Растения - хищники

АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА ЛИПЕЦКА

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКОЛА № 27

Индивидуальный проект

«Растения - хищники»

Выполнил ученик 6А класса

Болгова Ярослава Александровна

Липецк, 2023 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………...…. 3

ГЛАВА 1. Общие сведения о растениях-хищниках…………………………....4

1.1. Причины, по которым растения превратились в хищников…………….4

1.2. Общие сведения, классификация, механизмы ловли «добычи» ……….4

ГЛАВА 2. Характеристика и строение Венериной мухоловки (лат. Dionaea muscipula) …………………………………………………………………………7

2.1. Общая характеристика Венериной мухоловки…………………………….7

2.2. Строение Венериной мухоловки……………………………………………7

2.3. Особенности пищеварения и ловли «добычи» …………………………….9

ГЛАВА 3. Особенности ловли и переваривания насекомых Венериной мухоловкой с учетом разной «добычи»………………………………………..10

3.1. Ловля и переваривание муравьев………………………………………….10

3.2. Ловля и переваривание пауков…………………………………………….11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………14

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...15

ВВЕДЕНИЕ

Хищничество – форма взаимоотношений, при которой организм одного вида использует представителей другого вида в качестве источника пищи (убивая их). Хищничество широко распространено в природе, особенно в царстве животных.

Могут ли растения питаться живыми существами?

Есть ли среди растений хищники?

Хищные растения – это очень популярная тема. С одной стороны может показаться, что плотоядные растения – это жестокие хищники, которые заманивают бедных насекомых своей яркой окраской, после чего безжалостно пожирают их. На самом деле они вынуждены так поступать, чтобы выжить – обстоятельства таковы, что хищные растения изначально росли в местах, где качество почвы оставляет желать лучшего. Хищные растения поедают насекомых потому, что в почве, в которой они растут в природе, содержание питательных веществ находится на низком уровне.

В настоящее время данная группа растений еще недостаточно изучена. Многие люди привыкли считать растения неподвижными, скучными и неинтересными. Насекомоядные растения вошли в наш быт уже давно, но все же не получили широкое распространение. Насекомоядные растения могут приносить пользу человеку и его хозяйству. Поэтому расширить кругозор и узнать их особенности будет очень актуально.

Цель проекта: выявить особенности ловли и переваривания насекомых растением-хищником на примере Вене́риной мухоло́вки (лат. Dionaea muscipula).

Задачи проекта:

- Изучить научную литературу по растениям-хищникам.

- Изучить объект исследования.

- Изучить строение растения.

- Выявить особенности ловли и переваривания насекомых растением (длительность процесса пищеварения с учетом разной «добычи»).

Методы исследования: наблюдение, работа с микроскопом, фотографирование, видеосъемка.

Объект исследования: Вене́рина мухоло́вка (лат. Dionaea muscipula).

Гипотеза: сила сжимания створок ловушки Вене́риной мухоло́вки и длительность переваривания растением насекомых зависит от размера и активности «добычи».

По данному вопросу я изучила дополнительную литературу, интернет источники, а также провела наблюдение за растением.

ГЛАВА 1. Общие сведения о растениях-хищниках.

Причины, по которым растения превратились в хищников.

Растения-хищники живут на болотах, в стоячих водах, тропических лесах, и в местах с повышенной влажностью.

Постоянная повышенная влажность приводит к тому, что почва становится кислой. Поэтому рацион болотных растений крайне беден минеральными веществами, и они испытывают острый недостаток азота и фосфора. У растений нарушается обмен веществ, ослабевает синтез белка, и они плохо развиваются. Растения-хищники научились получать недостающее питание вне почвы. Каждый из них приспособился по-своему получать его для лучшего синтеза собственного белка, а значит, для развития и выживания.

Их эволюция длилась долгие годы и привела к необычным возможностям зеленых хищников. Все хищные растения ловят свою добычу с помощью видоизмененных листьев-ловушек, приманивая своих жертв яркой окраской, ароматом, сладкими выделениями. Жертвы, привлеченные яркой окраской и ароматным нектаром, садятся на растение, которое вырабатывает ферменты, растворяющие насекомых.

Общие сведения, классификация, механизмы ловли «добычи».

Хищные растения – настоящее цветочное чудо. В естественных условиях они обитают в местах, где в почве не достаёт питательных веществ, поэтому в процессе эволюции они выработали уникальный для растительного мира механизм выживания – ловлю и поедание живой добычи. Для большинства хищных растений «пищей» являются насекомые.

