Эколого-биологическая характеристика представителей отдела Lycopodiophyta флоры Северного Кавказа

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

МЕДИКО-БИОЛОГО-ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БОТАНИКИ И ФАРМАКОГНОЗИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Эколого-биологическая  характеристика представителей отдела Lycopodiophyta флоры Северного Кавказа.

 

 

Выполнила:

студентка 2 курса,

специальности “Биология”

очной формы обучения

Орехова М.А.

 

Научный руководитель:

Проф. Лиховид Н.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              

                                         Ставрополь, 2012 г.

                                                Содержание

 

Введение…………………………………………………………...……………...3

 

Глава I. Краткая физико - географическая характеристика Северного Кавказа…..............................................................................................................…5

 

Глава II. Особенности биологии отдела Lycopodiophyta…..……..............…...9

 

Глава III. Особенности экологии отдела Lycopodiophyta...........................…..12

 

Глава IV. Вопросы охраны и перспективы использования представителей отдела Lycopodiophyta во флоре Северного Кавказа……………………….…14

 

Выводы……………………………………………………………………....…..16

 

Литература…………………………………………………………………....…17

 

Приложение……………………………………………………………...…..….18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность  темы. Интенсивное освоение пахотнопригодных земель во всех районах Северного Кавказа,  вырубка лесов привело к резкому сокращению территорий с дикорастущей флорой. В меньшей степени это коснулось речных пойм и прилегающих к ним земель, труднодоступных для техники и неудобных для выпаса животных. В связи с этим остро встаёт вопрос об учёте всех дикорастущих представителей флоры Северного Кавказа, среди которых немало эндемичных и реликтовых форм, лекарственных растений (Флора Северного Кавказа А.И.Галушко), о сохранении и последующем восстановлении биологического разнообразия.

Эти проблемы рассматриваются в числе приоритетных направления фундаментальных исследований. Тщательное изучение географического распространения, экологии и таксономии являются первым шагом на пути организации их охраны. При этом особенно важным является выявление реликтовых местообитаний отдельных видов, распространения редких и субэндемичных видов, а также видов, находящихся на грани полного вымирания.

В качестве объекта исследования были выбраны представители отдела Lycopodiophyta. К отделу плауновидных относятся наиболее древние из высших растений, встречающихся сейчас на нашей планете. Правда, в современной флоре плауновидные представлены небольшим числом родов и видов, которые не играют существенной роли в формировании растительного покрова – своего расцвета эти растения достигали около 300 млн лет назад – в конце палеозойской эры. Все современные представители плауновидных, а их около 1000 видов, многолетние травянистые растения, часто вечнозеленые.

Цели исследования:

Изучение таксономических  характеристик, экологии и географии  представителей отдела Lycopodiophyta в рамках флоры Северного Кавказа с целью получения сведений по существующей информации по указанным направления.

Задачи:

1. Составить конспект  видов отдела Lycopodiophyta флоры Северного Кавказа и проанализировать место рода в системе растений.

2. Рассмотреть биологию, морфологические признаки и их  влияние на систематику в отделе Lycopodiophyta (в рамках флоры Северного Кавказа).

3. Выявить лекарственные, декоративные свойства, состояние популяций.

Методы исследования:

1.  Анализ литературных  данных.

2.  Работа с гербарными  образцами.

3.  Методы флористических  исследований.

Значимость работы: в ходе исследования был систематизирован внушительный объём материала, касающийся биологии и экологии отдела, собраны недостающие сведения, касающиеся охранного статуса растений.

Объём и структура  работы: работа представлена 23 листами набранного текста, дополнена 11 фотографиями и рисунками. Состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, приложения (включающее фотографии и рисунки видов, а также систематический конспект).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Краткая физико - географическая характеристика Северного Кавказа.

Северный Кавказ - это самая южная часть российской территории. По гребням Главного, или Водораздельного, Кавказского хребта проходит граница Российской Федерации со странами Закавказья. От Русской равнины Кавказ отделен Кумо-Манычской впадиной, на месте которой в среднечетвертичное время существовал морской пролив.

Северный Кавказ - это область, расположенная на границе умеренного и субтропического поясов. Широтная поясность сменяется здесь вертикальной зональностью. Для жителя равнин горы Кавказа - яркий пример «многоэтажности» природы.

