Еремеева Ева Валерьевна, 5 "Б" класс, МБОУ "Барсовская СОШ №1", ХМАО - Югра, Сургутский район, пгт. Барсово.
Руководитель: Зеленевская Светлана Анатольевна, учитель биологии и химии, МБОУ "Барсовская СОШ №1", ХМАО - Югра, Сургутский район, пгт. Барсово.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях багульника, брусники и в хвое сосны обыкновенной, произрастающих на территории Барсовой горы.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях багульника, брусники и в хвое сосны обыкновенной, произрастающих на территории Барсовой горы.
АННОТАЦИЯ
Здоровье - один из важнейших компонентов человеческого счастья, одно из неотъемлемых прав человеческой личности, одно из условий развития общества. Человечество это великая геологическая сила, одаренная самосознанием. Человек создал замечательную технику, перед которой бессильна земная природа. И вот теперь, когда «человек стал великаном», он всё яснее осознает мудрость истины, высказанной некогда Ф. Бэконом: «Чтобы покорять природу, надо ей подчиняться.» Всё живое давно бы задохнулось, если бы не растения. И сосны, и ели, и травинка, и крохотные водоросли жадно ловят углекислый газ, и, как уже выяснили, он необходим растениям для питания, а возвращают в воздух кислород. Лес, луга, поля, парки, сады - все растения на Земле вместо углекислого газа дают нам живительный кислород. Чем больше вокруг зелени, тем чище воздух! Но в настоящее время экологическая ситуация, сложившаяся между обществом и природой породила глобальную проблему, получившую название «экологическая проблема», в связи с этим перед человечеством стоят актуальные задачи, требующие эффективного и быстрого разрешения. В последнее время загрязнение окружающей среды становится важным внешним фактором, к которому растения эволюционно не приспособлены. Загрязняющие вещества, нарушая физиологические процессы растений, оказывают не только прямое отрицательное воздействие, но и сужают пределы толерантности к естественным факторам среды. В течение длительного периода освоения Севера экологические условия резко ухудшились вследствие загрязнения территории нефтью и попутными минерализованными водами. Лекарственные растения используются не только для медицинских целей, в природной среде они являются источником питания различных организмов. Накопление в растительной массе токсичных веществ может привести к их дальнейшему распространению в экосистеме по пищевым сетям. Вызывают беспокойство неконтролируемый сбор местным населением багульника, брусники, хвои сосны обыкновенной (дикорастущих лекарственных растений), оказывающихся источником прямого поступления в организм человека, помимо действующих веществ, токсичных соединений.
Введение.
Всё живое давно бы задохнулось, если бы не растения. И сосны, и ели, и травинка, и крохотные водоросли жадно ловят углекислый газ, и, как уже выяснили, он необходим растениям для питания, а возвращают в воздух кислород. Лес, луга, поля, парки, сады - все растения на Земле вместо углекислого газа дают нам живительный кислород. Чем больше вокруг зелени, тем чище воздух! Но в настоящее время экологическая ситуация, сложившаяся между обществом и природой породила глобальную проблему, получившую название «экологическая проблема», в связи с этим перед человечеством стоят актуальные задачи, требующие эффективного и быстрого разрешения. В последнее время загрязнение окружающей среды становится важным внешним фактором, к которому растения эволюционно не приспособлены. Загрязняющие вещества, нарушая физиологические процессы растений, оказывают не только прямое отрицательное воздействие, но и сужают пределы толерантности к естественным факторам среды. В течение длительного периода освоения Севера экологические условия резко ухудшились вследствие загрязнения территории нефтью и попутными минерализованными водами. Лекарственные растения используются не только для медицинских целей, в природной среде они являются источником питания различных организмов. Накопление в растительной массе токсичных веществ может привести к их дальнейшему распространению в экосистеме по пищевым сетям. Вызывают беспокойство неконтролируемый сбор местным населением багульника, брусники, хвои сосны обыкновенной (дикорастущих лекарственных растений), оказывающихся источником прямого поступления в организм человека, помимо действующих веществ, токсичных соединений.
Актуальность: Три вида растений брусника, багульник, сосна обыкновенная были выбраны нами не случайною. Хотя они и являются типичными представителями ХМАО в целом и Сургутский район в частности, в связи с предстоящей вырубкой леса для устроения противопожарной полосы, количество растений может резко уменьшиться. Осталось вырубить несколько десятков метров леса, но это как раз то место, где наблюдается наибольшая концентрация этих растений.
Гипотеза: предположим, что экологическая ситуация, сложившаяся на Барсовой горе (вырубка леса, антропогенная нагрузка) не всегда благоприятно влияет на уникальную флору.
Исходя из цели работы, вытекают следующие задачи:
1. Определить уровень содержания фотосинтетических пигментов в листьях растений брусники, багульника, сосны обыкновенной.
2.Сравнить уровень содержания фотосинтетических пигментов растений разных местообитаний Барсовой горы.
3.Рассчитать значение соотношения хлорофилл а хлорофилл б и оценить степень изменений в пигментном аппарате растений различных местообитаний Барсовой горы.
В ходе исследования применялись методы:
1.Теоретический метод: анализ специальной литературы по теме исследования.
