Контрольные вопросы к летней экскурсии на луг
Что такое луговой биогеоценоз?
По каким признакам классифицируются луга? Типы лугов?
Какие растения образуют ассоциации лугов?
Какие причины являются исходными для формирования лугового фитоценоза?
Какие экологические условия определяют фитоценозы суходольных и пойменных лугов?
Каковы особенности увлажнения почв в различных профилях луга?
Какие злаки относятся к плотнокустовым, рыхлокустовым и корневищным?
Каким образом определяется продуктивность луга?
Какие растения относятся к охраняемым?
Какие растения обеспечивают полезные свойства луга?
Каково влияние человека на фитоценоз луга?
Экскурсия на болото
Цели и задачи: 1) выявить экологические факторы фитоценоза торфяного болота; 2) определить и изучить флористический состав фитоценоза торфяного болота; 3) описать морфологические, биологические и анатомические особенности растений торфяного болота; 4) изучить взаимосвязь экологических факторов и живых организмов на торфяном болоте; 5) определить влияние антропогенного фактора на видовой состав и состояние болота.
Оборудование: гербарная папка с газетами, копалка, саперная лопатка, термометр, блокнот с привязанной на шнурке карандашом, карманная лупа привязанная на шнурке, полиэтиленовый пакет, линейка, запас этикеток.
Болотами называют участки суши (или ландшафты), характеризующиеся избыточным увлажнением сточными или проточными водами, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества – торфа. Торф и является обычно субстратом, в котором живут растения болота.
Болото – понятие не столько ботаническое, сколько географическое, ландшафтное. Для болот характерны определенные типы растительности со своеобразными жизненными формами растений и определенными условиями их существования. Таким образом, болотами, в широком значении этого слова, называются особые растительные сообщества, связанные с постоянно избыточным увлажнением.
Растительность болот является внезональной, так как нигде не образует своей зоны, а возникает в соответствующих условиях в разных природных зонах.
Непременным условием образования болот является постоянная (или ненадолго прерывающаяся) избыточная влажность. В природных условиях она создается в силу различных причин. Одна из причин избыточной увлажненности и образования болота состоит в особенностях рельефа – наличии низин, куда стекают воды осадков и грунтовые. На равнинных территориях отсутствие стока тоже ведет к застою воды и образованию болота. Причиной застоя воды близ поверхности могут быть также свойства почвы и подстилающих ее пород: плотные, непромокаемые для воды субстраты (глина), водоупорные слои известняков и т.д.
Постоянное избыточное увлажнение обуславливает многие особенности среды, в которой живут растения. Это недостаточность кислорода, более низкая, чем на окружающей территории, температура, сниженная активность микроорганизмов – все эти условия и приводят к образованию торфа.
Образование болот в природе может протекать двумя путями: 1) заиление и зарастание водоемов; 2) повышение влажности и заболачивание прежде сухого или умеренно влажного местообитания.
Болота, отличаясь избыточностью увлажнения, недостатком кислорода и сниженными температурами, могут быть очень различны по составу воды и субстрата. Болота могут быть очень богатые минеральными веществами и бедные ими, с кислой и нейтральной реакцией субстрата, который может состоять только из органических остатков или содержать и минеральные образования. В связи с этим и флористический состав сообществ болотной растительности различен.
По характеру увлажнения болота принято делить на низинные, переходные и верховые. Низинные болота возникают в местах выхода грунтовых вод и скопления осадков в пониженных местах. Переходные болота характеризуются ограниченным подтоком грунтовых вод или вод, стекающих с более высоких форм рельефа, в основном водоснабжение идет за счет атмосферных осадков. Они могут занимать в рельефе самое различное положение (от водораздела до низких речных долин). Поверхность их плоская. Чаще всего они расположены по окраинам верховых болот. Верховые болота – это местообитания, полностью отрезанные от поступления грунтовых вод, они увлажняются только атмосферными осадками; субстрат отличается более высокой кислотностью.
Низинные болота и болота переходного типа нередко получают вместе с натекающими сюда водами много минеральных частиц, субстрат бывает достаточно богат элементами минерального питания растений. В верховых болотах намыв минеральных частиц невозможен, субстрат в котором живут растения, составляет торф, бедный минеральными элементами, особенно солями азота.
Разный характер субстрата определяет различия во флористическом составе и облике болотных фитоценозов. По Цинзерлингу, можно выделить несколько типов болот, различающихся преобладающими жизненными формами растений и своим обликом. Это болота лесные, кустарниковые, травянистые, гидрофильно-моховые, сфагновые. В низинных условиях находятся болота лесного, кустарникового и травянистого типа. Гидрофильно-моховые и сфагновые болота бывают переходные и верховые.
