Подготовили ученики МОУ «Михайловская средняя общеобразовательная школа» Эколого – биологического объединения школьного лесничества «Зеленый мир» Комплексное исследование модификационной изменчивости растений, на примере одуванчика лекарственного, произрастающего на пришкольном участке Автор: Бредихина Ирина, 11 класс

Введение Исследование основывается на обнаружении модификационной изменчивости у растений. Объектом простейших генетических исследований будет служить знакомое всем растение – Одуванчик лекарственный. Главной целью исследования является обобщение понятий о генетических и фенотипических признаках, закон гомологических рядов Н.И. Вавилова и естественный отбор. Интересно так же наблюдать, как одуванчик изменяет свой фенотип под действием внешней среды. При одном и том же генотипе, но при разных условиях развития признаки одуванчика существенно различаются. Если измерить длину листьев одуванчика, взятых с одного участка территории, то увидим, что размеры их варьируют в довольно широких пределах. Эта изменчивость – результат разных условий развития листьев в розетке.

Общая характеристика одуванчика Лекарственного Одуванчик лекарственный относится к роду многолетних растений семейства сложноцветных (астровых). Это розеточное растение со стержневой корневой системой. У розеточных растений листья сильно сближены из-за недоразвития междоузлий, поэтому более старые листья находятся ближе к поверхности почвы, а более молодые – сверху. Имеет безлистный цветоносный стебель, внутри полый. Состоит из розетки простых изрезанных или рассеченных листьев. Обертка корзинки состоит из двух рядов листочков, наружные отклонены в сторону или отогнуты вниз. Все части растения содержат млечный сок. Светолюбивое и влаголюбивое растение. Плохо переносит засуху, но устойчиво к вытаптыванию благодаря тому, что его розетка может быть частично погружена в почву. Места произрастания: луга, сады, газоны, обочины дорог, поляны, парки, светлые леса, каменистые и травянистые склоны, галечники.

План работы I часть. Выявить и описать морфологические признаки листа одуванчика (тип листа; наличие частей листа; форма, верхушка, край; жилкование) в разных природных популяциях; II часть. Охарактеризовать с помощью анализа модификационной изменчивости популяции одуванчиков; III часть. Подведение итогов. Выводы. Задачи исследования: Заложить две не изолированные друг от друга (т.е. на расстояние распространения семян одуванчика) пробные площадки, на которых произрастают одуванчики: (световая-I) (теневая-II); 2. Описать данные площадки (интенсивность солнечного излучения, антропогенное воздействие, характер почвы, влажность, наличие деревьев и кустарников); 3. Описать 5 листьев (с каждого одуванчика по одному) на каждой площадке; 4. Сравнить листья одуванчиков, изученных на площадке 1 и площадки 2, выяснить причины различий; 5 Измерить 30 одуванчиков на каждой площадки для изучения изменчивости по признаку: количество листьев в розетке; 6 Измерить подряд 100 листьев для изучения закономерностей модификационной изменчивости по длине листьев; 7 Подвести итог.

I площадка Площадка 1 – это часть горы Шихан (10х10 м)рядом со школой, высота которой примерно 5 метров. Почва данной территории плотная, утрамбованная (вследствие находящейся рядом дороги для автотранспорта); растительность находится под действием прямых солнечных лучей; характеризуется недостатком воды и минеральных веществ. Растений кустарникового и древесного яруса нет, т.е. одуванчик беспрепятственно поглощает лучи света.

Описание одуванчиков экспериментальных площадок 1 ). Форма листовой пластинки: обратно-узко-яйцевидная 2). Форма основания пластинки: копьевидная 3). Форма верхушки пластинки: ½ встречающихся одуванчиков имеет острую форму, и ½ - заостренную 4). Форма края пластинки = расчленению пластинки листа одуванчика. Рассмотрим этот пункт подробнее…

Расчленение пластинки одуванчиков на площадке 1 Заметим, что для одуванчиков светового типа характерно расчленение пластинки глубже половины ширины полупластинки, следовательно форма края одуванчиков 1 площадки будет изрезанная, или перисторазделенная. Зная это, оценим изрезанность 1 популяции одуванчиков по предложенной мною шкале

Оценка популяции 1 на примере изрезанности листовой пластинки одуванчика Возьмем и измерим в см глубину разреза, взяв с каждого одуванчика по одному листу. Запишем полученные результаты: 1 одуванчик. 2 2,5 1 1,5 2 одуванчик. 1 2, одуванчик. 3 3,5 2 2,5 4 одуванчик. 3 2,5 3 3,5 5 одуванчик ,5 4 Затем находим среднее значение изрезанности каждого одуванчика: (2+2,5+1+1,5): 2= 3,5 (1+2,5+3+4): 2= 5,25 …=5.5…=6…=7,25 Округляем полученные значения и получаем следующие значения: Таким образом, первый одуванчик имеет изрезанность 3 балла, второй и третий – 5 баллов, четвертый – 6 баллов и пятый – 7 баллов. Следующим этапом исследования является оценка изрезанности в целом по популяции 1, т.е. необходимо найти среднее значение изрезанности площадки 1. Строим график: х – балл, y – сколько раз встречается значение балла.

Таким образом, первый одуванчик имеет изрезанность 3 балла, второй и третий – 5 баллов, четвертый – 6 баллов и пятый – 7 баллов. Следующим этапом исследования является оценка изрезанности в целом по популяции 1, т.е. необходимо найти среднее значение изрезанности площадки 1. Строим график: х – балл, y – сколько раз встречается значение балла.