2.Методы эмпирического исследования: наблюдение, сравнение, анализ, обобщение. 3.Исследовательский метод (эксперимент).
Объект исследования: листья багульника, брусники, сосны обыкновенной.
Предмет исследования: содержание фотосинтетических пигментов (хлорофилла, хлорофилл б, каротиноидов) в листьях растений как показатель их физиологического состояния.
Практическая значимость работы: Целенаправленно изучение флоры лекарственных растений п. Барсово не проводилось. Согласно разрозненным литературным источникам количество видов растений неуклонно уменьшается. Это связано и с застройкой территории, с антропогенной нагрузкой, с вырубкой 15% леса на мебель, с противопожарной полосой шириной 50 м. Как известно, пигменты фотосинтеза у высших растений подразделяются на два класса хлорофиллы и каротиноиды. Проведя исследование в области биондикации, определив физиологическое состояние растений, мы подготовим доклад» О состоянии лекарственных растений Барсовой горы» на заседание поселкового совета, который планируется на последние дни мая.
I. Теоретическая часть.
Говоря о поселке Барсове, нельзя умолчать о прошлой жизни людей урочища Барсова гора, в котором он находится. Более того, многие современные дома и здания построены и здания построены на месте поселений древних племен, поэтому в некотором смысле современная жизнь поселка является продолжением тысячелетней истории освоения этих мест. Кроме того, думается, что жителям Барсове небезынтересно знать, какие люди селились здесь когда-то, чем они занимались. Да и по большому счету прошлое Приобья представляет собой неотъемлемую часть истории России. Урочище Барсова гора, являясь одним из живописнейших мест среднего Приобья, отличается крайне выгодным географическим положением. Оно протянулось на восемь с лишним километров по довольно высокому (свыше 30 метров) правому берегу реки Обь между речками Барцевкой и Калининой. С северной стороны на расстоянии 1,5 - 2,5 километра к Барсовой горе примыкают болота. На востоке его ограждает протока Утоплая, тоже близко подходящая к коренному берегу.
В западной части замыкают эту своеобразную круговую оборону Барсовой горы протока Микишина и река Калинина. Красивейшие это места! Здешняя природа заметно выделяется среди не слишком разнообразной окрестной растительности. Заливные луга, пастбища, покрытые сплошным ковром ягеля, перемежаясь с зарослями малины, рябины, черемухи, чередуются с лесами, поросшими сосной, осиной, березой, иногда даже кедром. Поражает многообразие, а в прошлом и изобилие ягод. Наряду с традиционными для этих мест брусникой, черникой, голубикой, клюквой и морошкой, на Барсовой горе встречаются костяника, малина, красная смородина, шиповник. Богаты леса и грибами, в том числе такими ценными, как белые и подосиновики. Старожилы еще помнят, что в урочище водилась дичь, причем, в большом количестве, а когда-то чистые протоки, подписываемые многочисленными подземными ключами и хорошо прогреваемые летним солнцем, изобиловали рыбой. Не могло такое удобное во всех отношениях и богато одаренное природой место пустовать. По геоботаническому районированию большая часть исследуемой территории относится к подзоне средней тайги. Вследствие суровости климатических условий и сильной заболоченности местности, состав лесообразующих пород не отличается большим разнообразием. Доминируют хвойные породы: ель сибирская, кедр, сосна. Подлесок редкий, представлен некоторыми видами березы, осины, различными видами ивовых, реже встречается рябина. Под пологом леса хорошо развит зеленый мох (кукушкин лев). Для возвышенных участков с песчаными подзолистыми почвами характерны лишайники, а на заболоченных водоразделах хорошо развит покров сфагнового мха. Травянистый покров развит сравнительно слабо. Данное исследование мы проводили в окрестностях п.г.т. Барсово. Изучаемая территория относится к зонам избыточного увлажнения, т.е. к области среднетаёжных озёрно- болотных низин. Основным источником поступления влаги являются атмосферные осадки. Дополнительная влага поступаем за счёт заболоченной территории.[1] Основные причины болото образования: равнинность территории, превышение осадков, длительное сохранение сезонной мерзлоты и геологическое прошлое, от которого сохранилось большое количество озёр. Эта территория представляет собой огромное торфяное болото с редкими островками, покрытыми сосново-берёзово-кедровым лесом.
БАГУЛЬНИК.
В России 4 вида багульника произрастают в европейской части страны, в Сибири, на Дальнем Востоке в заболоченных лесах, на торфяных болотах в тундровой и лесной зонах. Русское название «багульник» возникло от старого названия болота - багно. Народные названия: лесной розмарин, болотная одурь, головолом, клоповник, багун.
Багульник - кустарник невысокий (от 20 до 125 см), сильноветвистый, обычно прямостоячий или приподнимающийся. Корневище достигает 10м в длину.
Узкие кожистые темно-зеленые листья багульника длиной 1-4 см как буд то бегут по стволу друг за дружкой. Края их завернуты вниз. Листья на растении остаются и зимой, они хорошо переносят морозы. Молодые ветви, плоды, нижняя поверхность листьев - в рыжеватом войлочном опушении. Багульник - кустарник вечнозеленый.
