Учебный центр «Крисмас+»

ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПРОЯВЛЕНИЕ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ В ПРОЦЕССЕ ЦВЕТЕНИЯ НЕКОТОРЫХ РАСТЕНИЙ

Автор: Махновская Елена Андреевна, 11 кл.

школа №557 , лаборатория АИР, ЭБЦ «Крестовский остров»,

Руководители: Еремеева Е.Ю. к.п.н., Зайцева Е. Ю.

Многие растения подвержены влиянию циркадных (суточных) ритмов в процессе цветения. Еще Карл Линней создал цветочные часы на основе знаний о проявлении суточных ритмов у разных видов растений. Проявления циркадных ритмов у растений  изучались многими исследователями (Алехина Н.Д., 2005; Sweeney B.M., 1969; Young, M. W. & Kay, S. A. 2001 и др.). Однако влияние метеорологических условий на процесс цветения растений рассматривается вне связи с циркадными ритмами (Юсуфов А.Г., 1985). Сопоставление проявления циркадных ритмов и воздействия метеоусловий на процесс цветения растений представляет интерес для развивающейся науки антэкологии.

Цель работы: изучение проявления циркадных ритмов цветения некоторых видов растений при различных погодных условиях.

Задачи: изучить литературу об объектах исследования, разработать методику наблюдений, исследовать суточные ритмы цветения растений, зарегистрировать метеоусловия, сопоставить полученные данные, сформулировать выводы.

Объекты исследования: цикорий обыкновенный, осот полевой, одуванчик лекарственный, вьюнок полевой.

Методы исследования. С целью объективизации наблюдений использовался метод фото-фиксации. Цветки или соцветия изучаемых растений фотографировались каждые полчаса с 6 утр до 12 ночи. Температура воздуха измерялась с помощью термометра,  атмосферное давление - с помощью барометра. Другие  метеорологических данные получены на сайте gismeteo.ru.

Место и время проведения исследований. Наблюдения проводились с 21 июля по 6 августа  в окрестностях деревни Кривой Рог Почептского района Брянской области. Перед проведением исследования были отобраны основные местообитания, где произрастали изучаемые виды растений, и в каждом было заложено по 10 площадок для наблюдений.

Результаты исследования.

Данные о времени раскрытия и закрытия цветков или соцветий, полученные на различных площадках в разных типах местообитаний были усреднены и представлены в виде гистограмм и графиков. Ниже графические данные о приводятся выборочно.

1) Сопоставление времени раскрытия и закрытия цветков (соцветий) с метеорологическими условиями

На приведённых ниже гистограммах (Гистограмма 1,2) представлены состояния соцветий осота полевого в различное время суток. В таблице 2 представлены данные метеоусловий.

Таблица 2. Усредненные метеорологические показатели в дни наблюдений

При сравнении данных в таблице 2 и на гистограммах не  прослеживается зависимость между температурными показателями и состоянием соцветий осота полевого. Однако хорошо видно, что чем выше влажность воздуха, тем дольше соцветие открыто, а также чем облачней день, тем дольше соцветие открывается  и быстрей закрывается. Такая зависимость проявляется выявлена у всех наблюдавшихся видов растений.

2) Сопоставление показателей метеорологических и состояния соцветий в течение дня.

На графиках 1,2,3 представлены колебания времени циркадных ритмов всех наблюдавшихся нами видов растений, а также изменения температуры атмосферного воздуха и  влажности в течение 4 августа 2013 года.

При повышении температуры и при понижении влажности цветки и соцветия начинают раскрываться. При закрытии цветков и соцветий у всех растений температура воздуха остается неизменной. С увеличением влажности начинают закрываться только соцветия цикория обыкновенного. Остальные растения раскрывают свои цветки и соцветия при снижении влажности, но в процессе закрытия влажность начинает увеличиваться. Возможно, что цветки (соцветия)  данных растений чувствительны к незначительным изменениям влажности, которые не регистрируются приборами, и начинают закрывать свои цветки (соцветия) «предвосхищая» изменения влажности в ближайшем будущем.

3) Корреляционный анализ проявления циркадных ритмов в цветении растений и метеорологических параметров среды обитания

На примере вьюнка полевого рассмотрим проявление зависимости между степенью раскрытия его цветков и различными показателями метеоусловий в эти моменты времени. В таблице 2 представлены значения коэффициентов корреляции, рассчитанные между рядами значений, характеризующих состояние цветков вьюка и метеорологические условия. Данные представлены для нескольких дней наблюдений.

Таблица 2. Значение коэффициента корреляции rСпирмена для различных рядов значений (степени раскрытия-закрытия цветков вьюнка полевого и параметров состояния окружающей среды)

В паре «раскрытие цветков - температура атмосферного воздуха» прослеживается прямая зависимость (чем выше температура воздуха, тем больше раскрыт цветок). В паре «закрытие цветков – влажность воздуха» прослеживается зависимость, но отрицательная (чем выше влажность, тем в большей степени цветок закрыт). В остальных парах параметров значение коэффициента колеблются.

Выводы.

1. Анализ полученных нами данных позволяет предположить, что проявление циркадных ритмов в процессе цветения растений в целом подвержено влиянию таких факторов среды, как температура, влажность и облачность, так как:

• выявлена положительная корреляция между степенью раскрытия цветков (или соцветий) и температурой воздуха;

• период раскрытия цветка и (соцветия) и время его полного раскрытия имеет прямую зависимость  от влажности воздуха;

• прослеживается зависимость между временем раскрывания и закрывания цветков и облачностью: в облачную погоду наблюдаемый временной промежуток раскрывания цветков (соцветий) в среднем длиннее, а временной промежуток  закрывания цветков (соцветий)  в среднем короче.

2. Можно предположить, что растение реагирует  на изменение метеоусловий раньше, чем изменяются сам погодные условия,  и мы не всегда можем выявить связь между степенью раскрытия цветка (соцветия) и изменением каких-либо показателей метеоусловий, если они изменяются быстро.

3. Воздействие погодных условий следует рассматривать в совокупности, а для уточнения влияния конкретных факторов среды на проявление циркадных ритмов имеет смысл закладывать опыты в искусственных условиях.

Литература:

1. Алехина Н. Д. и др. Физиология растений. М.: Издательский центр «Академия», 2005.

2. Юсуфов А.Г. Лекции по эволюционной физиологии растений: Учеб. Пособие для студ. ун-тов по спец. «Биология».  М.: Высш. шк.,  1985.

3. Sweeney B.M. Rhytmic phenomena in plants. London, N.-Y., 1969.

4. Young, M. W. & Kay, S. A. Time zones: a comparative genetics of circadian clocks. Nat Rev Genet 2, 702-15 (2001).

См. также

Учебное оборудование производства ЗАО «Крисмас+» для проведения комплексной оценки состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников IX Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»