Природные ландшафты Северного Кавказа многообразны. На территории региона можно выделить три зоны: равнинная (степная), предгорная и горная. Зона степей простирается северных границ района  до рек Кубани и Терека. Южнее расположена предгорная область, постепенно  переходящая в систему горных хребтов, образующих Черноморский, Кубанский,  
Терский и Дагестанский Кавказ. Важную роль в формировании климата Северо- Кавказского района играют его южное положение, близость к трем морям, рельеф и высота над уровнем моря. Для климата характерна широтная и вертикальная зональность, отражающая изменения температур и распределение осадков на территории региона. Лето повсюду, за исключением высокогорий, жаркое. Обилие тепла и света обеспечивает развитие растительности в зоне степей в течение семи месяцев, предгорий – восьми, а на Черноморском побережье – до одиннадцати. Это позволяет при соответствующем подборе сельскохозяйственных культур собирать до  
двух урожаев в год. Зима в разных зонах Северного Кавказа неодинакова. Зимние температуры изменяются от +2 – 5 С в центральных частях района. Решающее влияние на распределение осадков оказывают сухие среднеазиатские ветры, проникающие через каспийское море, и влажные черноморские. Ставропольское плато служит не только водоразделом, но и барьером,  ограничивающим влияние черноморских ветров на востоке района. Поэтому юго-западные районы Северного Кавказа достаточно увлажненные (в Сочи выпадает 1410 мм осадков в год), восточные – засушливые (Кизляр – 340 мм), северные районы характеризуются непостоянством увлажнения (Ростов-на-Дону – 470 мм). Северный Кавказ относится к районам с низкой водообеспеченностью и высокой концентрацией водопотребителей. Дефицит воды во многом обусловлен интенсивным загрязнением промышленными, бытовыми и сельскохозяйственными стоками. В бассейны Северского Донца и Дона ежесуточно выбрасывается 160 тыс. м недостаточно очищенных сточных вод. Следствием безвозвратного изъятия части стока Дона и Кубани (9,5 –10 км ), а также выноса промышленных и сельскохозяйственных загрязнений стало резкое снижение биологической продуктивности Азовского моря: его солёность составляет 13%, что на 2,5% выше оптимальной при естественном режиме стока. Это привело к сокращению ареалов обитания проходных и полупроходных рыб более чем в 3,5 раза. На долю Северного Кавказа приходится около 5% потенциальных ресурсов  подземных вод РФ. Большой интерес представляют глубинные рассолы Ставропольского края, Дагестана, Кабардино-Балкарии и других районов Предкавказья, содержащие ряд ценных микроэлементов: калий, йод, бром, радий и др. Общее содержание солей в этих водах превышает 10 – 80 г/л, а в отдельных районах – 110 – 350 г/л. 

В растительности и почвах Северного Кавказа наиболее ярко проявляется высотная поясность. На сравнительно небольшой территории здесь можно встретить широколиственные, смешанные и хвойные леса. Выше они сменяются субальпийскими, а затем и альпийскими лугами, простирающимися до вечных снегов.

Для предгорий Северного  Кавказа характерны лесостепные  ландшафты с островными широколиственными  лесами, состоящими из дуба, липы, граба, клена с примесью диких плодовых — яблони и груши. Здесь распространены черноземные плодородные почвы, большая часть которых уже  распахана.

Островные широколиственные леса предгорных равнин сливаются с  густыми лесами, покрывающими Лесистый и следующий за ним Пастбищный хребты. В этих лесах растут рядом такие деревья, как дуб, бук, ольха, граб, клен, ясень, липа, тополь и карагач, много диких плодовых и ягодных кустарников, особенно ежевики.

В пределах Скалистого хребта преобладает бук с характерной  для него синевато-серебристой гладкой  корой и широкой кроной. Наиболее выразительны буковые леса в западной части северного склона.

Выше 1200—1400 м начинаются пихтово-еловые леса. В верхней части  лесной зоны на каменистых южных склонах  произрастает горная сосна. Для лесной зоны характерны слабооподзоленные  бурые горно-лесные почвы; значительные площади здесь занимают перегнойно-карбонатные почвы, образующиеся на мергелях и известняках.

К востоку увеличивается  сухость климата, одновременно уменьшается  густота лесов. Исчезает ель и  пихта, их замещают крючковатая сосна, ксерофильные кустарники и горно-степная растительность.

Пояс хвойных лесов  сменяется криволесьем, а с высоты примерно 2000 м начинаются субальпийские  луга, для которых характерно преобладание высокой травянистой и кустарниковой  растительности.

На высоте 2300—2500 м кустарники исчезают, начинается царство альпийских лугов. Здесь, на влажных горно-луговых  почвах, среди густой низкой травы  растут яркие цветы — анемоны, лютики, примулы, кавказские рододендроны, эдельвейсы.

Ближе к вечным снегам травянистый  покров редеет, почва становится беднее, каменистее. У подножия ледников можно видеть лишь отдельные куртинки травянистой растительности на грубых, так называемых скелетных, почвах. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава II. Особенности биологии отдела Lycopodiophyta.

К отделу плауновидных (Lycopodiophyta) относятся наиболее древние из высших растений, встречающихся сейчас на нашей планете. Правда, в современной флоре плауновидные представлены небольшим числом родов и видов, которые не играют существенной роли в формировании растительного покрова – своего расцвета эти растения достигали около 300 млн лет назад – в конце палеозойской эры.