Цветки (белые или розовые на длинных цветоножках) собраны в щитки на концах веток. Багульник - сильный весенний медонос. Пчелы собирают с цветов нектар и пыльцу. Однако багульник - растение ядовитое. Багульниковый мед оказывает дурманящий эффект, но если его прогреть, он теряет свое наркотическое действие. Обычно в лесном меде содержание багульниковой части невелико и не придает меду ядовитые свойства.
Одна из особенностей багульника - его специфический тяжелый запах. Пахнут все надземные органы растения, но особенно сильно - цветки. Хорошо ощущается запах при растирании листьев. Долгое пребывание в зарослях багульника (особенно в безветренную и жаркую погоду) вызывает головокружение, головную боль, иногда даже рвоту. Тяжелый запах багульника объясняется высоким содержанием эфирного масла в молодых листьях растения. Цветет багульник с мая по июль. Семена находятся в продолговатых коробочках. При созревании коробочка растрескивается и выбрасывает многочисленные буровато-золотистые семена. Как и вереск (а багульник из того же семейства), он образует огромные заросли. Размножается корневищем. Трава багульника болотного используется в медицине в течение последних двух веков, особенно в Швеции и Германии. В конце XIX века растение стало применяться в России. Для приготовления лекарств используют молодые побеги, листья и плоды багульника. Растение используют для лечения домашних животных. Помещения окуривают багульником от тараканов, клопов, моли, так как растение обладает сильным запахом. [2]
БРУСНИКА.
Родовое название от латинского baccinium - ягодный куст; vilis-idea — индийский виноград; Ида — гора на острове Крит.
Вечнозеленый кустарничек (некоторые ботаники относят бруснику к полукустарничкам)
высотой 5—25 см с ползучим корневищем и прямостоячими ветвистыми стеблями. Ветви
округлые, однолетние, зеленые, позднее буреющие, в молодом состоянии короткопушистые.
Листья вечнозеленые, очередные, кожистые, толстые, обратнояйцевидные или продолговатые.
длиной 0,5—3 см, шириной 0.2 —1,5 см. на коротких опушенных черешках. На верхушке листья тупые или выемчатые, со слегка загнутыми цельными или раставленно-зубчатыми краями, сверху темнозеленые, блестящие, снизу светло-зеленые, тусклые и усеянные темными точками - желёзками, при основании и по жилкам опушенные, весной новые листья начинают нарастать после цветения. Цветки собраны на концах прошлогодних веточек в короткие густые, более или менее односторонние короткие трех-, восьмицветковые поникающие кисти. Цветоножки короткие, красноватые. Чашечка кожистая, зубцов чашечки 4, светло-зеленых или красноватых, широких, округлых, острых, по краям мелкореснитчатых, длиной около 0,5 мм. Венчик длиной 5—6 мм, белый или розовый, сростнолепестный, колокольчатый, в верхней половине с четырьмя треугольными острыми отогнутыми наружу зубцами. Тычинок 8. Плод — многосемянная шаровидная ягода, диаметром 7—12 мм, вначале зеленовато-белая, спелая — ярко-красная. Семена красновато-коричневые, в форме полумесяца, длиной 1,5-—1.8 мм, с крупно сетчатой кожурой. Цветет в мае — июне. Плоды кисло-сладкие с вяжущим терпковатым привкусом. Созревают в конце августа — начале сентября. Растет брусника в лесах, по кустарникам, на травяных полянах, на альпийских лугах, иногда на болотах по всей территории России, на Украине, в горах Кавказа, на Дальнем Востоке. Живет до 300 лет. Лучшая по качеств} брусника та. которая растет в сосновых лесах на сухих местах. В качестве лекарственного сырья используются листья и побеги брусники, а также ягоды. Собирают зимовавшие листья со времени таяния снега и до начала цветения (март - июль) или
(новые подросшие листья) осенью после плодоношения. Листья, собранные летом, при сушке
темнеют. Срывают их руками, одергивая с веток снизу вверх, побеги срезают. Сушат сырье начердаках под железной крышей или под навесами с хорошей вентиляцией, куда не попадают
прямые лучи солнца. Листья расстилают тонким слоем (3-5 см) на бумаге или ткани и часто перемешивают. Можно сушить сырье в сушилках при температуре 35—40°С. Срок хранения – 3 года Ягоды содержат сахара (до 10%), органические кислоты (около 2%) — лимонную, яблочную, щавелевую, бензойную, уксусную, глиоксиловую, пирови-ноградную, оксипировиноградную, оксоглутаровую.