По графику видно, что размах изменения изрезанности от 3 до 7, значит складываем крайние точки и делим на два, получим: (3+7): 2= 5. Следовательно, среднее значение (норма реакции) изрезанности площадки 1=5 баллов. 2х2=4 Оценка площадки 1 по количеству листьев в розетке одуванчика Берем подряд 30 одуванчиков и подсчитываем количество листьев в розетке, получаем ряд измерений: Чтобы построить модификационную кривую необходимо не менее 5 точек, значит разбиваем ряд на 5 промежутков, но перед этим найдем размах изменчивости, или норму реакции (рамки изменчивости): 50-10=40 Только теперь определим цену каждого из пяти интервалов: 40:5=8.

Для построения модификационной кривой построим таблицу: Номер класс а Параметр ы класса Среднее значение класса Количество одуванчиков с соответствующим количеством листьев в розетке I II III IV V Следующим шагом будет построение модификационной кривой: X – среднее значение класса, Y – количество одуванчиков с соответствующим количеством листьев в розетке.

График 1 Если мы подсчитаем число отдельных вариантов в вариационном ряду, то получим более подробный вид кривой числа листьев в розетке одуванчика. X - число листьев в розетке, Y – количество одуванчиков с соответствующим количеством листьев. По графику увидим, что частота встречаемости результатов не одинакова. Чаще всего встречаются средние члены вариационного ряда, а к обоим концам ряда частота встречаемости будет снижаться

График 2 График 3 График 4

Листовая пластинка в значительной степени подвержена модификационной изменчивости. Она может изменяться под действием освещенности и с возрастом растения. Именно поэтому для наблюдения за фенотипической изменчивости выбираем еще один критерий оценки данной популяции: длина листовой пластинки. Она варьирует в довольно широких пределах. Эта изменчивость – результат разных условий развития листьев одуванчика. Для изучения ряда изменчивости данного признака возьмем, не выбирая, подряд 100 колосьев и определим частоту встречаемости разных вариантов. Измерив длину листьев (в мм), установим, что значение длины варьирует от 5 до 120. По графику увидим, что чаще всего встречаются колосья со средней длиной листьев или близкой к средней. Вот результат подсчета: V Р V Р верхний ряд – выписанные в ряд варианты от наименьшей к большей величине. Нижний ряд – частота встречаемости каждого варианта. Если сложить ряд нижних цифр, получим 100, что и соответствует числу отдельных наблюдений.

Таким же образом оцениваем популяцию 1 Номер класс а Параметры класса, мм Среднее значение класса, мм Количество одуванчиков с соответствующей длиной листьев I II III IV V

II площадка Площадка 2 экспериментальная площадка школьного лесничества на учебно-опытном участке. Вследствие антропогенного воздействия на древесный ярус леса, популяция одуванчиков увеличилась. Почва дерновая, не утрамбованная; растительность не находится под действием прямых солнечных лучей, из-за этого борьба за свет; характеризуется высокой влажностью. Описание одуванчиков 1). Форма листовой пластинки: обратно-узко- яйцевидная, перистолопастные 2). Форма основания пластинки: клиновидная 3). Форма верхушки пластинки: тупая 4). Форма края пластинки: выемчатая

Сравнение внутреннего строения листьев светового и теневого типа гл Тип лист а Толщина пласт инки Губчатая ткань Палисадн ая ткань ЭпидермисКутикул а Проводящ ие пучки Светово й про Толст ая Хорошо выра жена Слабо выраж ена Мелкоклеточны й МощнаяМногочисл енные Тенево й ТонкаяСлабо выра жена, часто отсутс твует Хорошо выраж ена Крупноклеточн ый Слабо выр аже на Малочисле нные

Итоги исследований. Выводы. Внешняя среда вызывает реакцию у изучаемого растения. Среди одуванчиков, растущих в разных популяциях, нельзя найти два растения, развитие которых протекло бы в совершенно одинаковых условиях. Глубина прорастания в земле, физические свойства почвы, взаимодействие и конкуренция с соседними растениями, влажность и освещенность и отражается на развитие фенотипа. Для того, чтобы получить крайнее (сильно или слабо выраженное свойство) развитие признака, нужно, чтобы все эти многочисленные факторы среды действовали примерно в одном направлении. Чем однообразнее условия развития, тем меньше выражена модификационная изменчивость, тем короче будет вариационный ряд. Чем разнообразнее условия среды, тем шире модификационная изменчивость. Размах вариации зависит и от генотипа. Чтобы дать объективную характеристику изменчивости признака, недостаточно ограничиваться исследованием немногих особей, нужно изучить большое их число и построить вариационную кривую. Используя эти данные и определяют величину признака. Анализы простых параметров: изрезанность листовой пластинки, ее длина и количество листьев в розетке, помогло усвоить понятия: модификационная изменчивость, естественный отбор и влияние экологических факторов на проявление фенотипических признаков у одуванчика.

Рекомендация Хотелось бы, чтобы люди внимательней относились к природе, следили за движением не на трассе, а за движением живых существ. Не нарушать баланс природных богатств – самое главное. Берегите – лес - лист! Сажайте растения! Это самая важная цепь, от которой зависит жизнь каждого из нас. Так не будем же выполнять список своих эгоистических целей, а взглянем на биогеоценозы малой родины чистым и благородным взглядом!