Эдификаторами растительных сообществ низинных болот являются листопадные деревья – ольха черная (Alnus glutinosa) (рис.70), береза (Betula pubescens), кустарники – ивы, крупные
Рис. 70. Ольха черная (слева):
1 – веточка с мужскими (а) и женскими (б) сережками, 2, 3 – веточки с незрелыми и зрелыми плодами;
ольха серая (справа):
1 – веточка с мужскими (а) и женскими (б) сережками, 2 – веточка с листьями и женскими сережками, 3 – веточка со зрелыми плодами (шишки).
гидрофильные травы и мхи. Здесь можно встретить осоку пузырчатую (Carex visicaria) (рис.71), о. заостренную (C. acutiformis), о. дернистую (C. caespitosa), вейник сероватый (Calamagrostis canescens), манник водяной (Glyceria aquatica), тростник обыкновенный (Phragmites communis), череду поникшую (Bidens cernua), сабельник болотный (Comarum palustre), гpавилат речной (Geum rivale), виды ежеголовника. Часто встречается хвощ, а из мхов – кукушкин лен. Все растения низинных болот – типичные гигрофиты.
Рис. 71. Осока пузырчатая.
Значительное место в растительности переходных болот занимают сфагновые мхи, пушица (Eriophorum vaginatum), осоки; из кустарничков и кустарников – клюква (Oxycoccus palustris), голубика (Vaccinium uliginosum), багульник (Ledum palustre), болотный мирт (Chamaedaphne calyculata); из древесных пород – сосна (Pinus silvestris), береза пушистая (Betula pubescens).
На верховом болоте господствующим является сфагнум, который обильно разрастается и определяет условия существования для других растений. На сфагновом ковре могут обитать только те растения, которые способны, следуя ежегодно за ростом мха, выносить побеги на поверхность; в противном случае они окажутся погребенными в толще сфагнума. В сфагновых болотах растут на кочках зеленые мхи, пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum), осока топяная (Carex limosa) (рис. 72), о. шаровидная (C. globularis), шейхцерия болотная (Scheuchzeria palustris), росянка круглолистная (Drosera rotundifolia), сабельник болотный (Comarum palustre), вахта трехлистная (Menyanthes trifoliate), белокрыльник болотный (Calla palustris) и др., из кустарничков - болотный мирт (Chamaedaphne calyculata), багульник (Ledum palustre), клюква (Oxycoccus palustris), подбел (Andromeda polifolia). Кустарнички и кустарники могут быть весьма обильно представлены на верховых бо-
Рис.72. Осока топяная.
лотах и вместе со сфагновыми мхами придают своеобразие растительному сообществу. Человеку, впервые побывавшему на сфагновом болоте, увидевшему росянку, клюкву, особенно во время ее массового цветения, когда она создает розовый аспект на желто-зеленом фоне сфагнового ковра, экскурсия надолго остается в памяти.
Рассмотрим экологические особенности растений, составляющих сообщества болот, их приспособленность к специфическим условиям жизни.
На низинных болотах подземные органы растений могут находиться как в слое торфа, так и в минеральном грунте. На верховых болотах, где мощность торфа может достигать от 50 см до 12 м, растения полностью находятся в торфе, не соприкасаясь с минеральным грунтом: при быстром нарастании торфа они должны иметь приспособления к столь же быстрому наращиванию надземных частей – глубоко погребенные части постоянно отмирают. Образование новых придаточных корней на все более высоких уровнях характерно для пушицы, некоторых осок, болотных кустарничков, росянки и др. Во всех типах болот подземные части растений испытывают недостаток кислорода, поэтому для них характерно наличие воздушных полостей и ходов, рыхлое, губчатое строение паренхимных тканей надземных органов.
Вместе с тем в строении надземных органов многих болотных растений обнаруживаются черты ксероморфизма. Объясняется это рядом причин. Вследствие низкой теплопроводности моховой дернины и торфа вода болот долго сохраняет низкую температуру, что замедляет ее всасывание корнями растений; всасывание может задерживаться и вследствие бедности субстрата соединениями азота, и в результате общих нарушений обмена. Ксероморфные признаки обнаруживаются у некоторых болотных осок и злаков, что выражается в жесткости листьев, особенностях расположения на них устьиц, кутинизация эпидермиса и пр. Особенно ярко ксероморфный облик выражен у обитателей сфагновых болот – вересковых кустарников и кустарничков (багульник, подбел, кассандра и др.), пушицы влагалищной и некоторых других. Листья багульника болотного, например, имеют завернутые вниз края, а нижняя сторона листа, несущая устьица, сильно опушена. Листья клюквы, брусники, андромеды плотные и жесткие. Листья болотных растений приспособлены к минимальному испарению. Уменьшению испарения способствуют восковой налет, опушение. Ароматная атмосфера из эфирных масел вокруг багульника также способствует снижению испарения. Большинство кустарничков и кустарников сфагновых болот являются вечнозелеными. Говоря о приспособленности болотных растений к экономному расходованию запасов воды, нельзя обойти вниманием вереск и веронику, которые являются типичными обитателями не только сфагновых болот, но и сухих песчаных местообитаний сосновых боров.
