Адаптивные свойства и экологические факторы

 

б) Студенты описывают адаптивные свойства отдельных генотипов, используя следующие понятия:

Пластичность организма – это его способность проявлять определённые различия в зависимости от условий среды. Стабильность организма – это его способность сохранять свои признаки в варьирующих условиях среды неизменными. Устойчивость организма – это способность его сопротивляться воздействиям неблагоприятных факторов среды.

Устойчивость растений оценивается на провокационном фоне. Например, зи­мостойкость можно оценить, подвергнув растения воздействию холода, засухоус­тойчивость – на фоне засухи, устойчивость к патогенам – в очагах их действия и т.д.

Зная адаптивные свойства, студенты знакомятся с экологическими факторами, влияющими на растения, которые делятся на 3 группы: абиотические, биоти­чес­кие и антропогенные.

Абиотические – это факторы, связанные с воздействием на растения кос­ной природы. К ним относятся климатические (температура, влага, свет, состав воздуха, ветер и т. д.), эдафические или почвенно – грунтовые (мех.состав поч­вы, её физические и химические свойства) и орографические (факторы рельефа: высота над уровнем моря, крутизна склона, экспозиция) факторы.

Биотические – это факторы, связанные с жизнедеятельностью биологи­ческих организмов (растений, животных, микроорганизмов).

Антропогенные – факторы, связанные с деятельностью человека.

Все эти факторы действуют в комплексе.

в) На основании рисунка 12 студенты определяют реакцию культур сосны обыкно­венной на засуху 1972-73 г.г. в республике Марий Эл и строят линию рег­рес­сии (век­тор) по лимитирующему фактору.

Рисунок 12 – Реакция культур сосны обыкновенной на засуху 1972-73 г.г. в республике Марий Эл

 

В качестве лимитирующего экологического фактора у 6 – 9 – 12 – 15 лет­них культур сосны обыкновенной принята влагообеспеченность.

С точки зрения внутривидового полиморфизма представляют интерес 4% усохших растений с нормальной корневой системой и 20% здоровых, но с сильно деформированными корнями. Вектор между этими группами растений представляет собой направление возрастания засухоустойчивости.

На основании диагностики устойчивости сосны обыкновенной к небла­гопри­ятным факторам разработана концепция оценки растений по поведению адаптив­но высокозначимых признаков на фоне градиента лимитирующего экологичес­кого фактора.

Суть её в следующем. Если поместить генотипически одинаковые расте­ния в экологический ряд, где ступени лимитирующего фактора расположены от пессимума до оптимума, то фенотип признака образует линию регрессии. По­мещенные в эти условия растения разных генотипов, по фенотипу образуют ряд линий регрессии, различающихся между собой, например векторов (направ­ление и угол наклона). Чем больше различаются линии регрессии, тем сущест­веннее различия между геноти­пами по реакции на изменения экологического фактора.

 

ЗАГОТОВКА ПЫЛЬЦЫ. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПЫЛЬЦЫ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ

Цель занятий: ознакомиться с методикой заготовки пыльцы, с морфологическими особенностями строения пыльцы основных лесообразующих пород.

Задачи: описать строение пыльцы на примере сосны, тополя, березы, дуба и др.

Материалы и оборудование: микроскоп(объективы8, 20, 40,окуляры 7х, 10х, 15х), предметные и покровные стекла, препоравальные иглы, дистиллированная вода, пипетка, пинцет, окуляр-микрометр и рисовальный аппарат, пыльца разных видов в стеклянных бюксах или пробирках, бумажные пакеты для сбора сережек, листы кальки, бюксы или широкие пробирки, полоски бумаги для изготовления этикеток, эксикаторы, серная кислота, холодильник.

Основные положения:

 

Заготовка пыльцы. Зрелые сережки (единичные пыльники начинают лопаться и из них высыпается пыльца) срезают ножницами с ветвей и собирают в бумажные (целлофановые) пакеты. Затем переносят в лабораторию. Здесь сережки раскладывают тонким слоем (в одну сережку) на листе чисто глянцевой бумаги, при этом все примеси (частички листьев, почечных чешуй и т.п.) удаляют. Затем листы с разложенными сережками помещают в затемненном месте. Если сережки собраны вполне зрелыми, то через 1-2 часа пыльники, подсохнув, начинают лопаться и пыльца в массе высыпается на бумагу. После этого пинцетом удаляют сережки, но на поверхности остается еще много примесей, которые путем поднятия листа и легкого постукивания пальцами по нему стараются стряхнуть все примеси с поверхности пыльцы. После этого чистую пыльцу собирают в центре листаиосторожно ссыпают в чистую тару, на которую наклеивается этикетка с полным указанием породы, место сбора, дата сбора, номер партии, если собрано несколько партий, все эти сведения заносятся в «Журнал пыльцы» (таблица 10). Приготовленную этикетку вкладывают в сосуд с пыльцой, закрывают и помещают в эксикатор и в холодильник. Для сохраненияжизнеспособности пыльцы необходимо чтобы температура была близкой к 0⁰С.

