в качестве источника пищи однократно (убивая их). Хищничество широко распространено в природе, особенно в царстве животных, реже растений. Растения-хищники живут на болотах, в стоячих водах, тропических лесах, и в местах с повышенной влажностью.

А постоянная повышенная влажность приводит к тому, что почва становится кислой. Поэтому рацион болотных растений крайне беден минеральными веществами, и они испытывают острый недостаток азота и фосфора. У растений нарушается обмен веществ, ослабевает синтез белка, и они плохо развиваются. Растения-хищники научились получать недостающее питание вне почвы. Каждый из них приспособился по-своему получать его для лучшего синтеза собственного белка, а значит, для развития и выживания.

Их эволюция длилась долгие годы и привела к необычным возможностям зеленых хищников. Все хищные растения ловят свою добычу с помощью видоизмененных листьев-ловушек, приманивая своих жертв яркой окраской, ароматом, сладкими выделениями. Жертвы, привлеченные яркой окраской и ароматным нектаром, садятся на растение, которое вырабатывает ферменты, растворяющие насекомых. Однако следует учесть, что способ добывания пищи не привязывается к определенному семейству.

Учёные разделяют зелёных хищников на три группы:

• Хватающие растения. Охотники действуют активно, хватают жертву без промедлений (венерина мухоловка).
• Приклеивающие.Группа хищников, которая приклеивают свою добычу (росянка, росолист, библис гигантский).
• Просто ждущие. Это пассивные хищники. Они ждут, пока добыча сама заберётся в ловушку (саррацения, непентес, дарлингтония, альдрованда).

У растений-хищников обнаружено пять основных механизмов ловли добычи:

1. Емкости в форме кувшина — захватывают добычу при помощи свернутого листа, содержащий смесь пищеварительных ферментов.
2. Ловушки в виде листьев, покрытых липкой слизью.
3. Быстро схлопывающиеся листья.
4. Улавливатели в виде вакуумного пузыря, который засасывает жертву.
5. Капканы, в виде крабовой клешни, которые вынуждают жертву двигаться к пищеварительному органу с волосками, направленными внутрь.

Вид хищных растений из рода Дионея семейства Росянковые, считается одним из самых экзотических растений. Листья размером от трёх до семи сантиметров, длинные листья-ловушки обычно формируются после цветения. По краям листа - тонкие, слегка загнутые зубцы . Их количество достигает 16-20 штук на каждой половинке. Листья мухоловки сидят на широких длинных черешках и собраны у поверхности земли звёздочкой. Листья венериной мухоловки представляют собой "живые капканы".

Цветет растение в мае или июне. На высоком цветоносе начинают расти соцветия, состоящие из маленьких белых цветков. Продолжается цветение в течении нескольких недель.

В основной рацион растения входят более крупные насекомые: жуки, мухи, муравьи и пауки . Был зафиксирован случай нахождения в ловушке мухоловки сколопендры. Переваривает растение пищу 5-14 дней, после капкан снова раскрывается. В основном длительность переваривания зависит от температуры воздуха, а так же от размеров пойманного насекомого и от возраста ловушки. Капкан чернеет и отмирает после поимки двух или трех жертв (в редких случаях их количество достигает пяти-семи).

Одной из особенностей мухоловки является, то что она не произрастает нигде, кроме небольшого уголка прибрежной равнины Северной Америки. Осенью растение-хищник готовится к спячке, и до наступления весны не требует ни питания, ни особого освещения.

Это единственный представитель рода дарлингтония, так же известная как "змеиная голова" или "растение-кобра", который растет на сырых болотистых лужайках и родниках с холодной проточной водой штата Калифорниии и Оригона, считается редким растением.

Листья дарлингтонии имеют луковичную форму с двумя острыми листами, которые свисают как клыки и могут достигать высоты до одного метра, причем внутри они полые. В верхней части листа выделяется мёд привлекающий насекомых. В отличие от многих плотоядных растений, оно не использует ловчие листья для ловушки, а используют ловушку типа крабовой клешни. Как только насекомое оказывается внутри, их сбивает с толку крапинки света, которые проходят через растение. Они приземляются в тысячи густых тонких волосков, которые растут внутрь. Насекомые могут следовать за волосками вглубь к пищеварительным органам, но не могут вернуться назад.