Таким образом, ксероморфные признаки обитателей болот объясняются низкой температурой торфа сфагновых болот и бедностью минерального питания, особенно азотного и фосфорного, так как корни не могут поглощать воду из холодной почвы. Поэтому росянка круглолистная, способная подкармливаться насекомыми, не имеет ксероморфные признаки.
Сфагнум впитывает воду, как губка, потому что среди клеток составляющих его листья и поверхность стебля, имеются крупные пустые (мертвые) клетки, которые заполняются водой (рис. 73). Второй особенностью сфагнума является его способность ежегодно нарастать вверх своими боковыми побегами и таким образом увеличивать толщину мохового покрова. Кроме того, сфагнум обладает высокими антисептическими свойствами, которые препятствуют развитию бактерий гниения. Поэтому гниение растительных остатков происходит очень медленно, растительная масса уплотняется, темнеет, образуется торф. Если сжать сфагнум в руке, то из него, как из губки вытечет вода. Если погрузить руку в торфяной мох, то чувствуется, что температура понижается с увеличением глубины. Начинаем выкапывать небольшую, но глубокую яму, чтобы по мере углубления на 25, 30, 50 см измерять температуру. Если в воздухе +25оС, то на глубине 25 см температура может опустится до +10-12оС, а на глубине 50 см может дойти до +6оС. Такое резкое понижение температуры в глубине сфагновой толщи объясняется плохой теплопроводностью торфа. Посмотрев на срез ямы, легко убедиться, что почвы в обычном понимании здесь нет. Все растения укореняются или непосредственно, в сфагнуме еще живом, или отмирающем сфагнуме, бурого цвета. Торфяные болота характеризуются высокой степенью кислотности. В наших условиях лучше изучать наиболее типичные сфагновые болота, как сообщество, обладающее яркими и своеобразными чертами.
После обычного осмотра торфяного болота закладываются пробные площадки по 1 м2 для детального их описания. Для площадки выбираются участки таким образом, чтобы в результа те их описания создавалась полная картина видового состава болота и слагающих его организмов. При описании пробной площадки необходимо отметить микрорельеф, его основные черты: кочковатость, густота и средняя плотность кочек, имеются ли мочажины, ямы, их приблизительная глубина. При описании площадки нужно отмечать в каких условиях обитает каждый вид (например, на вершине кочки, «склоне» и т. д.), так как
Рис. 73. Мхи:
А – кукушкин лен: 1 – мужские растения, 2 – женские растения со спорангиями, 3 – коробочка со спорами; Б – сфвгнум, или торфяной мох: В – часть листа сфагнума: 1 – водоносная клетка, 2 – хлорофиллоносная клетка, 3 – утолщения оболочки, 4 – пора.
большая часть видов растений строго приурочена к определенным формам рельефа болота. Необходимо собирать растения для дальнейшего описания и обработки.
Схема учебного описания болота:
Тип болота……………………….
Местонахождение……………….
Микрорельеф……………………
Таблица 3
|
№№ пп |
Название растений |
Обилие |
Характер распростране- ния по микро-рельефу |
Фенофаза |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1. 1. 2. и т.д. 1. 2. и т.д. 1. 2. и т.д. 1. 2. и т.д. 1. 2.. |
Древесные растения
Кустарнички
Травянистые растения
Мхи
Лишайники |
|
|
|
На маршруте по болоту нужно заложить несколько пробных площадок, чтобы получить более полное представление о структуре фитоценоза. На одной площадке нужно лопаткой разрезать кочку вдоль до основания и зарисовать ее разрез. При этом легко убедиться, что обязательным условием возникновения кочек на болотах являются какие-нибудь плотные образования – пни, валуны, иногда растения. Рядом с кочкой необходимо сделать разрез торфяной толщи и отметить следующие признаки: 1) мощность растительного дерна; 2) чередование слоев торфа, их цвет, степень разложения органических остатков, структуру (грубо – или мелко волокнистая); степень влажности.
Цвет торфа может служить показателем его происхождения: сфагновый торф, в зависимости от разложения мха, имеет различные оттенки желтого, ржавого или коричневого цвета; гипновый торф – светло-бурый, на воздухе быстро чернеет; осоковый торф – желтый до коричневого, темнеющий на воздухе, содержит остатки корневищ и стеблей осоки, на вид – грубо волокнистый.
Из древесных пород на торфянике мы видим сосну, которая резко отличается от сосны, выросшей на почве. На болоте сосны низкие, мутовки ветвей близко расположены одна к другой. Это указывает на малый годичный прирост, и хвоя у болотной сосны короче. Это объясняется тем, что болотные почвы бедны минеральным питанием. На торфяниках с быстрым приростом сфагнума встречается своеобразная кустарниковая форма сосны, у которой на поверхности болота видны только молодые побеги покрытые молодой хвоей.
