ПОКОЙ СПОР У Salvinia natans. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД

ПОКОЙ СПОР У Salvinia natans. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД

Гончаров Филипп Алексеевич

студент, Московский Педагогический Государственный Университет,

РФ, г. Москва

АННОТАЦИЯ

Данная статья создана на базе исследовательской работы, целью которой стало изучение экспериментальных условий зимовки спор Salvinia natans (L.) All. на сроки и качество их прорастания. Методами исследования стал анализ научной и научно-методической литературы, наблюдение за спорами и проросшими образцами Salvinia natans, проведение эксперимента, а также дальнейший анализ и обобщение результатов исследований по текущей и смежным областям. Для анализа и систематизации данных, полученных в ходе эксперимента, применялись методы статистической обработки.

В ходе опытно-экспериментальной работы был получен ряд результатов — они были выявлены при исследовании влияния разных факторов на покой спор Salvinia natans. Как показали результаты исследования, на качество зимовки спор Salvinia natans могут влиять разные факторы: биотические, абиотические, антропогенные. В качестве наиболее «влиятельных» абиотических факторов выделяется температура воздуха, особенности среды/субстрата и уровень влажности. Как оказалось, не все сочетания перечисленных факторов влияют благотворно на зимовку спор Salvinia natans.

На основе полученных в ходе исследования данных было сформировано несколько выводов. Выявлено, что споры Salvinia natans способны зимовать при всех восьми сочетаниях абиотических факторов, реализованных в эксперименте. При этом наиболее благоприятными являются 4 сочетания: «переменные температуры с зимним промораживанием— темнота — вода», «переменные температуры без зимнего промораживания — свет — вода», «переменные температуры с зимним промораживанием — темнота — сухо» и «переменные температуры с зимним промораживанием — свет — вода».

Зимовка спор во влажной среде оказалась более успешной, чем в сухой. При этом важно заметить, что в сухом состоянии Salvinia natans зимует в более широком диапазоне. Уровень освещенности, в свою очередь, не оказал значительного влияния на качество зимовки спор. Эксперимент продемонстрировал, что растение быстрее развивается но при этом медленнее проходит онтогенетические состояния при условиях охлаждения. При условиях промораживания растения появляются позже, но при этом быстрее проходят онтогенетические состояния.

На основе анализа динамики изменения спектров онтогенетических состояний новых особей Salvinia natans был сформирован вывод, согласно которому, в более «теплых» условиях особи Salvinia natans развиваются быстрее, но онтогенетические состояния проходят медленнее, чем в условиях низких температур. Из этого следует, что скорость онтогенеза этого растения напрямую зависит от температуры окружающей среды. 

Ключевые слова: Salvinia natans, сальвиния плавающая, онтогенез.

Salvinia natans (L.) All. — однолетний водный разноспоровый папоротник, который также называют «сальвинией плавающей». Это растение встречается в водоемах южной и центральной полосы России. Стоит отметить, что Salvinia natans входит в Красную книгу Московской области — этот фактор стал одной из причин, обуславливающих актуальность и востребованность исследования особенностей зимовки спор этого растения.

Salvinia natans проста в изучении, однако, что парадоксально, она остается малоисследованной по сей день. Данное исследование было проведено с целью внести ясность в то, каким образом работают механизмы зимовки спор этого папоротника, в каких случаях споры остаются в состоянии покоя и какие условия являются наиболее оптимальными для их прорастания. Обобщая все перечисленные факты можно заявить, что до текущего исследования существовало противоречие между недостаточным уровнем изученности оптимальных условий зимовки Salvinia natans и потребностью в таких знаниях.

Методика текущего исследования включала в себя ряд исследовательских этапов. На первом этапе осуществлялось несколько экспедиций с целью сборов образцов Salvinia natans (спорофитов генеративного состояния). Важно отметить, что сбор осуществлялся осенью — в этот период сорусы хорошо сформированы. Далее изъятые из естественной среды спорофиты разместили в 36 одинаковых емкостях с чистой водой. Объем каждой емкости равен 1000 мл. В каждой емкости располагались образцы с трех ериков, при этом сумма всех метамеров в одной емкости составила ~120. Далее емкости расположили в экспериментальных условиях,которые моделировали 8 различных сочетаний абиотических факторов (температура, освещение и обводненность). После экспериментальной зимовки их поместили в естественные условия и наблюдали за прорастанием и произведением ротации растений.

Чтобы ознакомиться с результатами исследования и убедиться в достоверности представленных выводов можно изучить диаграммы, описанные ниже. Каждая из них демонстрирует динамику спектра онтогенетических состояний Salvinia natans, находящейся в разных экспериментальных условиях.

Диаграмма 1. Динамика спектра онтогенетических состояний S. natans — БмСВ (примораживание — свет — вода)  — емкость №50

Как видно из диаграммы, максимальное число новых особей обнаружено 26.06. Наибольшее количество проростков появилось 26.05.2021. В емкости 50 численность особей была максимальной из 4-х повторностей данного варианта опыта (1468 особей), и в ней представлены растения всех онтогенетических состояний, возможных в данном эксперименте. Появление новых особей фиксировали во все дни наблюдений, из чего можно сделать вывод, что сочетание условий «Зимнее промораживание — свет — вода» является благоприятным для зимовки и прорастания спор Salvinia natans.