Таблица 10 – Журнал пыльцы

 

№	Вид	Где	Дата	Дата	Условия	Примечание
п/п		собраны	сбора	сбора	хранения
		сережки	сережек	пыльцы	пыльцы
1	2	3	4	5	6	7

 

Общая морфология пыльцы древесных пород

 

Чтобы правильно описать морфологию пыльцы, необходимо предварительно ознакомиться с общей морфологией пыльцы древесных пород.

Пыльцевые зерна имеют 2 оболочки: наружную, кутинизированную – экзину и внутреннюю, нектиновую – энтину. Толщина этих оболочек различна, причем имеется некоторая зависимость между их размерами: если одна из них имеет большую толщину, то другая, наоборот, бывает более тонкой.

Интина состоит из светлого стекловидного вещества, способного сильно набухать в воде. Экзина состоит из нескольких слоев (чаще из 3). Она может быть как совершенно гладкой, так и покрытой выростами и углублениями различной величины и формы, т.е. имеет скульптуру. Чаще всего пыльца ветроопыляемых пород бывает гладкой или со слабовыраженной скульптурой. Пыльца насекомоопыляемых видов имеет рельефные скульптурные образования: шипы, бугорки, ямки и т.п.

На поверхности пыльцевого зерна следует еще различать борозды и поры. Борозды – это продольно-вытянутое углубление в экзине, покрытое более тонким ее слоем, так называемой мембраной. Борозда является местом прорастания пыльцевой трубки и регулятором объема зерна в зависимости от степени его набухания, поэтому при набухании зерна края борозды раздвигаются и мембрана оказывается натянутой. По форме борозды могут быть различны от длинных до округлых. Количество борозд, в зависимости от вида, колеблется от 1 до 30 и более. У покрытосеменных, двудомных чаще из 3, расположены они как бы меридиально на равных расстояниях одна от другой. Оси борозд сходятся у полюсов под углом 120⁰.

У голосеменных пыльцевых зерен имеется всего одна борозда, желобчатой формы, помещающаяся на внешней, углубленной стороне зерна.

Поры – это отверстия в экзине, из которых выходит пыльцевая трубка. Количество пор и их форма разнообразны и обычно являются постоянными для пыльцевых зерен определенных систематических групп. Число их колеблется от 1 до 30 и более. Поры часто располагаются в бороздах и в определенном порядке, характерным для каждого вида.

У голосеменных пород поры встречаются редко, однако они имеют воздушные мешки – выросты экзины, чаще их бывает 2. Располагаются воздушные мешки по бокам пыльцевого зерна или часто сдвинуты с наружной его части и размещены по краям борозды. По своим очертаниям воздушные мешки бывают полушаровидные или более чем полушаровидные.

Ниже приводится описание пыльцы древесных пород.   Голосеменные:

Род Pinus – сосна. Пыльцевые зерна большие (длина 60-105 микрон, высота тела 30-60 мк, высота воздушных мешков 24-50 мк). Зерна состоят из тела и двух воздушных мешков, расположенных по краям слабоочерченной борозды. Пыльца обладает исключительной летучестью и производится в огромном количестве. Экзина зернистая.

У сосны обыкновенной мешки правильной полушаровидной формы, резко отделяются от тела зерна, линия прикрепления мешков к телу менее их диаметра. Воздушные мешки смещены к внутренней стороне пыльцевого зерна.

Покрытосеменные:

Род Salix – ива. Пыльцевые зерна в сухом состоянии эллипсоидальные, сильно вытянутые, в набухшем почти округлые. Пыльца 3-х борозчатая, без пор. Борозды меридиональные, доходят почти до полюсов, делят пыльцевое зерно как бы на 3 лопасти, что хорошо видно при наблюдении «с полюса». Экзина сетчато-ячеистая. Часто ячеи-сетки имеют перегородки, образующие шишкообразные выступы. Диаметр пыльцевых зерен 15-28 микрон. Род Populus – тополь. Очертания зерен округлые, экзинатонкая, гладкая или слабосетчатая. Борозд и пор нет. Диаметр 24-38 мк.

Род Juglans – орех. Сухая пыльца сплющенно-сфероидальной формы вследствие того, что на одной из сторон зерна имеется участок утонченной экзины, вдавленной внутрь зерна. При набухании этот участок расправляется и зерно принимает вид почти правильного шара или многогранника с большим количеством углов, каждому углу соответствует пора, их от 8 до 16 штук. Поры расположены по экватору. Экзинатолстая, лишенная скульптуры или грубозернистая. Диаметр зерен 24-50 микрон.

Род betulaceae – береза. Зерна эллиптические при рассмотрении сбокуи треугольно-округлые сверху («с полюса»). Пор – 3, редко 4 или 6. экзинагладкая, вокруг пор сильноутолщенная. Диаметр зерен 15-25 микрон.