Багульник болотный (рис. 74) (Ledum palustre) (семейство вересковые) растет на кочках высотой до 30-50 см, иногда до 1 м; узнать его легко по рыжеватому войлоку волосков, покрывающих
Рис. 74. Багульник болотный
отхаркивающее молодые побеги и нижнюю поверхность листьев и специфичному одурманивающему запаху. Листья удлиненные, жесткие, загнутые на нижнюю сторону и зимуют живыми (зелеными). Цветет багульник весной; цветы мелкие, белые, собраны в крупные зонтики, обладают сильным запахом. Цветки имеют венчик из пяти свободных лепестков и пятизубчатую чашечку. Латинское название «ледум» произошло от греческого слова, считается, что древние греки добывали из растения смолу ладанум. Багульник – вечнозеленый кустарник, но к концу зимы остаются живыми только те листья, которые были под снежным покровом. Во всех надземных частях растения содержится много эфирного масла с одурманивающим запахом, поэтому над верховым болотом разносится резкий аромат. Особенно сильно пахнут цветки багульника. Длительное хождение по болоту в период цветения багульника может вызвать головокружение, сильную головную боль и даже обморочное состояние. На корнях багульника живет гриб, плотно оплетающий их поверхность. Все растение очень ядовито, но эфирное масло используется в медицине, парфюмерии. Молодые побеги багульника используются для приготовления лекарств от ушибов, ранений, кровотечений, ревматизма и как средство.
Следующий вечнозеленый кустарник – подбел многолистный (Andromeda polifolia) (рис. 75) (семейство вересковые), нижняя сторона листьев беловатая от воскового налета. Цветки подбела – ярко розовые, несколько напоминающие по форме цветки ландыша. В стеблях и листьях подбела много дубильных веществ. Научное название растение получило в честь мифической Андромеды. Листорасположение очередное, листья простые, короткочерешковые, с загнутыми вниз цельными краями и вдавленной серединой. Листовая пластинка продолговато-ланцетная, с верхней стороны блестящая, зеленая, снизу беловатая от воскового налета. Растение ядовитое, относится к охраняемым, так как раньше из него получали дубильные вещества и черную краску для домашнего ткачества.
Другой вечнозеленый кустарник, типичный для болота – кассандра (мирт болотный, вереск болотный, хамедафна) (Chamaedaphne calyculata) (семейство вересковые) до 1 м высо-ты . Стакрые ветви с серовато-бурой растрескивающейся корой,
Рис. 75. Подбел многолистный
молодые ветки и листья с округлыми ржавыми чешуйками, сидящими на тонких волосках. Листовые пластинки ланцетные, плотные, кожистые, по форме и размеру похожи на листья брусники, но в отличие от нее край листа болотного мирта слегка загнут. Характерная особенность листьев – очень мелкие беловатые чешуйки, рассеянные по их поверхности сверху и снизу. Лучше всего заметны чешуйки на молодых, едва распустившихся листьях. Побеги и листья этого года имеют рыжевато-бурое опушение. Прошлогодние листья более темные и кожистые.
Цветки собраны в кисть, цветет в мае, плоды – коробочки. Свое красивое название «кассандра» этот кустарник получил по имени дочери троянского царя Приама. Для скота растение ядовито. Побеги образуют придаточные корни.
На болоте много кустарников: клюква, брусника, черника, го-
лубика и др. Эти растения образуют сплошной ковер на кочках,
используя солнечное тепло.
Клюква обыкновенная (Vaccinium oxycoccus), семейство вересковые – вечнозеленый стелющийся кустарничек с длинными, тонкими нитевидными побегами и мелкими жесткими, кожистыми листьями (рис. 76). Листья живут 2-3 года, края загнуты книзу. Сверху лист блестящий, темно-зеленый, покрыт толстым слоем кутикулы. Цветет в мае – июне. Цветки светло-пурпуровые, розовые и каждый цветет более двух недель. Цветки правильные, до 1 см в диаметре с четырьмя лепестками, тычинок – 8, пестик - 1. Плод – красная ягода, размером с горошину, приятно кислая, содержит бензойную, хинную, лимонную,
Рис. 76. Клюква четырехлепестная.
аскорбиновую кислоты, что позволяет клюкву долго хранить в обычных условиях. Ягоды созревают поздней осенью и хорошо сохраняются под снегом до весны. Стебель клюквы с возрастом одревесневает, покрывается сверху пробкой и живет долго, как ветви дерева. У клюквы, как и у других кустарников болот, каждый побег образует придаточные корни, и деятельная часть корневой системы все время находится в верхних горизонтах мохового покрова. Клюква удивительно стойкое растение, переносит многонедельное затопление, потому, что на нижней стороне
клюквы симбиотируют с грибом, который помогает растению
добывать минеральное питание в бедной болотной массе.
Зрелые плоды клюквы имеют лекарственное значение: сок употребляют в качестве потогонного и укрепляющего средства, из него готовят сироп, экстракты, используемые в кондитерском производстве.