Существует около 130 видов этих растений, которые широко распространены в Китае, Малайзии, Индонезии, на Филиппинах, Мадагаскаре, Сейшельских островах, в Австралии, Индии, Борнео и Суматре. Это растение также получило прозвище "обезьянья чашка", так как исследователи часто наблюдали, как обезьяны пили из них дождевую воду.

По своей яркой - то огненно-красной, то матово-белой, то зелёной с пурпурными пятнами - окраске они напоминают гигантские цветы. Величина их доходит до полуметра в высоту и до двенадцати сантиметров в ширину. Над каждым кувшином виднеется кончик листа в виде крышечки или зонтика, с розовыми и синими жилками.

Кувшин до половины наполнен жидкостью, которая содержит пищеварительный сок. Сок довольно быстро растворяет насекомых. Уже через 5-8 часов добыча полностью переварена. Непентес тоже имеет свою особенность: острые шипы направлены внутрь кувшина, так что у жертвы нет ни малейшего шанса выбраться. Непентесы ловят много насекомых и других мелких животных. Ингода их накапливается чуть ли не до половины кувшина.

Некоторые плети непентеса стелются по земле и тогда кувшины на них, скрытые в траве, превращаются в настоящие "ловчие" ямы. Их жертвами становятся ползающие насекомые. Большая часть растений является небольшими и они ловят только насекомых, но крупные виды, такие как Nepenthes Rafflesiana и Nepenthes Rajah, могут ловить мелких млекопитающих, таких как крысы.

Росянкаимеет приблизительно 194 вида. Она находятся на всех континентах, за исключением Антарктиды. Росянка может формировать прикорневые или вертикальные розетки от 1см до 1 м в высоту и могут жить до 50 лет. Вся верхняя сторона и края каждого листа росянки усажены еле заметными красными волосками-ресничками. Прозрачные капельки на конце каждого волоска- густая, липкая, тягучая слизь.

Садясь на растение , насекомое задевает соседние липкие капли. Реснички растения изгибаются навстречу добыче и полностью обволакивают ее слизью. Вскоре край листа медленно загибается и покрывает свою мертвую жертву, которая уже начинает перевариваться. Слизь растения содержит вещества, напоминающие желудочный сок.

Через несколько дней лист снова раскрывается и ветер сдувает с него жесткие остатки насекомого.

У росянок, которые произрастают в Австралии, длинные реснички, окружающие вход к центру листа, торчат в разные стороны, что делает их похожими на гидр. Это особенность дает росянкам быстро реагировать на любое, даже слабое прикосновение.

Существует около 80 видов этих растений в Северной и Южной Америке, Европе и Азии. Растение напоминает фиалку своим внешним обликом и темно-синими цветками. Продолговатые ярко-зеленые, глянцевые, крупные листья жирянки собраны в розетку. Ловчим аппаратом жирянки является ее лист, края которого чуть загнуты.

На поверхности листа разбросаны железки двух типов- одни длинные , другие короткие ,по форме напоминающие булавочные головки. Питается жирянка в основном мелкими ползающими насекомыми. Принцип охоты схож с росянкой : при попадании на лист насекомое оказывается внутри свернувшегося в трубочку листа, покрытого слизью. Через сутки лист жирянки снова разворачивается, а остатки пищи сдуваются ветром.

До сих пор ученые не могут понять, являются ли растения рода Стилидиум истинно плотоядными, или же это механизм самозащиты от надоедливых насекомых. У некоторых видов имеются липкие волоски, которые захватывают мелких насекомых, не имеющих ничего общего с процессом опыления, а их листья выделяют пищеварительные ферменты, способные медленно растворять несчастных жертв. Чтобы выявить значение потребляемых насекомых для жизни стилидиума, ученым необходимо провести дальнейшие исследования.

Некоторые растения-хищники используются в медицине.

Например, росянка старым авторам была неизвестна, поскольку не использовалась в Греции, и врачи средневековья могли опираться лишь на собственный опыт. Согласно устным преданиям, первым, кто занялся этим лекарственным растением, был Арнольдус де Вилланова из Барселон, но его сведения не могли распространиться в письменном виде, так как все его труды были уничтожены инквизицией.