Из специфических действующих веществ - фенольные гликозиды арбутин и вакцинин, дубильные вещества, флавоноиды (катехины). Из витаминов - каротин (0.1%). витамин С.1, витамины группы В, P-активные вещества. Листья содержат до 9% арбутина, а также гиперозид. вакцинин, идеинхлорид, ликопин, гидрохинон; органические кислоты (урсоловая, винная, галловая, хинная и эллаговая); дубильные вещества (2—9%), преимущественно конденсированной группы (до 15%). и таннины. В семенах обнаружено до 30% жирного масла, содержащего линолевую и линоленовую кислоты. В свежем виде при измельчении листья выделяют летучие фитонциды фенольного характера. Плоды и листья брусники обладают мочегонным, противовоспалительным, противомикробным свойствами. Издавна ягоды брусники употреблялись для профилактики и лечения подагры, на начальных стадиях артрита. Ягоды отличаются бактерицидным, кровоостанавливающим, общеукрепляющим, возбуждающим аппетит свойствами. Листья брусники применяют в медицине в виде отваров и чая при мочекаменной болезни, подагре, при циститах, как мочегонное и дезинфицирующее средство. Экстракт из листьев брусники имеет более сильные мочегонные свойства. Ягоды рекомендуются при артритах обменного происхождения: ревматоидных, инфекционных, неспецифических. Лечение более эффективно на начальных стадиях процесса. Бруснику используют для этого в свежем виде по полстакана или стакану ягод в день.
Ягоды употребляют также при гастритах с пониженной кислотностью, при воспалении почек, колите, полиартрите в свежем, моченом и маринованном виде, а также в виде брусничной воды. При авитаминозах едят свежие ягоды, вымоченные в воде, сушеные, сваренные с сахаром или без него. Свежие ягоды рекомендуется использовать при головных болях. Обычно ягоды засыпают сахаром или заливают водой — в таком виде они могут храниться длительное время. Благодаря бензойной кислоте (0,6—0,8%) свежие ягоды не портятся довольно долго без потери активности. Листья брусники в виде отваров и настоев используют в качестве мочегонного, антисептического и вяжущего средства при воспалениях почек и мочевого пузыря, сахарном диабете. Листья обладают камнерастворяющим действием при желчнокаменной и особенно при мочекаменной болезни. Отвар листьев брусники пьют также при отложении солей, артрите, простудных заболеваниях, ревматическом полиартрите. Для приготовления настоя столовую ложку листьев заваривают 200 мл кипятка, настаивают 30 мин и процеживают. Для приготовления отвара 2 чайные ложки листьев заливают водой (стакан), кипятят 15 мин.
Отвар охлаждают, процеживают и выпивают в течение дня при цистите, нефрите, отложении солей, артрите, подагре, отеках. Этот же отвар принимают по столовой ложке 3—4 раза в день как мочегонное, особенно при мочекаменной болезни. Смесь равных объемов высушенных ягод и листьев назначают детям, страдающим ночным недержанием мочи.
В этом случае 2 столовые ложки смеси заваривают 400 мл (2 стакана) кипятка, настаивают 10 мин, охлаждают и процеживают. Половину полученного настоя выпивают в течение дня, остальное — вечером. [3]
Сок ягод применяют наружно при лишае и чесотке, а также при легких формах гипертонической болезни. При гриппе ягоды брусники Потребляют в виде морсов. При простудных заболеваниях пьют также настой олиственных веточек: столовую ложку травы заливают кипятком (200 мл), настаивают 30 мин, процеживают. Принимают по 2 столовые ложки 4—5 раз в день. В болгарской народной медицине плоды брусники рекомендуют использовать как мочегонное средство, при ревматизме, подагре и для отрезвления при алкогольном опьянении. В Германии отвар и настой листьев брусники используют при воспалении мочевого пузыря. Народные лекари Австрии считают, что листья брусники действуют дезинфицирует мочевые пути. В Польше бруснику используют как противовоспалительное, бактерицидное и диуретическое
средство. На Украине брусничная вода с медом употребляется при туберкулезе легких, особенно прировохарканье. И Сибири в старые времена воду для замачивания брусники подслащивали корнем солодки и добавляли в нее кислое молоко, цикорий или хлебные корки.
На Украине часто вместе с брусникой мочат антоновские яблоки, которые улучшают ее вкус, да и сами становятся слаще. Способ приготовления моченой брусники: покрасневшие ягоды очищают от посторонних примесей, удаляют испорченные ягоды, тщательно промывают кипяченой остуженной водой, высыпают в подготовленную тару (бочки, стеклянные банки) и заливают заранее приготовленным раствором сахара 5%-ной концентрации. На 10 кг моченых ягод расходуется 7 кг брусники, 150 г сахара и 2,85 л воды. Издавна большой популярностью в России пользовались водички рши водицы —вкусные прохладительные и полезные витаминные напитки, полученные из настоев ягод. Плотные брусничные ягоды пришлось бы настаивать очень долго, поэтому половину брусники томили в печи, вторая же половина давала сок естественным путем. Всю ягоду смешивали заливали охлажденной кипяченой водой, настаивали 3—10 дней в прохладном месте, потом воду сцеживали, подслащивали медом или сахаром, добавляя немного водки (примерно столовую ложку на 1 л воды) и разливали по бутылкам для хранения.
Места обитания. Распространение, Брусника — широко распространенное растение.
Произрастает по всей лесной зоне, в тундре, лесотундре, доходит до берегов Северного
Ледовитого океана. Исключи гельно широко распространена на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке. Встречается в горныч районах Кавказа и на севере-востоке Казахстана. В европейской части наибольшие запасы брусники сосредоточены на северо-западе (в Мурманской и Архангельской областях, Карелии). Большой эффект дают мероприятия по окультуриванию дикорастущих ягодников: расчистка валежника, бурелома, рубки ухода, санитарные рубки, омолаживание зарослей. За рубежом отобраны и введены в культуру клоны брусники. Работы по окультуриванию брусники начаты и у нас. Продуктивность окультуренной брусники в 10 раз выше продуктивности естественных зарослей, а плоды бывают нередко в 2 раза крупнее. При пересадке заготовленных в лесах кустов лучше всего использовать почву брусничниковых сосняков.