Голубика обыкновенная, гонобобель (пьяница) (Vaccinium uliginosum) (рис. 77) (семейство вересковые) свое название получила за цвет ягод и листьев, а пьяницей ее назвали за опьянение, вызванное большим количеством съеденных ягод. Кустарничек до 1 м высоты. Корневая система поверхностная (проникает не глубже 25 см). Веточки покрыты коричнево-бурой, или
Рис. 77. Голубика.
темно-серой корой. Листья очередные, длиной от 5 до 38 мм, обратнояйцевидные, на конце округлые, голые, сверху светло-зеленые, снизу сизоватые. Листья голубики живут только одно лето. Цветет в мае – июне. Плод – округлая ягода длиной до 12 мм, синеватая, с сизым налетом, внутри зеленовато-фиолетовой мякотью. Ягоды созревают в июле – августе, их употребляют в пищу. Листья и ягоды голубики покрыты восковым налетом, предохраняющим устьица от попадания в них воды. Корни симбиотируют с грибами.
Нормальное существование кустарничков на сфагновом болоте возможно благодаря способности их образовывать придаточные корни на полегающих побегах и создавать, таким образом, для молодых корневых систем лучшие условия для аэрации.
Абсолютное большинство древесных и травянистых растений болот живут в симбиозе с грибами, которые поселяются на корнях и реже на стелющихся побегах. Листья у всех кустарничков мелкие, жесткие, часто с завернутыми вниз краями, покрыты толстой кутикулой, восковым налетом.
На торфяных болотах встречаются много травянистых растений. Наиболее распространенными являются представители семейства осоковые. Из этого семейства на наших болотах наиболее ярко выделяется пушица. Все виды этого рода характеризуются большой высотой (до 120 см) и белыми кисточками волосков на концах генеративных побегов. Пушица начинает цвести под снегом, весной же мы видим уже плоды с длинными белыми волосками. При большом количестве пушицы издали поверхность болота кажется, покрытый сплошным белым покрывалом. Все растения обладают ксероморфной структурой: они серовато-зеленое с узкими свернутыми листовыми пластинками.
Пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum) (рис. 78), сем. осоковые (Cyperaceae) – многолетнее травянистое растение, образующее плотные дерновины или кочки. Стебли многочисленные, прямые, тупотрехгранные высотой 30-100 см. Листья узкие желобчато-трехгранные, по краю с мелкими шипами, влагалища длинные (до 12 см), разорванные. Колосочек одиночный, при плодах овальный или шаровидный, около 4 см в диаметре. Прицветные чешуи светло-серые. Орешки гладкие, сплюснуто 3-гранные. Цветет рано весной.
В народной медицине используется трава с плодами.
Пушица многоколосковая (Eriophorum polystachyon) (рис.79) – многолетнее травянистое растение с короткими ползучими корневищами. Стебли почти цилиндрические 20-70 см высотой. Листья линейные, сверху желобчатые, снизу килеватые, колоски 24-25 мм шириной. Прицветные чешуи буровато-серые. Цветет весной. С лечебной целью используют траву (стебли, листья, цветки.
Рис. 78. Пушица влагалищная.
А – общий вид, Б – обоеполый цветок.
Рис. 79. Пушица многоколосковая.
Пушица широколистная (Eriophorum latifolium) – многолетнее травянистое растение, образующее дерновины. Листья линейные, плоские, узколанцетные, заостренные на верхушке, по краю шереховатые, более или менее трехгранные. Влагалище нижних листьев сетчато-волокнистое, черно-бурое. Колоски скучены на вер-хушках с шереховатыми ножками. Цветки обоеполые, околоцветник из многочисленных щетинок, после цветения образующих пушистую кисть. Плоды сплюснутые, трехгранные орешки с пушистым хохолком. Цветет в мае.
С лечебной целью используется трава (стебли, листья, цветки), заготавливаемая во время созревания плодов (когда они об-
растают хохолками). Все три вида пушицы, в основном, исполь-
зуются в народной медицине.
На торфяных болотах встречаются практически все виды осоки. Наиболее часто – осока пузырчатая (Carex visicaria) , о. вздутая (C. rostrata), о. двудомная (С. dioica), о. плетевидная (C. chordorrhiza), о. лисья (C. vulpine), о. двутычиночная (C. diandra), о. сероватая (серо-зеленая) (C. canescens), о. дернистая (C. caespitosa), о. высокая (омская) (C. elata), о. черная (C. nigra) (рис. 80), о. топяная (C. limosa), о. заливная (C. irrigua) и др.
Рис. 80. Осока черная.
а- мешочек
В научной медицине используется осока мохнатая (Carex hirta), сем. осоковые (Cyperaceae) – многолетнее травянистое растение до 40 см высотой. Корневище длинное, ползучее. Стебель трехгранный, гладкий. Листья плоские, опушенные.
Тычиночные цветки собраны в 2-3 небольших, узких колоска. Нижние колоски на коротких, волосистых ножках, выходящих из влагалищ прицветных листьев. Плод – трехгранный орешек. Цветет в июне – августе.