Род Corylus – орешник. Пыльцевые зерна при рассмотрении сбоку овальные, сверху округло-треугольные. Экзина гладкая. Зерна имеют 3 поры, которые расположены по углам треугольника. Экзина вокруг пор незначительно утолщена. Диаметр зерен 22-28 микрон.

Род Quercus – дуб. Сухая пыльца - эллиптическая, при рассмотрении сверху – трехлопастная. Три борозды расположены меридиально, но не вполне достигают полюсов, с суженными концами. Поры отсутствуют. Экзина толстая, грубая, не утончающаяся к бороздам, скульптура зернистая. У различных видов дуба пыльца отличается только размерами и крупностью скульптуры. Диаметр зерен 16-36 микрон.

Род Ulmus – ильм, вяз, берест, карагач. Пыльцевые зерна сплющенно-сфероидальной формы, без борозд, пор от 3 до 12, расположены по экватору, что обуславливает угловатость пыльцевых зерен при рассматривании их с «полюса» (рисунок 13). Чаще всего пор 5, вследствие чего пыльца имеетокругло-пятиугольное очертание. Скульптура в виде рельефных выпуклостей, напоминающих по рисунку извилины головного мозга. Размеры зерен: у береста 27-39 микрон, у вяза 24-36 мк, у карагача 30-50 мк.

 

 

М 1: 0,01 мм

Рисунок 13 – Сухая (слева) и набухшая (справа) пыльца Ulmus (ориг).

Род Acer – клен. Зерна в набухшем состоянии округлые, борозд 3 или 4, иногда 2 у клена ясенелистного. Некоторые виды кленов имеют поры. Борозды глубокие и широкие, с толстой мембраной. Если имеются поры, то они располагаются по одной в каждой борозде. Поверхность экзины покрыта тонкими то более, то менее ясно выраженными линиями, расположенными рядами различной длины. Размеры зерен у клена остролистного 30-40 микрон, у клена ясенелистного 27-37 микрон.

Род Tilia – липа. Зерна чечевицеобразной формы с 3 или 4 порами, расположенными по экватору на равных расстояниях одна от другой в небольших углублениях. Поверхность экзины испещрена мелкими ямками, которые придают контурам зерна извилистый характер. Размер зерна 27-35 микрон.

Род Fraxinus – ясень. Пыльцевые зерна имеют 3-4 иногда 5 борозд. Сверху пыльцевые зерна треугольные, четырехугольные или пятиугольные в зависимости от числа борозд, сбоку – эллиптические. Экзина ячеистая или бугорчатая. Размеры: длина 16-27 мк, ширина 19-22 мк.

Ход работы:

 

Порядок работы при просмотре пыльцы:

 

Общие очертания пыльцевых зерен зависят от степени их набухания: сухая пыльца обычно имеет продолговато-эллиптическую форму, а набух-шая – округлую или шаровидную.

1) Просмотр пыльцы в сухом состоянии производится так: на чистое предметное стекло при помощи препаровальной иглы наносят небольшое количество пыльцы и рассматривают ее под микроскопом вначале под небольшим увеличением, а затем при увеличении 280х (объектив 40, окуляр 7х). Измеряют длину и ширину пыльцевых зерен при помощи окуляр-микрометра, результаты измерений записывают в тетрадь. Затем делают зарисовки формы пыльцевого зерна и описывают морфологические особенности пыльцевых зерен рассматриваемой породы.

2) Просмотр пыльцы в набухшем состоянии. Измерение набухшей пыльцы, не имеющей воздушных мешков, делают по двум взаимно перпендикулярным направлениям: наибольшей и наименьшей. Пыльцу с воздушными мешками измеряют в 3-х направлениях: 1) общая длина зерна, высота тела зерна,  высота воздушных мешков. Измерение делают при увеличении 230х.

В этом случае на предметное стекло наносится капля воды с небольшим количеством пыльцевых зерен, препарат накрывают покровным стеклом и под микроскопом изучают форму пыльцевых зерен в набухшем состоянии. Опять же выполняют замеры, зарисовывают и описывают морфологию набухших зерен рядом с рисунками.

Морфологическое описание пыльцы ведется по следующей программе: общие очертания сухой и набухшей пыльцы, наличие пыльцевых мешков, борозд и пор, их количество и расположение, если есть воздушные мешки, то описывается, как они прикрепляются к телу пыльцевого зерна и какую форму (очертания) имеют; скульптуру экзины; толщина экзины и интины; средние размеры пыльцевых зерен (в сухом и набухшем состоянии) по длине и ширине, колебания этих размеров от максимума до минимума. Размеры пыльцевых зерен указываются в микронах, для чего полученные результаты измерения в делениях окуляр-микрометра умножают на цену деления при различном увеличении микроскопа.

После изучения пыльцевых зерен одной породы, приступают к изучению следующего вида и в той же последовательности.