ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ «ОМСКАЯ ОБЛАСТНАЯ СТАНЦИЯ ЮНЫХ НАТУРАЛИСТОВ»
МОУ «Любинская Средняя Общеобразовательная Школа №3»
Семейство Ежеголовниковые – Sparganiaceae во флоре омской области
Выполнила
Шартанбаева Аина, воспитанница объединения
«Современная биология растений, грибов
и лишайников» МОУ ДОД «ОблСЮН»,
ученицы 10 класса, МОУ «Любинская СОШ №3»
Руководители
,
педагог дополнительного образования
ГОУ ДОД «Омская ОблСЮН»
,
учитель биологии
МОУ «Любинская СОШ №3»
Омск – 2010 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………3
Глава 1. Общая характеристика семейства Sparganiaceae………………..5
Глава 2. Материалы и методы исследования……………………..………..7
2.1 Физико-географическое описание территории исследования……......7
2.2 Материалы и методы исследования…………………………..…………7
Глава 3. Представители семейства Sparganiaceae флоре Омской области
3.1 Конспект видов....................................................................................……..9
3.2 Изучение некоторых систематически ценных морфологических признаков…………………………………………………………………………....13
Выводы………………………………………………………………………….14
Список литературы…………………………………………………………..16
Приложения…………………………………………………………………...17
ВВЕДЕНИЕ
Прибрежно-водные растения является важным звеном пресноводного биоценоза; растения вносят свою долю участия в круговорот веществ и поток энергии и создают особую среду для обитателей водоема. Специфические условия прибрежной зоны водоемов оказывают большое влияние на анатомическое и морфологическое строение водных растений. Эти признаки довольно часто являются основными при классификации растений водоемов (Садчиков с соавт., 2005).
Изучение водной и прибрежно-водной флоры территории Омской области связано с именем , экспедиция которого работала на данной территории. Специальные гидроботанические исследования проводятся только в настоящее время (Свириденко с соавт., 2006).
Представители семейства Ежеголовниковые (Sparganiaceae) являются малоизученным компонентом растительных сообществ. Представители семейства Ежеголовниковые формируют сообщества водных растений нередко выступая в роли доминантов и субдоминантов. По своей экологии ежеголовник относится воздушно-водным гидрофитов с погруженной в воду нижней частью стебля. Они растут по топким берегам рек, озер, прудов, стариц, на болотах, в сырых заболоченных местах, но преимущественно в мелких стоячих или медленно, реже быстро текучих, пресных, иногда слабосолоноватых, мягких водах (Садчиков с соавт., 2005). Описанные выше причины обусловливают широкое варьирование морфологический показателей Ежеголовниковых, что существенно затрудняет их определение.
Ранее специальных исследований семейства Sparganiaceae на территории Омской области не проводилось, что и определил актуальность исследования.
В этой связи целью работы явилась изучение таксономического разнообразия и биологических особенностей представителей семейства Sparganiaceae во флоре Омской области. Для достижения поставленной цели необходимо было реализовать ряд задач:
1) изучить литературу по теме исследования;
2) критически проработать образцы из фондов гербария Омского государственного педагогического университета (ОмГПУ) (ОМSK)
3) изучить распространение представителей семейства Ежеголовниковые на территории Омской области.
4) проанализировать варьирование некоторых морфологических особенностей Ежеголовниковых.
В ходе проведенных исследований впервые для территории Омской области проведен обзор семейства Ежеголовниковые, составлен конспект видов. Смонтированы и определены гербарные образцы из фонда OMSK, составлен электронный чек-лист. Общее количество проанализированных гербарных листов составило 33 экземпляра.