С лечебной целью используют корневища с придаточными
корнями. Время сбора сентябрь – октябрь.
На сфагновых болотах растет вахта трехлистная, трилистник (Menyanthes trifoliata) (рис. 81), cемейство вахтовые (Menyanthaceae) – многолетнее длиннокорневищное растение с моноподиально нарастающими вегетативными побегами. В толще мха располагаются белые мясистые корневища с придаточными корнями, и красивые темно-зеленые листья на длинных черешках
Рис. 81. Вахта трехлистная
Название «трилистник» растение получило за строение своих листьев. На конце приподнимающихся побегов в конце мая, июне появляются беловато-розовые цветки, собранные в кисти. Чашечка пятизубчатая, лепестков – 5, сросшихся между собой. Цветки мохнатые внутри от большого количества волосков на лепестках похожих на звездочки. Тычинок в цветке – 5, пестик – 1. Цветки у вахты двух видов: в одних низкий столбик и длинные тычинки, в других высокий столбик, а тычинки расположены в самом низу трубки венчика. Такая разностолбчатось (гетеростилия) обеспечивает перекрестное опыление. В сырую и дождливую погоду цветки у вахты не раскрываются. Генеративный побег безлистный, занимает на вегетативном пазушное положение и заканчивается пирамидальной кистью. Цветет вахта в мае – июне. Плод – коробочка, вскрывающаяся двумя створками, созревает во второй половине лета.
Вахта трехлистная издревле используется как лекарственное растение, поэтому у нас в республике относится к охраняемым.
Белокрыльник болотный (Calla palustris) (рис. 82), семейство аронниковых (Araceae) – многолетнее длиннокорневищное растение, образует большие заросли на болоте, по берегам прудов, озер и играет большую роль в зарастании водоемов. Вегетативные побеги белокрыльника нарастают моноподиально, из верху-
Рис. 82. Белокрыльник болотный:
1 – общий вид, 2 – соцветие початок, п – покрывало.
шечной почки развертываются листья с крупными округлосердцевидными пластинками. Генеративные занимают боковое положение на вегетативном и заканчивается початком, окруженное белым кроющим листом. Цветки белокрыльника без околоцветника, расположены по спирали на оси соцветия. Каждый цветок имеет 6 тычинок, 1 пестик, состоящий из 3 плодолистиков. Плоды – ярко-красные, вместе образуют соплодие, которое в конце лета погружается в воду, семена, выступив из околоцветника, покрываются слизью. Ягоды белокрыльника распространяют птицы.
Белокрыльник – ядовитое растение, в сыром виде вызывает отравление крупного рогатого скота. Содержит глюкозид типа сапонина.
Самым высоким травянистым растением на торфяном болоте являются рогозы. На наших заволжских болотах встречаются рогоз широколистный (Typha latifolia) и рогоз узколистный (Typha angustifolia), семейство рогозовые (Typhaceae). Оба вида ошибочно в народе называют «камыш».
Рогоз широколистный (рис. 83) – изящное красивое растение до 2 м высоты. В почве находится толстое (до 3 см) ползучее корневище белого цвета, длиной до 60 см и более сантиметров.
Рис. 83. Рогоз.
В корневищах и других органах развита воздухоносная ткань, поэтому они похожи на губку в поперечном разрезе. Листья могут
достигать 2-3 м длины, имеют узкие воздушные каналы, хорошо заметные невооруженным глазом. На концах цветоносных побегов образуются соцветия, достигающие 10-30 см, причем мужские располагаются над женскими. Опыление происходит при помощи ветра. В период созревания семян – женские соцветия становятся очень декоративными – толстые, бархатистые шоколадного цвета, из-за этого население срезает их для зимних букетов. Семена рогоза тяжелее воды и падает на дно, поэтому кроме вегетативного (при помощи корневищ) размножения, рогоз быстро размножается и семенами, и заращивает мочажины, открытые водные пространства на болоте, способствуя их осушению. Из листьев рогоза плетут циновки, корзины (сумки) и другие поделки. Корневища богаты крахмалом и могут быть использованы в пищу в жаренном виде, а также на корм скоту. Молодые белые побеги отвариваются и используются вместо спаржи, которую они очень напоминают по вкусу. Из-за всех этих свойств растение в некоторых местах истребляется.
С лечебной целью используют корневища и листья. Листья рогоза заготавливают в период цветения, а корневища выкапывают в конце осени или в начале весны.
Рогоз узколистный похож на широколиственный, но высота его меньше – 100-200 см, листья уже (до 1 см), соцветия тоньше и короче, распространены и используются как рогоз широколистный. В качестве лекарственного сырья в народной медицине применяют корневища рогоза узколистного. Корневища в печеном виде употребляют в пищу.