Хищных растений (насекомоядные растения и плотоядные растения) насчитывается около 600 видов из 19 семейств: их можно обнаружить в самых разных уголках нашей планеты. Большинство известных в настоящее время растений-хищников произрастает в Африке, Австралии и Южной Америке. Но не все хищные растения предпочитают влажный и жаркий тропический климат.

Учёные разделяют зелёных хищников на три группы:

Хватающие растения. Охотники действуют активно, хватают жертву без промедлений (венерина мухоловка – рис.1).

Рис. 1. Венерина мухоловка.

Приклеивающие. Группа хищников, которая приклеивают свою добычу (росянка, росолист, библис гигантский).

Рис. 2. Росянка.

Рис. 3. Росолист.

Рис. 3. Библис гигантский.

Просто ждущие. Это пассивные хищники. Они ждут, пока добыча сама заберётся в ловушку (саррацения, непентес, дарлингтония, альдрованда).

Рис.5. Саррацения.

Рис. 6. Непентес.

Рис. 7. Дарлингтония.

Рис. 8. Альдрованда.

Растения-хищники в основном используют 5 различных способов ловли добычи, при этом способ ловли не зависит от вида самого растения:

Емкости в форме кувшина — захватывают добычу при помощи свернутого листа, содержащий смесь пищеварительных ферментов.

Ловушки в виде листьев, покрытых липкой слизью.

Быстро схлопывающиеся листья.

Улавливатели в виде вакуумного пузыря, который засасывает жертву.

Капканы, в виде крабовой клешни, которые вынуждают жертву двигаться к пищеварительному органу с волосками, направленными внутрь.

ГЛАВА 2. Характеристика и строение Венериной мухоловки (лат. Dionaea muscipula).

2.1. Общая характеристика Венериной мухоловки.

Этот цветок впервые был найден в 1760 г, в это же время ему дали название Дионея в честь греческой богини, которая была матерью Афродиты (Венеры). Дионея (лат. Dionaea muscipula) — редкое и охраняемое растение семейства Росянковых, которое использует в пищу насекомых. Более известна как Венерина мухоловка. Латинское название (мышеловка) ученые объясняют ошибкой при описании вида.

В природе домом для хищника служат торфяные болота, расположенные в южной части Северной Америки.

Чтобы восполнить недостаток азота, растение отлавливает слизней, охотится за насекомыми. В основной рацион растения входят более крупные насекомые: жуки, мухи, муравьи и пауки. Был зафиксирован случай нахождения в ловушке мухоловки сколопендры. Переваривает растение пищу 5-14 дней, после капкан снова раскрывается и ожидает следующую жертву. В основном длительность переваривания зависит от температуры воздуха, а так же от размеров пойманного насекомого и от возраста ловушки. Капкан чернеет и отмирает после поимки двух или трех жертв (в редких случаях их количество достигает пяти-семи).

Осенью растение-хищник готовится к спячке, и до наступления весны не требует ни питания, ни особого освещения.

Венерина мухоловка входит в число комнатных растений, пользующихся повышенной популярностью. Ее выращивают цветоводы всего мира.

Рис.9. Венерина мухоловка в природе.

2.2. Строение Венериной мухоловки.

Высота взрослой дионеи — 10–15 сантиметров. На коротком луковицеобразном стебле располагается розетка из четырех–семи листиков. На его верхушке формируется соцветие щиток, состоящее из белых цветов (их диаметр — около сантиметра), издающих сладкий приятный аромат. В мае–июне можно увидеть цветонос.

Рис. 10. Венерина мухоловка.

Цветение продолжается один–два месяца. На высоком цветоносе начинают расти соцветия, состоящие из маленьких белых цветков. Продолжается цветение в течение нескольких недель.

Рис. 11. Формирование соцветия у Дионеи.

Рис. 12. Цветок Дионеи.

Листья Дионеи размером от трёх до семи сантиметров, длинные листья-ловушки обычно формируются после цветения. По краям листа - тонкие, слегка загнутые зубцы. Их количество достигает 16-20 штук на каждой половинке. Листья мухоловки сидят на широких длинных черешках и собраны у поверхности земли звёздочкой. Листья венериной мухоловки представляют собой «живые капканы».

Рис. 13. Ловушка Венериной мухоловки.