Глава 1.Общая характеристика семейства
Sparganiaceae
Семейство ежеголовниковые (Sparganiaceae) представлено одним родом — ежеголовником, или ежеголовкой (Sparganium). Известно около 15-20 видов ежеголовника, широко распространенных в суфбарктических, умеренных и субтропических областях северного полушария. По своей экологии ежеголовник относится к числу воздушно-водных гидрофитов с погруженной в воду нижней частью стебля. Растет он по берегам, главным образом топким, рек, озер, прудов, стариц, каналов, водохранилищ, на болотах, в сырых заболоченных местах, но преимущественно в мелких стоячих или медленно, реже быстро текучих, пресных, иногда слабосолоноватых, мягких водах Ежеголовник имеет тонкое шнуровидное корневище с двумя типами корней, как у рогоза. Стебли могут быть ветвистыми или простыми, прямостоячими или плавающими. Иногда они мощные, длиной 1,5-2 м у ежеголовника прямого (S. erectum), чуть меньше у ежеголовника простого (S. simplex) или же более тонкие и слабые, длиной всего 8-30 см у ежеголовника малого (S. minimum). Листья стеблевые. У прямостоячих форм они незначительно превышают стебель и, постепенно уменьшаясь, переходят в кроющие листья соцветия брактеи (Науменко, 2001).
Многие виды ежеголовника имеют погруженные формы, обитающие в глубоких или сильно текучих водах. У этих растений лентовидные листья, длиной до 2 м, а шириной всего лишь от 0,1-0,3 до 1,5- 3 см. Листья этих форм или целиком погружены в воду, или верхняя часть их находится на поверхности воды, где они образуют настилы. Прямостоячие листья на абаксиальной стороне чаще килеватые (на поперечном сечении иногда треугольные). Плавающие листья обычно плоские (Юзепчюк,1934).Все части растения снабжены системой разделенных на камеры воздухоносных каналов, обеспечивающих аэрацию. Цветки у ежеголовника сидячие или на ножках, собраны в небольшие, диаметром около 1,5см (в плодах до 2,5 см), шаровидные пазушные или внепазушные головки. В плодах эти головки напоминают ежа (отсюда русское название ежеголовник или ежеголовка), благодаря тому что торчащие в разные стороны и тесно сближенные плоды обычно в верхней части сужены и сохраняют остатки столбика. Головки, в свою очередь, собраны в простое колосовидное или сложное метельчатое соцветие, большей частью ветвящееся, длиной иногда 70 см. Они могут быть скученными или расставленными, нижние на ножках, верхние преимущественно сидячие, обычно многочисленные; реже как женских, так и мужских головок 2-4, редко 1. Околоцветник состоит из 3-6, реже 1-2 свободных линейных или лопатчатых чешуй. У одних видов (ежеголовник прямой) они плотные, на верхушке светло - или темно-коричневые до черных, у других ( ежеголовник простой) тонкие, бледно окрашенные или бесцветные. Мужские цветки имеют 3, реже 1-8 тычинок; их тычиночные нити, в отличие от рогоза, свободные или срастающиеся лишь основаниями; пыльники линейные. Пыльцевые зерна одиночные. Околоцветник женских цветков после цветения сохраняется (Арктическая…,1960). Цветут ежеголовники в августе и даже в начале сентября. Ежеголовниковые растения анемофильные. Перекрестное опыление обеспечивается более ранним созреванием рылец по сравнению с тычинками (протогиния). В то время, когда рыльца уже совершенно готовы к приему пыльцы, пыльники на том же растении еще плотно замкнуты. У ежеголовника иногда имеет место самоопыление. Плоды односемянные, но иногда и 2-, 3-семянные, созревают осенью. У ежеголовника опавшие зрелые плоды долго держатся на воде благодаря хорошо развитой губчатой ткани
экзокарпия (Юзепчук,1934). Основные морфологические признаки видов семейства ежеголовниковые представлены в приложении 1 (Рис1).
