Аквариум в школе

Махлин Марк Давидович

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ

Покрытосеменные — наиболее высокоорганизованные растения на земном шаре. Наиболее характерно для них наличие цветка, в завязи которого укрыты семяпочки. После оплодотворения из завязи развивается плод с семенами внутри. Способность к видообразованию у покрытосеменных очень хорошая. Поэтому среди покрытосеменных много видов водных растений, чрезвычайно интересных по своим биологическим особенностям.

Общие экологические признаки различных видов водных растений появляются в результате естественного отбора. Основные средства приспособленности растений к современным условиям жизни в воде: 1) рассечение листовых пластинок на мелкие нитевидные доли, что обеспечивает растению увеличение поверхности при поглощении световых лучей, кислорода, углекислого газа, минеральных солей; 2) сильное развитие аэрокамер в связи с недостаточным количеством воздуха в воде, что уменьшает также плотность растения, способствующую

вертикальному положению в воде и вынесению на поверхность воды листьев и цветков; 3) отсутствие устьиц за исключением верхней поверхности плавающих листьев, так как газообмен происходит через всю поверхность водных растений; 4) слабое развитие кутикулы, утратившей свою защитную функцию; 5) слабое развитие корневой системы или отсутствие ее, так как функцию поглощения воды и растворенных в ней солей выполняет вся поверхность растения; 6) отсутствие сосудов в связи с утратой необходимости проводить воду и минеральные соли, что связано с поглощением их любой частью растения (характерно только для полностью погруженных растений); 7) частичная редукция механической ткани в связи с большей, чем воздушная среда, плотностью воды; механическая ткань сохраняется только в центральных частях стебля в виде тяжей, которые позволяют растению испытывать натяжение, противостоять движению воды; 8) частичное или полное отсутствие дифференциации ткани листа на губчатую и столбчатую, что связано с недостаточным проникновением света даже на небольшую глубину; 9) сравнительно быстрый рост водных растений, благоприятные условия для которого обеспечиваются водной средой; 10) способность к вегетативному размножению намного большая, чем у наземных видов, что позволяет водным растениям выживать в сложных условиях обитания в водной среде; 11) выделение поверхностью слизи, что уменьшает трение органов друг о друга, предохраняет ткани от выщелачивания, защищает зимующие почки от охлаждения и спасает на некоторое время растения от высыхания при • понижении уровня воды. Все эти общие черты приспособленности в той или иной степени можно наблюдать у аквариумных цветковых растений.

Вместе с тем водные растения отличаются друг от друга и видовыми приспособительными признаками. Например, некоторые виды рдестов могут существовать только при связи с тремя средами — водой, почвой и атмосферой. Роголистник живет без почвы, при соприкосновении с атмосферой погибает, и ему достаточно только водной среды.

По отношению к почве, воде и атмосфере водные растения можно разделить на несколько экологических групп: 1. Жизнедеятельность происходит в основном в толще воды. 2. Необходимые условия жизни вида — вода и атмосфера. 3. Растения связаны только с водой и почвой. 4. Растения нуждаются в почве, воде и атмосфере (укоренены на дне, листья плавающие). 5. Растения частично возвышаются над водой, будучи укорененными в почве.

Рис. 6. Элодея канадская

К первой группе растений относятся элодея канадская, элодея зубчатая, роголистник темно-зеленый, пузырчатка обыкновенная, альдрованда пузырчатая, ряска трехдольная.

Элодея канадская принадлежит к семейству водокрасовых (рис. 6). Родина — пресные водоемы Америки. В XIX в. этот вид спонтанно акклиматизировался в Англии, а затем в Европе.

Элодея канадская быстро освоила водоемы нового ареала, вытеснив многие аборигенные растения. За быстрое распространение этот вид получил название «водяная чума». В Европу попали только женские экземпляры растения (оно двудомное), позднейшие попытки целенаправленно акклиматизировать мужские экземпляры эффектов не дали, так как пригодные для обитания экологические ниши уже были заняты женскими растениями. Поэтому быстрое распространение элодеи обеспечивалось исключительно вегетативным размножением. В настоящее время элодея канадская широко распространена в водоемах европейской части СССР, а в последнее десятилетие все чаще встречается и в Сибири, например в Ангаре, в районе Иркутска.

Листья элодеи собраны в мутовки по 3 — 4, мелкие, обычно длиной 7 — 12 мм, продолговатые, по краям мелкозубчатые (это заметно только в лупу). Стебель тонкий, ломкий, длиной 40 — 60 см, ближе к поверхности воды ветвится. Цветки образуются в пазухах верхних листьев на тонкой и длинной трубке, похожей на цветоножку: у них три белых лепестка. Корневая система развита слабо, ассимиляция идет всей поверхностью растения. В природе встречается в прудах, тихих заводях речек и озер, предпочитает слабопроточные воды. В некоторых водоемах (Московская область) образует большую сырую биомассу—более 4 кг на 1 м2.