Нижняя сторона листьев служит для воздушного питания растения, верхняя же — ловчий орган. Он состоит из двух подвижных долек с острыми зубцами по краям. На поверхности каждой дольки расположены три длинных, упругих и чувствительных волоска. Насекомых привлекает яркая окраска внутренней поверхности листа и скапливающаяся на ней сладковатая жидкость.

2.3. Особенности пищеварения и ловли «добычи».

Когда дионея отцветет, на верхушках черешков вырастают ловушки (в длину вытягиваются на 8–15 сантиметров). Они образованы двумя зелеными створками, способными захлопываться. При ярком свете внутренние стенки приобретают красноватый окрас.

Кромки створок покрыты щетинками и обладают триггерами. Когда триггеры раздражаются, то ловушка захлопывается. В полости есть железы, функция которых — синтез нектара, служащего приманкой для насекомых. Когда жертва попадет в ловушку, начинает синтезироваться пищеварительный секрет.

Рис.14. Пищеварительный процесс Дионеи.

Ферменты, которые венерина мухоловка имеет на внутренней части листа, расщепляют насекомое. А затем его стенки поглощают полезные вещества. Когда заканчивается процесс переваривания (около 6-10 дней), ловушка открывается опять, ожидая новую жертву. От предыдущей остается лишь высохшая оболочка.

Иногда бывает так, что насекомое не задевает волоски – триггеры или задевает только один. В таком случае ловушка не захлопнется. Это необходимо для того, чтобы она не срабатывала по ошибке при попадании на нее капель воды и листьев.

Пищей хищнику в домашних условиях служат насекомые и пауки. Жертвы должны быть живыми (створки проявляют реакцию на движение) и небольшими (должны занимать не более трети внутреннего пространства ловушки, иначе створки не смогут закрыться).

Нельзя давать дионее жуков, покрытых твердым хитином, а также грызущих насекомых — из жертв они могут превратиться во вредителей и повредить ловушку. Категорически противопоказано кормление мясом, что приведет к появлению гнили и развитию заболеваний.

Хищник ест органику, только когда он голоден. При переедании дионея может заболеть. Поэтому кормят ее не чаще двух раз в месяц, каждый раз помещая пищу в разные ловушки.

Необходимо учитывать, что:

• большие насекомые перевариваются дольше, чем мелкие;

• в старых ловушках пищеварительные соки образуются медленнее, чем у молодых;

• в холоде процесс переваривания замедляется;

• не стоит лишний раз дразнить растение, прикасаясь к ловушке. Если створки будут часто закрываться, не получая белковую пищу, то они вскоре потеряют работоспособность и почернеют.

ГЛАВА 3. Особенности ловли и переваривания насекомых Венериной мухоловкой с учетом разной «добычи».

Как же влияет на процесс ловли и переваривания размер и вид насекомого, которым питается Венерина мухоловка?

Для ответа на данный вопрос я провела несколько опытов с использованием муравьев и пауков. Рассмотрим каждый из них.

Ловля и переваривание муравьев.

Для нашего исследования были пойманы муравьи в количестве 4 штук. Муравьи взяты из естественной среды (леса), среднего размера. Насекомые вели себя очень активно, а именно: быстро перемещались по цветочному горшку, листьям растения.

Исследование с использованием муравьев было начато 25 сентября 2021г.

Так как муравьи недостаточно крупные, «шустрые», срабатывание ловушки Венериной мухоловки не происходило. Когда муравьи пробегали внутри ловушки, створки не закрывались. Там, где все-таки сработал механизм ловли «добычи», муравьи выбирались сквозь волоски, т.к. не происходило плотное закрытие створок растения.

Для проведения дальнейшего исследования щетинки ловушки были специально затронуты мной, для плотного сжимания ловушки.

Период переваривания муравья занял у растения 7 дней. После полного процесса переваривания ловушка раскрылась, внутри мы можем пронаблюдать остатки от насекомых. Остатки муравьев были плоские, не совсем тонкие за счет твердой оболочки корпуса насекомых (рис. 15).

Рис. 15. Остатки муравья после переваривания Дионеей.

Ловля и переваривание пауков.

Для дальнейшего изучения влияния на процесс ловли и переваривания размеров насекомых, были проведены опыты с пауками.

Опыт 1.

Для исследования был пойман паук. Паук взят из естественной среды (лес), среднего размера (тельце длиной около 5 мм).

Исследование с пауком было начато 05 ноября 2021г.

Паук крупный, активный, быстро перемещался по растению, поэтому ловушка Дионеи сработала быстро, без внешних вмешательств. Внутри ловушки паук шевелился, чем заставлял цветок еще сильнее сжимать створки ловушки.