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1. Физико-географическое описание территории исследования
Территория Омской области простирается на 600 км с юга на север и на 300 км с запада на восток. Главная водная артерия — Иртыш и её притоки Ишим, Омь, Оша, Тара. Область расположена на Западно-Сибирской равнине, диктующей плоский рельеф. На юге степи, постепенно переходящие в лесостепи, лес и болотистую тайгу на севере. Климат резко континентальный: зима холодная, солнечная и снежная, лето жаркое, сухое. Изменение климата происходит под влиянием антропогенных воздействий и естественных колебаний (, В,2008).
Территория области имеет развитую речную сеть. Общее количество рек превышает 2 тысячи. В пределах региона протекают реки длинной более 200 км – Иртыш, Омь, Тара, Уй, Оша, Шиш, Туй, Большой Аёв и Ишим. Эти реки равнинные, извилистые, с малыми уклонами и небольшой скоростью течения. Падение рек составляет в среднем см на 1 км длины ( А,1997).
Для рек характерно весеннее половодье, объем весеннего стока достигает 45-70% от годового. Самый минимальный сток отмечается в зимний период. В суровые зимы малые реки могут промерзать.
Реки Омской области имеют смешанное питание, с преобладанием снегового, а в зимнее время – подземного. В зоне тайги реки получают грунтово-болотное питание (, В,2008).
Прибрежно-водные растения является важным звеном пресноводного биоценоза; растения вносят свою долю участия в круговорот веществ и поток энергии и создают особую среду для обитателей водоема. Водные растения во многом связаны с гидрологическими особенностями водоема, размерами и морфометрией котловины, химическим составом вод, характером и распределением донных отложений и рядом других факторов. Сообщества водных растений развивается, главным образом, в прибрежье, образуя сплошную или прерывистую полосу вдоль берега различной ширины, вокруг островов и мелей, реже покрывает все ложе водоема (Садчиков с соавт., 2005).
2.2 Материалы и методы исследования
Для реализации поставленных задач были изучены имеющиеся литературные источники, а также гербарные образцы Гербария ОмГПУ (OMSK).
Сначала проанализировали географическое распространение видов семейства ежеголовниковые на территории Омской области по ареалограммам, литературным источниками и гербарным образцам. Ареалограммы уточнены и дополнены в картах распространения видов семейства ежеголовниковые. (Приложение 4).
Часть образцов были смонтированы с использованием традиционных методов (Бекишева с соавт., 2008).
Морфологический анализ проведен с использованием мерной линейки. Изучены следующие признаки: длина листа, ширину листа, число пестичных и тычиночных соцветий, ветвистость/не ветвистость соцветия. Полученные данные статистически обработаны средствами Excel, 2007. Выполнялись описательные статистики и проверка на нормальность. (Приложение 2).
Глава 3. ПРЕдставители семейства Sparganiaceae Флоре Омской области
3.1 Конспект видов
В ходе выполненных исследований и критической обработки гербарного материала фонда педагогического университета OMSK, на территории Омской области выявлены следующие представители семейства Sparganiaceae.
Род Sparganium L. – Ежеголовник
1. S. emersum Rehm. – Е. всплывший
Нижнеомский район [OMSK], Саргатский р-н [OMSK], Крутинский р-н [OMSK], Усть-Ишимский р-н [OMSK], Муромцевский р-н [OMSK], Пуровский р-н [OMSK],
Большереческий р-н [OMSK],
2. S. erectum Rehm. – Е. прямой
Г. Омск [OMSK], Большереческий район, [OMSK], г. Павлодара, [OMSK], Крутинский район[OMSK], Тарский район [OMSK], Полтавский район [OMSK],
3. S. gramineum Rehm. – Е. Злаковидный
Г. Омск [OMSK], Усть-Ишимский р-н [OMSK].
4. S. angustifolium Michx. – Е. Узколистный
Пуровский р-н [OMSK].
Ежеголовник всплывающий – Sparganium emersum Rehm.