Ежеголовник (рис. 84) – растение с узкими листьями и цветами, собранными в однополые шарообразные головки желтого цвета, мужские – вверху, женские (пестичные) зеленовато-коричневые внизу. Оба соцветия образованы огромным (100-150) количеством чешуйчатых цветков, либо с тремя тычинками, либо с 1 пестиком. В листьях и стеблях хорошо развита воздушная ткань. По окраинам наших болот встречается ежеголовник ветвистый (Sparganium ramosum) – пестичных головок 3-5, они расположены в пазухах листьев.
Рис. 84. Ежеголовник прямой.
а– пестичный цветок, б – тычиночный, в – соплодие, г – плод и семя.
На бедных азотом почвах торфяных болот некоторые растения приспособились получать азот за счет других организмов. К таким растениям относятся полупаразиты и растения – хищники. На заросших злаками и осоками берегах наших торфяников встречаются погремок большой и погремок малый, марьянник луговой. Эти зеленые растения ничем не отличаются от других
травянистых растений, но их корни превратились в присоски, которые внедряются (присасываются) в корни соседей и берут от них питательные вещества. Поэтому корневая система у растений полупаразитов развита слабо, уходит неглубоко в почву.
Погремок большой (Rhinanthus major), семейство норичниковые (Scrophulariaceae) – однолетнее растение до 20-60 см высотой (рис.66). Листья супротивные, продолговато-ланцетные, зубчатые. Цветы собраны в верхушечную кисть. Венчик желтый, двугубый. Верхняя губа сжата с боков, зубчики фиолетовые, чашечка с четырьмя зубцами, тычинок – 4, пестик – 1. Из верхней завязи образуется плоды, которые звучат в сухой чашечке на подобие погремушки.
Ядовит. С лечебной целью используются трава, листья. Семе-
на применяются при приготовлении фиолетовой краски. В медицине также используется трава погремка малого.
Мытник болотный, вшивка (Pedicularis palusris) (рис. 85), семейство норичниковые (Scrophulariaceae) – многолетнее травянистое растение до 30-40 см высотой. В почве корни-присоски, стебли слабоветвистые с очередными ажурными перистораздельными листьями темно-зеленого цвета. Цветет в июне-июле, венчик пурпурный или темно-розовый двугубый. Чашечка тоже двугубая сросшая, тычинок – 4, пестик – 1, завязь верхняя. В народе это растение известно давно, так как его отваром издавна выводили насекомых с домашних животных и человека. Научное название также происходит от слова «вошь». Все растение ядовито, скотом не поедается, но скошенное вместе с осокой и попавшее в сено может вызвать отравление скота.
Для лечебных целей используется трава мытника болотного (листья, цветки, стебли), заготавливаемая в период цветения.
Рис. 86. Мытник болотный.
а- цветок.
Еще более интересна росянка круглолистная (Drosera rotundifolia), семейство росянковых (Droseraceae), которая растет на поверхности торфяного болота (рис. 86). Это небольшое травянистое растение с розеткой прикорневых листьев. Листья длинночерешковые, округлая или слегка продолговатая пластинка листа покрыта с верхний стороны длинными красноватыми железистыми волосками. В начале июля росянка зацветает, выбрасывая длинный цветонос с мелкими белыми цветками.
Рис. 86. Росянка круглолистная:
1 – общий вид, 2 - пластинки листа с различным положением волосков.
Возьмем росянку в руки и рассмотрим в лупу ее листья. Видно, что поверхность листа покрыта волосками. На каждом волоске имеется капелька липкой жидкости, которая на солнце блестит, как роса. Сок, выделяемый волосками, переваривает попавшую на лист белковую пищу. Положим на лист маленькое насекомое – комара и будем наблюдать за движением волосков. Эти волоски не являются выростами эпидермы. Каждый волосок имеет свою проводящую систему, множество железистых клеток и с поверхности покрыт кожицей. Это удивительное растение заинтересова-
ло Ч. Дарвина и, ставя с росянкой ряд экспериментов, он установил, что росянке необходима животная пища. Питаясь насекомыми, росянка получает с белка недостающий ей азот. Можно кормить росянку разнообразной пищей: вареным яйцом, хлебом, мясом, выясняя, на какую пищу скорее сгибаются волоски, и какая пища быстрее усваивается. Для работы в лаборатории надо принести росянку вместе с мхом в корзинке или ботаническом ведре. Мох необходимо полить обильно болотной водой, чтобы росянка жила долго. Теперь посмотрим органы росянки, погруженные в мох. Осторожно освободив росянку из торфяного мха, увидим, что корневище росянки расположено почти вертикально, на корневище можно обнаружить остатки от розетки прошлых лет. Ежегодно торфяной мох нарастает своей верхушкой, и выживают только те растения, корневища которых подрастают, ежегодно выносят почку возобновления на поверхность сфагнума. Если посчитать старые розетки на корневищах росянки, можно определить не только ее возраст, но и толщину нарастания слоя на сфагновом болоте, определить средний ежегодный прирост сфагнума в данной местности.