Заросли элодеи населены огромным количеством беспозвоночных пресных вод и охотно посещаются рыбами. Эти же заросли служат субстратом для икры рыб, среди ветвей элодеи первое время прячутся и кормятся стаи мальков. Растения употребляются в пищу многочисленными водными обитателями, в том числе карповыми рыбами, окунем, ондатрой. Но есть интересные наблюдения, в результате которых установлено, что прудовик обыкновенный использует в пищу 40 видов высших растений, а элодею канадскую отвергает даже при сильном голоде.

Пищевая ценность элодеи очень высока: белков она содержит более 18 %, жира — около 3 %. Каротин, содержащийся в элодее, превращается в организме животных в витамин А. Элодею используют и на корм скоту с различными кормовыми добавками. Заготавливается высушиванием, силосованием; из нее приготовляют витаминную муку. При избытке растений или при расчистке водоемов употребляется как зеленое удобрение.

При сборе элодеи на экскурсии следует обратить внимание на серый налет, обычно покрывающий листья и стебли растений. Чем выше жесткость воды природного водоема, тем больше на листьях налета. Это осадок соли кальция СаСО3, выделенный растением в процессе ассимиляционной деятельности. Световой период фотосинтетического процесса связан с поглощением растворенного в воде углекислого газа. Когда его в воде недостаточно, растения начинают вырабатывать углекислый газ из гидрокарбоната кальция:

Са(НСО3)2 = СО2

потребляется

растениями

+ H2O + CaCO3

выпадает

в осадок

Ночью, когда растения не поглощают углекислый газ, он снова накапливается в водоеме в результате дыхания растений и животных, и при взаимодействии углекислого газа с нерастворимым в воде карбонатом кальция (CaCO3) образуется угольная кислота (H2CO3). В кислой среде карбонат кальция превращается в гидрокарбонат Са(НСО3)2, т. е. реакция идет в обратном направлении. Заросли элодеи могут вызвать ночью замор — удушье рыб в результате бурного обратного процесса реакции к появления избытка углекислоты в воде.

Осенью элодея образует зимующие почки, которые опускаются на дно и пережидают зиму в состоянии покоя. Иногда внезапные холода осенью или на мелководье вызывают вмерзание неопавших почек и стеблей в лед. Куски льда с вмерзшими частицами элодеи следует поместить в холодную воду и оттаивать в прохладном помещении (быстрое оттаивание в теплой воде вызовет гибель растения). Затем оттаявшие стебли и почки элодеи выставляют на солнечное окно или освещают электролампами. Вскоре почки трогаются в рост. Перезимовавшие в природе веточки элодеи хорошо и быстро разрастаются в аквариумах. При многолетнем содержании в аквариуме элодея постепенно мельчает, замедляет рост. Для содержания в школьном аквариуме следует рекомендовать более красивый и легко разрастающийся в искусственных водоемах вид элодеи из Аргентины — элодею зубчатую*, или эгерию. Зубчатая элодея — тропическое растение, не имеет сезонных циклов и растет в аквариумах круглый год, легко размножается вегетативно. Стебли длинные, более толстые, ярко-зеленые. Заостренные на концах ланцетовидные листья собраны в мутовки, которые расположены тем чаще на стебле, чем ярче освещение. Длина листьев до 15 мм, стебли достигают в длину 2 м. Хорошо растет при температуре воды от 16 до 30°С, у поверхности воды стебли обильно ветвятся. Растение очень ломкое, большое количество обломков стеблей выделяет в воду сок, который содержит, по-видимому, ядовитые вещества (улитки это растение не едят). Элодея зубчатая может свободно располагаться в толще воды и при этом хорошо себя чувствовать, но аквариум выглядит красивее, если элодея посажена пучками стеблей. При посадке нужно прижать их нижние концы камнем.

* Элодея зубчатая выделена в самостоятельный род эгерия.

Корни у элодеи немногочисленные, в виде отдельных белых неветвящихся нитей, функция которых — закрепление растения на субстрате. Функцию поглощения выполняет вся поверхность тела.

Элодея используется в курсе ботаники и общей биологии для рассмотрения пластид при большом увеличении микроскопа. Это округло-овальной формы образования зеленого цвета. В теме «Лист» используют элодею для демонстрации мутовчатого расположения листьев, тем более что среди комнатных растений, используемых при изучении листорасположения, очень редко встречаются растения с мутовчатым расположением листьев. При изучении вегетативного размножения растений на уроке можно использовать результаты опыта, поставленного в уголке живой природы.

С этой целью за месяц до урока надо отрезать и поместить в хорошо освещенный сосуд верхушки стебля, черенок стебля снизу, часть стебля с двумя мутовками, часть стебля с одной мутовкой, отрезок стебля между мутовками. За месяц от этих отрезков (кроме последнего) начинают расти новые стебельки.

Рис. 7. Роголистник темно-зеленый

Роголистник темно-зеленый (семейство роголистные) — одно из самых распространенных растений в пресных водоемах нашей страны и представляет исключительный интерес как пример полной адаптации к водной среде (рис. 7). Роголистник — единственное из наших водных растений, цветущее под водой. Как и другие растения этой группы, роголистник утратил тесную связь с почвой, корней у него нет. Изредка можно наблюдать отходящие от стеблей белые неветвящиеся нити, но они представляют собой видоизмененные ветки, играющие роль якоря.