Травянистый длиннокорневищный многолетник с прямостоячими или плавающими, восходящими побегами, 30–70 см. Нижние чешуевидные листья светло-бурые. Листовые пластинки 7–10 см шириной, плоские сверху, снизу угловатые, на вершине туповатые. Плавающие листья плосковыпуклые или с тупым углом на нижней стороне. Соцветие простое, удлиненное. Женские головки в числе 3–4, расставленные, внепазушные, нижние на ножках, верхние сидячие. Мужские головки в числе 3–7, расставленные. Листочки околоцветника продолговатые, светлые. Завязь продолговатая, столбик прямой, рыльце линейное, бурое, около 1,5 мм длиной, наверху с твердым носиком, почти равным плоду, посередине с перехватом, внизу с короткой ножкой (Скворцов, 2006). (Приложение 3. Рис 1).
Экология и биология: Обитают преимущественно по берегам рек, озер, стариц на болотах. Возобновляется вегетативно и семенами. Плоды продолжительное время находятся на поверхности воды благодаря хорошо развитой губчатой ткани экзокарпия. Семена всходят в прибрежной экофазе.
Распространение: Ареал распространения Кавказ, Западная и Восточная Сибирь, Дальний Восток, Тюменская область (Дубынина с соавт., 1993).
На территории Омской области обитает в районах: Нижнеомский, Усть-Ишимский, Большереческий, Саргатский, Крутинский, Муромцевский, Тарский.
Ежеголовник узколистный Sparganium angustifolium Michx.
Многолетнее водное травянистое растение, вида Ежеголовник. Стебель равномерно олиственный, слабый, легко перемещаемый водой. Листья очерёдные, без язычков, линейные, цельные, цельнокрайние.
У ежеголовника узколистного есть две жизненные формы. Водная форма с плавающим стеблем имеет свободно плавающие на поверхности воды длинные (до 1 м длиной), очень узкие и тонкие, длинно заострённые не килеватые листья. Реже этот вид представлен наземной формой с прикрепляющимися к грунту торчащими (до 30 см длиной) стеблями. Листья погружённые в воду или плавающие. Соцветие обычно укороченное, лишённое нормально развитых листьев, не ветвящееся, состоит из 2—4 сближенных шаровидных головок тычиночных цветков и 1—4 сидячих (или на ножках) головок пестичных цветков. Головки из пестичных цветков могут располагаться на ножках в пазухах листьев. Кроющие листья широкостеблеобъемлющие. Цветки однополые, погружены в воду, плавают на поверхности или приподняты над водой. Цветки, расположенные ниже на стебле и ветвях, пестичные, выше по стеблю тычиночные. Околоцветник состоит из 5—6 мелких чешуевидных листочков Тычинок три, пестик один. Пыльники до 1 мм длиной. Столбики до 1,5 мм длиной, рыльце до 1,25 мм длиной. Цветение в июне—июле. Плоды, в совокупности образующие жёсткие, колючие шаровидные головки, жёлто-коричневые, кверху постепенно заострённые, с перетяжкой посередине, расположены на ножке. Плодоношение в европейской части России в июле—августе. (Приложение 3 рис 2).
Экология: Растёт в воде или по берегам озер, реже по берегам рек. (Скворцов., 2006).
Распространение: Ареал обитания Тюменская область Ямало-Ненецкий автономный округ ПИР НС «Ямал», Пуровский район, г Старый Уренгой.
Ежеголовник прямой Spargánium erectum Rehm.
Травянистый длиннокорневищный многолетник. Побеги прямостоячие 10-120 см высотой, не плавающие. Нижние чешуевидные листья светло - бурые. Серединные листья вверх торчащие, линейные, около 2 см ширины, сверху почти плоские и со срединной бороздкой, снизу с выступающим килем, на конце острые или притупленные. Соцветие разветвленное, его боковые ветви расположены в пазухах длинных кроющих листьев. Женские головки на каждом побеге в числе 2-4, сидячие или на коротких ножках, при плодах около 2-3 см диаметром. Мужских головок 10-15, сидячих, расставленных. Околоцветник из 6 плотных, продолговатых, черноватых, наверху тупых листочков (Скворцов., 2006). Женские цветки с 1-2 гнездными завязями, рыльце линейное, около 2 мм длинны. Мужские цветки с 3-8 тычинками. Плоды обратно пирамидальные, внизу многогранные, вверху тупые, 7-11 мм длины.