Заготовка и качество сырья. Заготовку листьев брусники начинают сразу же после таяния снега и прекращают перед началом ее цветения. Вторично заготовка проводится осенью, после сбора урожая ягод. Листья собирают вручную, обшмыгивая их со стеблей движением руки снизу вверх. Почерневшие и побуревшие листья выбрасывают. Сырье сушат на чердаках с хорошей вентиляцией или под навесом, куда не попадают прямые солнечные лучи.
Для сушки листья расстилают тонким слоем (3—5см) на бумаге или на ткани, часто перемешивая. Согласно требованиям Фармакопейной статьи ФС 42-1700—81 готовое сырье брусники состоит из корот-кочерешковых кожистых эллиптических или обратно-яйцевидных листьев с завернутыми краями; жилкование перистое; на нижней стороне листа заметные темно-коричневые точки (железки). Длина листьев от 7 до 30 мм, ширина от 5 до 15 мм. Листья сверху темно-зеленые, снизу светло-зеленые. Запах отсутствует, вкус горький, вяжущий. Числовые показатели: влаги не более 13%; золы общей не более 7%; золы, нерастворимой в 10%-ном растворе соляной кислоты, не более 0,5%; листьев, побуревших и почерневших с обеих сторон, не более 7%; других частей брусники не более 1%; измельченных листьев, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 3 мм, не более 2%; органической примеси (частей других неядовитых растений) не более 1%; минеральной примеси (земли, песка, камешков) не более 0.5%; арбутина в абсолютно сухом сырье не менее 4.5%. Готовое сырье упаковывают в мешки по 20 - 25 кг или в тюки по 50 кг. Хранят в сухом, хорошо проветриваемом помещении. Срок годности сырья 3 года.
Химический состав. Листья брусники содержат арбутин (до 9%), гидрохинон, галловую, эллаговую, хинную, винную и чрсоловую кислоты, флавоноид гиперозид и дубильные вещества.
Содержание Сахаров в ягодах 8—9% (до 12%). Свободные органические кислоты представлены лимонной, яблочной и бензойной. Кроме того, в них найдены дубильные вещества (0,2— 0,4%). аскорбиновая кислота.
Благодаря присутствию бензойной кислоты, обладающей антисептическими (консервирующими) свойствами, хорошо сохраняются как свежие ягоды, так и получаемые из них продукты. Несмотря на малую сладость, ягоды брусники пользую. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris)
Сосна обыкновенная — одна из самых распространенных хвойных пород севера и средней полосы России. Растения очень неприхотливы и могут произрастать как на сухих песках, так и на болотах, где избыточная влажность. На сухих почвах сосны образуют мшистые боры. У суходольных сосен сильно разрастаются корни. Они могут улавливать даже самое незначительное количество почвенной влаги и снабжать ею дерево. Кончики корней срастаются с грибными гифами, образуя микоризу, которая способствует усилению минерального питания сосны. У сосны хвоинки вырастают попарно на очень коротком побеге и сохраняются 2—4 года, позже заменяясь новыми.
Игловидная хвоя, благодаря малой площади листовой поверхности, сильно утолщенной кожице и небольшому количеству устьиц, очень слабо испаряет влагу. Поэтому сосна может расти, как это ни странно, и на бедных песчаных почвах, и на увлажненных, и даже на болотах. Такую особенность растений ученые называют физиологической сухостью.
Хвоя сосны - основной корм глухарей ранней весной, поздней осенью и особенно зимой. Молодыми сосновыми побегами и корой сосны любят лакомиться лоси, но, если они объедают верхушки молодых сосен, где располагаются точки роста, деревца перестают расти. Сосна обязательный компонент сложных пищевых цепей в лесных экосистемах. В лесу сосны имеют высокий (до 35 м) колоннообразный ствол и небольшую пирамидальную крону при диаметре ствола до 1 м. На опушках и на лесных полянах у сосны широко разрастается крона, а ствол, невысокий, коренасто-крепкий, обеспечивает большую устойчивость дереву.[4] Глядя на сосну (особенно на молодое деревце), можно без труда определить ее возраст. Дело в том, что каждый год от ствола отрастает несколько сближенных побегов — одна мутовка. Число мутовок прямо указывает на то, сколько лет этой молодой сосенке. Ну а возраст старых больших сосен определяют только по концентрическим кругам на поперечном срезе ствола. Каждый такой круг соответствует одному году жизни сосны. Продолжительность жизни сосны обыкновенной в среднем 150—200 лет, некоторые экземпляры доживают до 400 лет.
Стволы у сосен почти всегда внизу имеют темно-коричневую, будто подпаленную кору, а вверху красно-бурую, золотисто-блестящую, в лучах солнечного света отсвечивающую благородной бронзой.