Продолжая путь по болоту находим мочажины между кочками. В этих углублениях между кочками всегда стоит вода. Здесь растет одно из самых красивых растений болот – сабельник болотный, пятилистник, серебряк (Comarum palustre) (рис. 87), семейство розовых (Rosaceae).
Сабельник - многолетнее длиннокорневищное травянистое растение, которое быстро разрастается, занимая большие пространства. Корневище сабельника в течение нескольких лет растет при развертывании верхушечной почки моноподиально, оно ветвится, более старые участки корневища жесткие, деревянистые. Весной из верхушечной почки корневища развивается вегетативный побег, который в свою очередь также ветвится. Листья сложные с прилистниками, сверху темнозеленые, снизу серо-войлочные, чаще всего из пяти листочков, верхние тройчатые. Высота 30-100см. От вегетативного побега развиваются удлиненные генеративные побеги. Цветет в июне – июле. Цветки изумительной красоты, темно-красные, правильные, чашелистиков десять, они расположены в два круга и различные по форме – одни крупнее, другие мельче, все красные. 5 тычинок и пестиков много, тоже красные. Тычинки на фоне пурпурных лепест-
ков делают цветки очень яркими, заметными. Научное название
Рис. 87. Сабельник болотный
рода произошло от названия земляничного дерева, на которое сабельник похож. Плод – многоорешек на разросшемся к периоду плодоношения цветоложе. Из корневища сабельника получали красную краску. Все растение содержит дубильные вещества и используется в научной и народной медицине от расстройства желудка и кровотечении и т. д.
В древние времена молодые юноши зашивали цветы сабельника в одежду и клали в постель, чтобы приобрести доблесть и храбрость, не испугаться, видя врага. Из-за красоты цветов и лекарственных свойств во многих местах сабельник исчезает и становится редким.
По окраинам травянистых болот, на опушках, в светлых лесах некоторых типов сосняков-зеленомошников произрастает лапчатка прямостоячая (калган) (Potentilla erecta), семейство розоцветные (рис.88). Лапчатка прямостоячая – многолетнее растение с клубнеобразным, деревянистым коревищем 10-20 см. Стебли прямостоячие или приподнимающиеся, тонкие, хорошо облиственные, слабокоротковолосиситые. Прикорневые листья тройчатые, на длинных черешках, стеблевые сидячие, тройчатые с крупными прилистниками. Листья с обоих сторон прижатоволосистые. Цветки на длинных тонких цветоножках образуют соцветие – полузонтик. Околоцветник четырехчленный, что отличает этот вид от других лапчаток, и от большинства других розоцветных. Кроме чашечки, развито четырехчленное подчашие, листочки которого чередуются с чашелистиками, поэтому кажется, что чашечка восьмилистная. Лепестки золотисто-желтые, с выемками на верхушке. Плод – м ногоорешек, распадающийся на многочисленные плодики-орешки, окруженной неопадающей чашечкой. Размножается семенным путем.
Рис. 88. Лапчатка прямостоячая.
Корневище лапчатки прямостоячей используется в научной и народной медицине. Корневища лапчатки используются также в
пищевой промышленности как пряность при мариновании рыбных продуктов, приготовления напитков и т. д.
В конце экскурсии следует отметить, что видовой состав болотных растений довольно беден. Большинство встречающихся на болоте растений являются эндемиками болота. Эти растения отличаются малой конкурентной способностью, поэтому они вынуждены жить только на болотной почве, где они не могут быть вытеснены другими видами. Малочисленность видового состава растительности верховых болот объясняется бедностью
минерального питания и сильной увлажненностью торфа. Большинство кустарников и кустарничков являются вечнозелеными и характеризуются ярко выраженными ксероморфными чертами в строении листа, все они имеют плотные кожистые листья.
Болота – уникальные природные образования, естественные фабрики накопления органического вещества – торфа, за что их справедливо называют «кладовыми солнечной энергии». Велика роль болот как источников питания рек и аккумуляторов и регуляторов влаги в природе. Поэтому к осушению болот надо подходить с большой осторожностью. Не следует забывать о водоохранном значении сфагновых болот, необходимо учитывать противопожарную роль болотных массивов и их повышенную пожароопасность после осушения (лето 2010 г). В некоторых случаях осушение верховых болот даже вредно.
На болотах растут многочисленные лекарственные растения. На сфагновых болотах собирают ягоды клюквы, голубики, черники, брусники, которые используются в пищу, кондитерской и фармацевтической промышленности.
Задания и порядок работы.
Работа 1. Определение абиотических факторов биогеоценоза торфяного болота.
Изучить свойства болотных почв. Заложить почвенный шурф (до появления в нем воды), определить влажность почвы, цвет, механический состав, мощность почвенных слоев, глубину начала залегания торфяного пласта.
Измерить температуру почвы болота. Сделать замер температуры на поверхности почвы, затем выкопать ямки глубиной 5 см, 10 см, 15 см. Измерить температуру почвы и данные занести в таблицу. Сделать вывод об изменении температуры почвы с глубиной и как это влияет на жизненные условия растений.