Экология и биология: Обитает в мезо, евтрофных, пресноводных или мало проточных водоемах, по берегам реки озер. В период продолжительной гидрофазы растение образует плавающие листья. Возобновляется вегетативно и семенами. Семена прорастают при наличии слоя воды. На третий год вегетации образует репродуктивные побеги. (Приложение 3 Рис 3).
Распространение: Ареал распространения Кавказ, Западная и Восточная Сибирь, Дальний Восток, Казахстан (Дубынина с соавт., 1993).
На территории Омска и Омской области обитает в районах: Большереческий, Тарский, Полтавский.
Ежеголовник злаковидный Sparganium gramineum Rehm.
Многолетнее травянистое корневищное растение, с плавающим стеблем длиной около 1 м. Листья длинные (до 2 м) и узкие (шириной 1-3 мм), плосковыпуклые, плавающие. Цветки очень мелкие, раздельнополые, собранные в густые соцветия - шаровидные головки, образующие общие кистевидное вытянутое соцветие, внизу часто разветвленное (с 1-2 ветвями); в верхней части соцветия располагаются тычиночные головки, а в нижней пестичные. Тычиночные головки в числе 2-6, мелкие, раздвинутые, сидячие. Пестичные головки в числе 2-5, раздвинутые, сидячие или нижняя из них на ножке. Столбик длинной 1-1,5 мм. Плоды орешковидные, продолговатые, на довольно длинной ножке, без перетяжки ниже середины, кверху внезапно суживающиеся в короткий носик (, 1987).
Экология и биология: обитает в озерах, речках. Предпочитает водоемы с относительно низким содержанием минеральных и органических веществ. Растет обычно в озерах с чистой прозрачной холодной мягкой водой, расположенных часто по соседству с верховыми и переходными болотами, где сложился своеобразный микроклимат. Произрастает в литоральной зоне на глубине 0,5-1,5 м на органических, реже минерально-органических осадках, иногда по берегам озер (, 1988).
Распространение: Западная Сибирь Тюменская область, Средняя Сибирь Красноярский край, Восточная Сибирь Иркутская область (, 1988).
На территории Омской области обитает в Усть-Ишимский район.
3.2 Изучение некоторых систематически ценных морфологических признаков
Нами были проанализированы гербарные образцы семейства ежеголовниковые по систематически ценным морфологическим признакам.
Полученные данные статистически обработаны средствами Excel, 2007. Выполнялись описательные статистики и проверка на нормальность. (Приложение 2).
Виды семейства ежеголовниковые | Число пестичных соцветий, экз | Число тычиночных соцветий, экз | Длина листа, см | Ширина листа, см |
Sparganium erectum Ежеголовник прямой | 3,36±0,67 | 12,82±1,54 | 23,23±6,13 | 1,69±0,09 |
Sparganium emersum ежеголовник всплывающий | 3,31±0,47 | 5,13±1,36 | 14,66±3,30 | 9,18±0,89 |
Sparganium gramineum ежеголовник злаковидный | 4,50±0,71 | 5,50±0,71 | 32,25±10,68 | 2,85±0,21 |
Sparganium angustifolium ежеголовник узколистный | 2,25±0,50 | 7,50±1,73 | 19,45±3,27 | 2,90±0,73 |
По числу пестичных соцветий Sparganium erectum-Ежеголовник прямой и Sparganium emersum - ежеголовник всплывающий наиболее сходны (3,36±0,67, 3,31±0,47 ) . По числу тычиночных соцветий сходны Sparganium emersum - ежеголовник всплывающий и Sparganium gramineum - ежеголовник злаковидный. (5,13±1,36,5,50±0,71).