Древесина сосны великолепный строительный материал. Издавна из стволов сосен изготавливали мачты и множество самых разных предметов. Используется древесина сосны для производства бумаги, а сосновую стружку применяют в виде древесностружечных плит для изготовления мебели. Путем сухой перегонки из сосны получают ценное вещество — деготь.
Майским днем воздух сосновых лесов наполнен желтой пыльцой. Ее образуется очень много. Если в это время проливаются дожди, то они превращаются в «пыльцевые». Пыльца покрывает почву, поверхность водоемов желтой пленкой. Молодь рыб охотно поедает такой питательный корм. Наблюдая появление сосновой пыльцы, люди говорят: «Сосны зацвели». Это правильно, но не совсем. Как все хвойные растения, сосны не цветут. Цветков у них нет. Семяпочки у сосны располагаются на плодолистиках открыто (голо). Эта особенность присуща, как вы уже знаете, всем голосеменным растениям. А у цветковых (покрытосеменных) семяпочки заключены в завязь, которая после оплодотворения превращается в плод с заключенными в нем семенами. У сосны шишки двух типов: с пыльцой — мужские, с семяпочками — женские. Крылатые семена сосны очень легкие.
Подумайте только, в 1 кг содержится в среднем 120 000 семян, если очистить их от крылышек, то их будет при том же весе свыше 160 000.
Созревают семена в небольших (длиной 2,5—7 см) коричневых шишках на второй год после опыления. Шишки одиночные или собранные по 2—3 штуки, крепятся к побегу с помощью изогнутой короткой ножки. Шишки раскрываются только в сухую погоду, тогда ветер подхватывает семена и разносит по всему лесу. В сырую погоду сосновые шишки плотно закрыты. Семена сосны - зимний корм клестов, белок, бурундуков. Сосновый лес имеет научное название — светлохвойный бор. Сосняки, в которых обильно произрастают лишайники, называются борами - беломойниками. В таких светлых, залитых солнечными лучами борах у людей невольно возникает хорошее, праздничное настроение и легко дышится. И это не случайно. Воздух в сосновых борах почти стерилен оттого, что выделяемые сосной вещества-фитонциды убивают болезнетворные микроорганизмы. Поэтому санатории, в которых лечат людей, заболевших туберкулезом, размещают чаще всего в сосновых лесах. Но не только легочных больных спасает сосна. Целебными свойствами обладают хвоя и почки, экстракт из них помогает людям, больным ревматизмом. При приготовлении различных мазей и пластырей употребляется сосновая смола и получаемый из нее скипидар. Сосна насыщена смолой, даже если слегка поранить любую часть дерева, вытекающая смола затянет порез и спасет растение от загнивания. Сосна обыкновенная — такое обычное и одновременно чрезвычайно ценное хвойное растение.
Хлорофиллы.
Важную роль в процессе фотосинтеза играет зеленый пигмент — хлорофилл. Французские ученые Пелетье и Кавенту (1818) выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом (от греч. «хлорос» - зеленый и «филлон» — лист).
У всех высших зеленых растений содержатся хлорофиллы а и б. Хлорофилл с содержится в диатомовых водорослях, хлорофилл д— в красных. Известны четыре бактериохлорофилла (а, б, с, д), содержащиеся в клетках фотосинтезирующих бактерий. Основными пигментами, без которых фотосинтез не идет, являются хлорофилл а для зеленых растений и бактериохлорофилл для бактерий. У низших растений и некоторых голосеменных (у хвойных) хлорофилл может образовываться в темноте. Почти у всех видов хвойных при прорастании семян в темноте семядоли зеленеют. [5]
По мере роста проростков в темноте образовавшийся хлорофилл разрушается, и на 35—40-й день проростки при отсутствии света погибают. Проростки хвойных, выращенные из изолированных зародышей в темноте, хлорофилла не образуют, однако достаточно присутствия даже небольшого эндосперма, чтобы проростки начали зеленеть. Хлорофиллы поглощают в основном красный и синефиолетовый свет, зеленый свет ими отражается, что и придает растениям специфическую зеленую окраску, если она не маскируется другими пигментами. На рисунке приведены спектры поглощения хлорофиллов а и h в сравнении с каротиноидами. В состав молекулы хлорофилла входит плоская голова, поглощающая свет, в центре которой расположен атом магния. Этим можно объяснить, почему растения нуждаются в магнии и почему дефицит магния приводит к уменьшению образования хлорофилла и пожелтению листьев растения. Молекула хлорофилла включаете себя еще и длинный гидрофобный (отталкивающий воду) углеводородный хвост. Внутренние мембраны также гидрофобны, поэтому хвосты «забрасываются» внутрь тилаковдных мембран и служат своеобразным якорем. Гидрофильные головы располагаются в плоскости мембранных поверхностей подобно солнечным батареям. У различных хлорофиллов к головам прикреплены различные боковые цепи, что приводит к изменению их спектров поглощения, увеличивая диапазон длин волн поглощаемого света. Хлорофилл а — наиболее часто встречающийся пигмент фотосинтеза.
Он существует в нескольких формах, в зависимости от расположения в мембране. Каждая форма едва отличается по положению пика адсорбции в красной области; например, значения максимума могут составлять 670, 680, 690 или 700 н м.