Лишь с нового времени - XVIII и XIX столетия, применение росянки при кашле одобряется врачами и народная медицина усердно употребляет это растение. Современные исследования подтвердили положительное действие растения-хищника при кашле. И если официальная медицина применяет почти исключительно галеновые препараты, в народной медицине часто употребляют чай из высушенной травы.

В настоящее время росянка применяется в виде настойки или жидкого экстракта и входит в состав многих лекарственных препаратов от кашля. Гомеопатическое средство Drosera прописывают обычно при коклюшном кашле. При коклюше, как полагают некоторые гомеопаты, эффективнее более высокие разведения . Пробовать это необходимо после консультаций врача.

Помимо этого, есть свидетельства, что эти препараты облегчают тяжелые приступы астмы. Препараты из этого лекарственного растения полезны и рекомендуются даже при туберкулезе легких.

Для исследования растений-хищников, я купила венерину мухоловку и проделала несколько опытов. В центр капканов помещала, мух, дождевого червя и золотистую бронзовку, затем наблюдала за поведением растения.

Опыт 1

Для начала я попробовала закрыть капкан мухоловки без еды, спровоцировав чувствительные волоски пинцетом. Так как жертвы в капкане не оказалось, мухоловка раскрылась на следующие сутки.

Опыт 2

В один капкан я решила поместить живую муху, в другой мертвую. В случае с живой мухой капкан моментально захлопнулся и благополучно переварил насекомое в течении 6 дней , после ловушка раскрылась с останками высохшей хитиновой оболочки. С мертвой мухой дела обстояли иначе: капкан не реагировал на мертвую пищу. Как вывод еда, которой нужно кормить венерину мухоловку, должна быть живой — только так выделяются необходимые пищеварительные соки.

Опыт 3

Я решила попробовать накормить мухоловку дождевым червем. В течении 8-10 дней капкан начал гнить, из-за чего мне пришлось его удалить. Как показал данный опыт Венерину мухоловку не следует кормить дождевыми червями, что содержат в себе слишком много жидкости - это опасно для растения. Опыт 4. Для следующего эксперимента я поймала золотистую бронзовку. Жук оказался крупным для ловушки и с легкостью выбрался из капкана повредив многие зубчики. Следовательно насекомое должно быть меньше самого капкана и не слишком твёрдой оболочкой, иначе ловушка будет повреждена.

Выводы:

• Питаясь насекомыми, венерина мухоловка восполняет дефицит питательных веществ, которыми очень бедна почва, на которой она обитает.
• Растение нельзя кормить дождевыми червями и насекомыми с твердым панцирем - это может привести к повреждению ловушек или смерти растения.
• Могут возникнуть сложности с живой едой для мухоловки, ведь обычно в квартирах нет мух, пауков и прочих насекомых. Поэтому их придется ловить на улице или даче.
• Не следует ловить крупных насекомых. Жертва должна полностью помещаться в ловушке растения. Если часть насекомого останется снаружи, то могут возникнуть проблемы с перевариванием, что приведет к гибели растения.
• Так же, нежелательно захлопывание ловушки без пищи, она может перестать функционировать.

В своем исследовании я систематизировала теоретический материал о различных видах насекомоядных растений, выяснила их разновидности и особенности строения.

В ходе работы было выявлено какие механизмы используют растения-хищники для охоты, чтобы восполнить недостающие питательные вещества, такие как соли азота и фосфор.

В опытах на примере венериной мухоловки я узнала о трудностях выращивания венериной мухоловки в домашних условиях.

Изготовила наглядный материал для школьников и макет хищного растения.

Задачи, поставленные мною, были выполнены. Растения-хищники являются самыми удивительными и загадочными растениями на Земле. Их нужно беречь. Многие из них уже находятся под охраной людей.

1. Александрова В. «Растения-хищники» издательство «Детская литература». -Ленинград 1972г.
2. Власова З.А. Биология. Справочник школьника. - М. «Ключ-С», 1995.
3. Детская энциклопедия «Жизнь природы» М. :Росмен. 1994. с. 39
4. Денисова Г.А. «Удивительный мир растений»: Пособие для учащихся.-2-е изд.-М.: Просвещение, 1981.
5. «Юный натуралист», журнал 1976 г., №5