Период переваривания паука составил 10 дней. После полного переваривания внутри мы можем пронаблюдать остатки от насекомого - плоские, тонкие, очень сухие (при попытке вытащить ломаются) (рис. 16).

Рис. 16. Остатки паука после переваривания Венериной мухоловкой.

Опыт 2.

Для исследования был взят паук из естественной среды (подъезд дома), среднего размера (тельце длиной около 7 мм).

Исследование с пауком было начато 25 декабря 2021г.

Паук был достаточно крупный, активный, в связи с чем ловушка растения сработала моментально от первых шевелений насекомого. Паук активно двигался внутри ловушки, чем заставлял цветок еще сильнее сжимать створки ловушки.

Рис. 17. Ловушка растения сразу после срабатывания.

Рис. 18. Ловушка Дионеи после активных шевелений насекомого.

Период переваривания паука составил 12 дней. После полного переваривания насекомого мы наблюдаем следующее: остатки паука - плоские, очень тонкие, очень сухие (при попытке вытащить ломаются) (рис. 19).

Рис. 19. Остатки паука после Опыта 2.

Опыт 3.

Для дальнейшего опыта нам понадобился паук меньшего размера по сравнению с предыдущими и с меньшей активностью. Паук взят из естественной среды (квартира), небольшой размер (тельце длиной около 3-4 мм).

Исследование с пауком было начато 11 февраля 2022г.

Паук маленького размера, движения вялые, малоактивные, из-за этого створки растения не захлопывались. Ловушка закрылась только при посторонней помощи (шевеление волосков пинцетом с пауком). Из-за вялости паука внутри ловушки створки плотно не сжались.

Период переваривания паука составил 1 день, т.е. на следующий день от начала опыта створки раскрылись, где можно было увидеть остатки паука - объемные, высохшие, выпали из ловушки (рис. 20).

Рис. 20. Остатки паука после Опыта 3.

На примере проведенных опытов мы можем ясно увидеть зависимость скорости срабатывания ловушки Дионеи, длительность переваривания насекомых от размера и активности «добычи».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хищные растения – это не фантастика, а реальность! Распространены они по всему миру, в различной среде обитания.

Свои способности эти растения приобрели из-за того, что растут на торфяных, болотистых почвах, в песке, в прудах. Недостаток полезных веществ они компенсируют охотой. Все необходимые питательные вещества и микроэлементы они получают из пойманных насекомых, выделяя пищеварительный сок и растворяя жертву. То есть растения стали плотоядными не по своей воле, а потому, что не хватает минеральных удобрений и питательных веществ.

Целью моего проекта было выявление особенностей ловли и переваривания насекомых растением-хищником на примере Венериной мухоловки. Я считаю, что данная цель была достигнута, т.к. были исследованы теоретические материалы о растениях-хищниках, разнообразие механизмов ловли «добычи», тщательно изучено строение Венериной мухоловки, рассмотрены подробно несколько различных вариантов ловли и переваривания насекомых растением.

Моя гипотеза о взаимосвязи размеров и двигательной активности насекомых на силу сжимания створок ловушки Венериной мухоловки и длительность пищеварительного процесса подтвердилась.

Мое исследование позволило сделать главный вывод: чем крупнее и активнее насекомое, тем крепче сжимаются створки растения, и дольше длится процесс переваривания, а соответственно, больше питательных веществ поступает растению-хищнику. Более того, переваривание начинается только после стимуляции чувствительных волосков внутри самой ловушки.

Растения-хищники поедают насекомых исключительно для того, чтобы  выжить.

Хищные растения приобретают все большую популярность. И это не удивительно, ведь плотоядные растения — это поистине уникальное явление природы, которое можно наблюдать прямо у себя дома.

Растения-хищники — настоящее цветочное чудо!

Фин Е. Все о хищных растениях для самых любознательных. – Открытая книга, 2019. – 47с.

Григорьев Д. Ботаника. Энциклопедия «Все растения мира». – Konemann, 2007. – 1024с.

Венерина мухоловка. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://cyclowiki.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%BC%D1%83%D1%85%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0

Растениевод. Венерина мухоловка. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rastenievod.com/venerina-muholovka.html

Хищные растения. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://flowerrr.ru/xishhnye-rasteniya/

«Растения хищники». Сообщение [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://kratkoe.com/rasteniya-hishhniki-soobshhenie/