Каротиноиды.
Каротиноиды — это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, сильно поглощающие в сине-фиолетовой области.
Они называются вспомогательными пигментами, поскольку поглощенную ими световую энергию они переносят на хлорофилл. В спектре поглощения каротиноидов обнаруживаются три пика в сине-фиолетовой области.
Помимо своей функции как вспомогательных пигментов Каротиноиды защищают хлорофиллы от избытка света и от окисления кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Они хорошо замаскированы зелеными хлорофиллами, но становятся видны в листьях до начала листопада, поскольку хлорофиллы разрушаются первыми. Каротиноиды обнаружены в некоторых цветках и фруктах, у которых яркая окраска привлекает насекомых, птиц и млекопитающих, тем самым обеспечивая успешное опыление и распространение семян; к примеру, красный цвет кожицы у томатов обусловлен наличием в ней каротинов. Каротиноиды бывают двух типов: каротины и ксантофиллы.
Самым распространенным и важным среди каротинов является (J-каротин, который знаком нам как оранжевый пигмент моркови. У позвоночных животных в процессе пищеварения этот пигмент расщепляется на две молекулы витамина А. Это большая группа пигментов желтого, оранжевого и красного цвета. Каротиноиды широко распространены в природе: их обнаружено больше трехсот. Однако в фотосинтезе участвуют лишь некоторые из них. Поглощение света каротиноидами, а следовательно, их окраска обусловлены наличием конъюгированных двойных связей. (3-каротин имеет два максимума поглощения, соответствующие длинам волн 482 и 452 нм. Красные лучи, поглощаемые хлорофиллами, каротиноидами не поглощаются. Каротиноиды в отличие их от хлорофилла не обладают способностью к флюоресценции. Подобно хлорофиллу, каротиноиды в хлоропластах вступают во взаимодействие с белками. Каротиноиды принимают участие в процессе фотосинтеза, но их роль вспомогательная. Они поглощают определенные участки спектра света и передают энергию на хлорофилл, одновременно защищая молекулу хлорофилла от необратимого фотоокисления. Возможно, каротиноиды принимают участие в кислородном обмене при фотосинтезе. У высших растений, мхов, зеленых и бурых водорослей осуществляется светозависимое взаимопревращение ксантофиллов.
II. Практическая часть.
Методы и результаты исследования.
Хлорофилл - зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. Локализован в особых клеточных структурах - хлоропластах или хроматофорах и связан с белками и липидами мембран. Основу молекулы хлорофилла составляет магниевый комплекс порфиринового цикла.
Высшие растения и зеленые водоросли содержат хлорофилл аив. Ещё К.А. Тимирязев предположил , что хлорофилл способен к окислительно - восстановательному превращению.
Молекула хлорофилла выполняет три важнейшие функции: избирательно поглощает энергию света, запасает её в виде энергии электронного возбуждения, преобразовывает энергию возбуждённого состояния в химическую энергию соединений . Каротиноиды - обязательные компоненты пигментных систем всех фотосинтезирующих организмов. Они выполняют ряд функций: участвуют в поглощении света в качестве дополнительных пигментов, защита молекул хлорофиллов от необратимого фотоокисления. Возможно, каротиноиды принимают участие в кислородном обмене при фотосинтезе. В 1913 году Д.И. Ивановский доказал, что каротиноиды могут защищать молекулы хлорофилла от разрушения, т.е. чем больше будет обнаружено каротиноидов, тем в меньшей степени будет разрушаться хлорофилл.
Вместе с тем В.А. Ладатко и А.Г. Ладатко установили ,что недостаточная обеспеченность элементами минерального питания приводит к снижению содержания фотосинтетических пигментов в растительных тканях. Увеличение содержания каротиноидов у водоросли при солевом стрессе отметили египетские учёные.
Практическая работа №1 «Определение фотосинтетических пигментов в листьях багульника, брусники и сосны.
Оборудование: листья багульника, брусники, сосны; спектрофотометр СФ - 56.
Опыт №1 Свежесобранные растения, собранные осенью 2016 года, очищенные и отмытые от остатков почвы, разбирались от посторонних примесей и взвешивались на электронных весах. Далее материал высушивался в затенённой комнате с хорошей вентиляцией при комнатной температуре и периодически перемешивался, листья и трава раскладывались тонким слоем. Высушенный растительный материал был подготовлен к анализам: взвешен на электронных весах, измельчён на кофемолке и хранился в банках под номерами 8,11,12,( три точки территории Барсовой горы). Все банки были снабжены этикетками с указанием названия растения, время и место сбора, сырого и сухого веса.