Диаграммы 2, 3. Динамика спектра онтогенетических состояний S. natans — БмТС (примораживание — темнота — сухо) — емкости №51 и №14

Максимальное количество проростков наблюдали в период с 10.06 по 20.06. В трех из четырех повторностей количество растений оставалось большим, что говорит об успешной зимовке, при этом более успешной, чем в предыдущем опыте. Максимальное число имматурных растений наблюдали 20.06. Таким образом, делаем вывод, что сочетание «Зимнее промораживание — темнота — сухо» также являются благоприятными для зимовки и прорастания спор Salvinia natans.

Диаграммы 4, 5. Динамика спектра онтогенетических состояний S. natans — БмТВ (примораживание — темнота — вода) — емкости №49 и №13

Максимальное количество растений (р) наблюдали 10.06. Тогда же появились первые имматурные растения. При этом наибольшие количественные результаты были получены в емкости 13 (как при условиях БмТВ, так и в общем опыте (всего 2795 особей).В период с 26.05 по 26.06 растения прорастали кучно. В дальнейшем уменьшилось количество новых особей и увеличилось количество имматурных. Это означает, что сочетание низких переменных температур с зимним промораживанием и водного режима дает наиболее положительный эффект. Уровень освещения, в свою очередь, практически не влияет на результаты опыта.

Диаграммы 6, 7. Динамика спектра онтогенетических состояний S. natans — БпСВ (охлаждение — свет — вода) — емкости №45 и №47

На данной диаграмме хорошо представлены все онтогенетические состояния растения. В апреле наблюдали гаметофиты (Га, n=38, Гб, n=32 в емкости № 47). Максимальное количество гаметофитов (Га, n=31 и Гб, n= 50) наблюдали 19.04.2021. Растения (р) появились 19.04.2021 (р, n=24) и далее в период по 09.05.2021 количество новых особей все время увеличивалось (maxn=825, 07.05.2021). К 18-23 мая появились первые имматурные особи. В емкости № 45 отмечена вторая волна прорастания спор 18-23 мая. Подобная динамика говорит о том, что при данном сочетании факторов (температура, освещенность, обводненность) всхожесть максимальная, развитие кучное, и представлены все онтогенетические состояния растений, возможные в опыте.

Представленные результаты уже позволяют сделать вывод о том, что споры Salvinia natans могут зимовать при различных сочетаниях абиотических факторов. При этом, температурный режим и влажность играют ключевую роль в выживаемости и скорости развития образцов. Из этого следует, что, при наличии определенного оборудования и условий, выращивать Salvinia natans возможно даже в искусственно созданных условиях. Данное исследование имеет большие перспективы опять-таки потому, что Salvinia natans остается малоизученным растением. Это один из факторов, делающих растение уникальным.

Также хотелось бы отметить, что в полной версии исследовательской работы представлены более обширные данные, позволяющие тщательно изучить результаты экспериментов над образцами Salvinia natans. Вы можете ознакомиться с полной версией работы по ссылке: https://student-ucheba.ru/pokoj-spor-u-salvinia-natans-jeksperimentalnyj-podhod/.

Список литературы:

1. Али-Эльдин М.А. Сорбционная активность сухой биомассы сальвинии плавающей (Salvinia natans) в процессе утилизации кадмия из водных растворов / М.А. Али-Эльдин, М.А. Егоров // Вода: химия и экология, №6, 2012.
2. Али-Эльдин М.Л. Применение водных растений как возможных сорбентов тяжелых металлов/ М.А. Али-Эльдин // Приоритеты и интересы современного общества: материалы Международной научно-практической конференции (г. Астрахань, 12-13 апреля 2010 г.)/ под ред. Г.Г. Глинина. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский Университет», 2010. – С. 214-216.
3. Андросова Д.Н. Влияние температуры на прорастание семян травянистых растений Центральной Якутии / Д.Н. Андросова, Н.С. Данилова // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2021. Т. 26, № 1. С. 107-115. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2021-26-1-10
4. Арнаутова Е. М. Гаметофиты равноспоровых папоротников – СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2008. – 456 c.
5. Арнаутова Е. М. Развитие и строение гаметофитов Coniogramme intermedia, Anogramma leptophylla (Pteridaceae) // Бот.журн., 1998. – Т. 83, №12. – С. 71–76.
6. Байбородова Л.В. Методика обучения биологии: Пособие для учителя / Л.В. Байбородова, Т.В. Лаптева. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 176 с.
7. Балеев Д.Н. Влияние температурного фактора на прорастание семян овощных зонтичных культур / Д.Н. Балеев, А.Ф. Бухаров // Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство. 2013. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-temperaturnogo-faktora-na-prorastanie-semyan-ovoschnyh-zontichnyh-kultur (дата обращения: 24.02.2022).
8. Батыгина Т. Б. Размножение растений. Учебник / Т.Б. Батыгина, В.Е. Васильева. – М.: Издательство СПбГУ, 2002. – 232 c.
9. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень)/ А.В. Теремов, Р.А Петросова. – 2-е изд., испр. М.: Мнемозина, 2020. – 400 с.
10. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции, сообщества. М., 1989. Т. 1, 2.