Все современные представители  плауновидных, а их около 1000 видов, многолетние  травянистые растения, часто вечнозеленые. Побеги большинства растений этой группы покрыты спирально расположенными мелкими листьями – микрофиллами. Характерно для плауновидных также дихотомическое или вильчатое ветвление побегов. Подземные части этих растений обычно представлены корневищем с придаточными корнями и видоизмененными листьями. У некоторых видов подземные части побегов образуют своеобразный орган, несущий расположенные по спирали корни и называемый ризофором (от греч. rhiza – корень и phoros – несущий), или корненосцем. Надземные и подземные побеги плауновидных нарастают ограниченное время, поскольку со временем клетки верхушечных меристем теряют способность к делению.

Спороносные листочки (спорофиллы) плауновидных по форме, размерам и цвету могут быть похожи на вегетативные листья (трофофиллы) или в той или иной степени отличаться от них. Чередуясь со стерильными листьями, спорофиллы образуют на протяжении стебля спороносные зоны или собраны в расположенные на концах ветвей компактные образования – стробилы. У некоторых ископаемых форм плауновидных спорофиллы сидели на стебле вперемежку с вегетативными листьями, не образуя ни спороносных зон, ни стробилов.

Среди плауновидных есть равно - и разноспоровые растения, гаметофиты (заростки) которых, соответственно, либо обоеполые (т.е. на них образуются как мужские, так и женские половые клетки), либо однополые. Есть между ними и другие отличия. Заростки современных равноспоровых (представителей класса плауновых) созревают в течение 1–15 лет, достигая в длину от 2 до 20 мм. При этом они развиваются в подземных или полуподземных условиях, и питаются в значительной степени или исключительно за счет образования союза с почвенными грибами. Заростки разноспоровых плауновидных (к ним относятся все представители класса полушниковых) развиваются обычно в течение нескольких недель. Они вообще лишены хлорофилла и живут за счет питательных веществ, содержащихся в споре. Поэтому они очень мелкие и даже в зрелом виде лишь слегка выступают за пределы оболочки споры.

Половые органы, развивающиеся  на заростках плауновидных, представлены антеридиями, в которых развиваются сперматозоиды с двумя или многими жгутиками, и архегониями, в которых развиваются яйцеклетки. Для того чтобы сперматозоид мог достичь яйцеклетки, необходимо наличие капельно-жидкой воды.

Надо заметить, что для  того чтобы наблюдать эту фазу в цикле развития плаунов, как  и других высших споровых растений, нужно проявить наблюдательность и  терпение натуралиста-исследователя  – разыскать крошечные заростки под травяно-кустарничковым ярусом леса очень непросто.

Оплодотворенная яйцеклетка у плауновидных сразу же, не впадая в состояние покоя, развивается в растение нового бесполого поколения – спорофит (рис. 1).

Рис. 1. Чередование  поколений в жизненном цикле  плауна: а – гаметофит; б – спорофит

В современной флоре плауновидные представлены тремя семействами, распространёнными по всему земному шару: Lycopodiaceae — Плауновые, Selaginellaceae — Селагинелловые, Isoеtaceae — Полушниковые. В некоторых классификациях из плауновых выделяют отдельное — четвёртое — семейство Huperziaceae — Баранцовые. На территории Северного Кавказа встречаются представители семейств Lycopodiaceae и Selaginellaceae.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава III. Особенности экологии отдела Lycopodiophyta.

Современные плауновые широко распространены по земному шару, среди  них есть растения, живущие в условиях умеренной зоны и достигающие  тундры, субтропические и тропические. Подавляющее большинство из них  — растения наземные или эпифиты. Некоторые плауны ядовиты, и животные обычно их не едят.

Класс Isoetopsida—полушниковые, или шильниковые. Представлен только одним, главным образом тропическим, семейством Selaginellaceae, которое тоже состоит из одного рода Selaginella. По внешнему облику представители pода Selaginella очень похожи на миниатюрные плауны, но имеют несколько иное географическое распространение, являясь в основном обитателями тропических и субтропических областей. Практическое значение этого рода невелико. Тропические виды, особенно обладающие красивой листвой с голубоватым или металлическим оттенком, охотно разводят в оранжереях.

Семейство Lycopodiaceae — плауновые. Состоит из двух родов Lycopodium и Phylloglossum. Род Phylloglossum монотипный, распространен в Австралии, Новой Зеландии и Тасмании. Род Lycopodium значительно больше, его виды широко представлены от тундры до тропиков. В умеренной зоне ряд видов — обыкновенные лесные растения; наиболее обычны L. clavatum, плаун булавовидный, L. annotinum, плаун годичный, L. comlanatum, плаун сплюснутый.

Роль этих растений в природе  невелика, хотя в тропиках иногда они  образуют довольно крупные скопления. Но филогенетическое значение этой древней  группы высших растений, ведущей начало от риниофитов и сохранившей многие древние черты, очень велико. Некоторые виды, особенно оранжерейные, используются человеком как декоративные, есть растения, применяемые в медицине (в качестве кожных присыпок), иногда ядовитые, споры плаунов используются в металлургии. Споры этих растений, богатые жирными маслами, использовались в пиротехнике и технике (для обсыпки форм под фигурное литье).