(В качестве рабочей использовалась методика «Определение содержания основных пигментов фотосинтетического аппарата в листьях высших растений (Мокроносов А.Т. 1994 г.)» Далее мы в фарфоровой ступке навеску листьев , залитую спиртом, тщательно растирали. После того как листья были растерты, мы вновь добавляли спирт и заливали раствор в пробирку с конусом, где была фильтрованная бумага. Полученные вытяжки листьев брусники, багульника, сосны помещали в спектрофотометр С.Ф.- 56.[6]
Вывод: Наиболее высокие показатели содержания фотосинтетических пигментов наблюдались у брусники и багульника низкие - у сосны обыкновенной. Средний показатель соотношения хлорофилл а \ хлоролфилл б составил: у сосны обыкновенной - 2,35; у брусники - 2,21; у багульника 1,47.16
Анализ содержания фотосинтетических пигментов в листьях растений показал следующие результаты:
Среднее содержание хлорофилла а в листьях багульника Барсовой горы составило 1,1±0,12 мг/г хлорофилла Ъ - 0,75±0,08 мг/г, каротиноидов -0,23±0,06 мг/г сухого вещества. Средние значения содержания фотосинтетических пигментов в листьях брусники находились на уровнях 1,24±0,15 мг/г - хлорофилла а, 0,56±0,04 мг/г хлорофилла 6, 0,33±0,05 мг/г -каротиноидов.
Показатели средних значений содержания пигментов у сосны обыкновенной находились в пределах 0,47±0,03 мг/г - хлорофилла а, 0,2±0,02 мг/г - хлорофилла б и 0,2±0,01 - каротиноидов.
Максимальным содержанием каротиноидов отличались растения багульника болотного и брусники, собранные на территории базы «Олимпия». Между содержанием каротиноидов у сосны обыкновенной различных пробных площадок Барсовой горы достоверных различий не обнаружено. При анализе отношения хлорофилл а I хлорофилл Ъ выявлено снижение этого диагностически важного показателя у брусники и багульника болотного, собранных на территории базы «Олимпия». Показатель отношения хлорофилл а I хлорофилл б у сосны обыкновенной находился на одном уровне у растений всех пробных площадок.
Таким образом, нами выявлено среднее содержание фотосинтетических пигментов у трёх видов растений Барсовой горы, проведена оценка их физиологического состояния, которая показала, что наиболее подвержены стрессу растения багульника болотного и брусники, произраставшие на территории базы «Олимпия». Явных биохимических изменений у сосны обыкновенной не обнаружены.
Содержание фотосинтетических пигментов у сосны обыкновенной различных местообитаний не имело достоверных отличий, кроме показателя содержания хлорофилла а у растений пробной площадки Т.8, где наблюдалось небольшое повышение этого показателя. Наблюдалось снижение содержания всех фотосинтетических пигментов у багульника болотного, собранного с площадки Т.8 (база Олимпия). Обнаружено резкое снижение содержания всех фотосинтетических пигментов у брусники, собранной с пробной площадки Т.8. Выявлено изменение отношения хлорофилл а / хлорофилл б у багульника и брусники пробной площадки Т.8, где это значение было ниже в 1,4 раза и 1,3 раза, соответственно, чем у растений других.
Наблюдалось нарушение процентного соотношения пигментов у растений брусники точки Т.8, выраженное в снижении процентного содержания каротиноидов (в 1,2 раза) и основного пигмента хлорофилла а при увеличении процентного содержания вспомогательного пигмента хлорофилла б.
Похожая картина наблюдалась и для растений багульника болотного площадки Т.8 у которого процентное содержание каротиноидов снизилось в 1,6 раза, уменьшилось процентное содержание хлорофилла а на фоне увеличения процентного содержания хлорофилла б.
Выводы:
- Определено среднее содержание фотосинтетических пигментов исследуемых растений Барсовой горы, вычислен средний показатель отношения хлорофилл а / хлорофилл б.
- Обнаружено резкое снижение содержания основного фотосинтетического пигмента - хлорофилла а и каротиноидов при повышении содержания вспомогательного пигмента хлорофилла б у багульника болотного и брусники, произраставших в районе базы отдыха «Олимпия».
- Выявлено снижение отношения хлорофилл а I хлорофилл б у багульника болотного и брусники территории базы «Олимпия», что указывает на дисбаланс пигментного аппарата растений, вызванный неблагоприятными условиями обитания.
IV. Заключение.
Наша гипотеза относительно сложившейся ситуации на Барсовой горе нашла своё подтверждение. Да, идет санитарные рубки совсем старых деревьев, но и вместе с тем человек негативно влияет на растительный мир.
Так, у багульника и брусники, что произрастают на территории базы «Олимпия» выявлено снижение отношения хлорофилл а / хлорофилл б, что указывает на дисбаланс пигментного аппарата растении, вызванный неблагоприятными условиями обитания. Растения реагируют не однозначно на различные типы природных и антропогенных стрессоров: может происходить накопление одних и снижение содержания других видов пигментов. Таким образом, не следование накопления отдельных видов каротиноидов в ответ на воздействие определённого стрессора является перспективным направлением.
Список литературы.
- Багрова Л.А. детская энциклопедия «Япознаю мир» М.ТКО «АСТ» 1995г.
- Большой справочник школьника % -11 класс - М. «Дрофа 1999г».
- Васильева Н.Ю Растения России. М. «Вако» 2009г. с 4-15.
- Козлова Т.А. Голосеменные растения М. -2003г. Дрофа с 14-20.
- Современная мультимедиа - энциклопедия. 2006г.
- Шепелева Л.Ф. Филимонова М.В. Биохимия растительного сырья Ханты – Мансийск Полиграфист .2008 г. с 30- 33.