Наиболее весомый признак Sparganium emersum-ежеголовник всплывающий является, ширина листа (9,18±0,89).
Для вида Sparganium erectum-Ежеголовник прямой характерный признак ветвистость соцветий.
Для вида Sparganium angustifolium ежеголовник узколистный отличительным признаком является количество пестичных соцветий (2,25±0,50).
ВЫВОДЫ
1. Семейство ежеголовниковые - Sparganiaceae относится к группе гелофитов для которых характерно широкое варьирование многих морфологических признаков. Наиболее весомыми морфология семян, форма плода и наличие перетяжек, форма соцветий, морфология листа (длина, ширина) .
2.Проанализировав 33 экземпляра листа гербарного образца, из фондов Омского государственного педагогического университета (ОмГПУ) выявлено 4 вида семейства ежеголовниковые:
Sparganium erectum Rehm - Ежеголовник прямой,
Sparganium emersum Rehm - Ежеголовник всплывающий,
Sparganium gramineum Rehm - Ежеголовник злаковидный,
Sparganium angustifolium Michx. – Ежеголовник узколистный
Кроме того изучены гербарные образцы сопредельных территорий (Павлодарской и Новосибирской области) .
3. Установлено что Sparganium erectum Rehm - Ежеголовник прямой занимает центральную и южную лесостепь.
Sparganium emersum Rehm - Ежеголовник всплывающий, центральную, северную лесостепь и подтайгу.
Sparganium gramineum Rehm - Ежеголовник злаковидный, центральную лесостепь.
Sparganium angustifolium Michx. – Ежеголовник узколистный, лесотундру и тундру.
4 На основе результатов анализа морфологических признаков видов наиболее характерными признаками видов являются ширина листа (9,18±0,89). Sparganium emersum-ежеголовник всплывающий.
Для вида Sparganium erectum-Ежеголовник прямой характерный признак ветвистость соцветий.
Для вида Sparganium angustifolium ежеголовник узколистный отличительным признаком является количество пестичных соцветий (2,25±0,50).
Список литературы
1. , , и др. География Омской области. Природа. Население. Хозяйство // учебник для общеобразовательных учреждений. Г. Омск, 2008 г.
2. Атлас Омской области. // П. р. -М.: ФСГиКР,19с.
3. Дубына-индикаторы изменения природной среды. Украина,19с.
4. Кашина Сибири. Новороссийск, 19с.
5. Науменко сосудистых растений Южного Зауралья. Курган, 2001.
6. Свириденко редкие растения Омской области. Омск: изд-во ОмГПУ, 2001. (компьютерная верстка).
7. Юзепчук – Sparganiaceae // Флора СССР. Ленинград, 1934. Т.1. С. 216-229.
Приложение 1
Рисунок1.Основные морфологические особенности семейства ежеголовниковые.
Приложение 3
Рисунок1. Ежеголовник всплывающий - Sparganium emersum. Rehm.(Науменко.,2001)
Приложение 3
Рисунок 2 Ежеголовник узколистный- Spargánium angustifolium Rehm (Науменко.,2001).
Приложение 3
Рисунок 3 Ежеголовник прямой Spargánium erectum Rehm (Науменко.,2001)
Приложение 4
Карты ареалов
Рисунок 1. Ареалы обитания Sparganium angustifolium Michx- Е. Узколистный.
Приложение 4
Карты ареалов
Рисунок 2. Ареалы обитания Spargánium erectum Rehm- Е. прямой.
Приложение 4
Карты ареалов
Рисунок 3. Ареалы обитания Sparganium emersum Rehm- Е. всплывающий.
Приложение 4
Карты ареалов
Рисунок 4. Sparganium gramineum Rehm. –Е.злаковидный.
