Почему численность сов определяется урожаем сосновых шишек
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 18.09.2024
Для каждого человека, животного или растения воздух является незаменимой частью жизни, ведь именно благодаря ему в организмах происходят процессы развития и метаболизма. Воздух - совокупность различных газов и водяного пара. Количество водяных паров в атмосфере для человека имеет такое же важное значение как температура и атмосферное давление. Водяной пар образуется в результате испарения воды с поверхностей океанов, морей, рек, озер и т.д. Влажность воздуха определяется количеством водяного пара, она оказывает влияние на погоду, самочувствие человека и его общее физическое состояние, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусства, книг. Поэтому крайне необходимо отслеживать влажность воздуха, уметь измерить ее. Для измерения влажности воздуха существует специальный прибор – гигрометр.
Но оказывается, природа обладает собственным измерительным прибором влажности воздуха. Это обыкновенная сосновая шишка.
Цель исследования: выявить, как сосновая шишка реагирует на изменение погоды.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучить литературу по теме исследования.
2. Экспериментальным путём доказать, что сосновая шишка может реагировать на изменение влажности.
3. Изготовить самодельный прибор - гигрометр из шишки сосны.
4. Провести наблюдения за работой изготовленного гигрометра.
5. Сделать выводы по результатам исследования.
Погода и климат являются важными условиями для обитания человека, поскольку они оказывают большое влияние на его жизнь. Человек не в силах менять погоду под собственные предпочтения, но он может спрогнозировать ее. Еще с давних лет люди были обеспокоены точным прогнозированием погодных условий. В ходе длительных наблюдений был установлен ряд взаимосвязанных процессов между отдельными атмосферными явлениями. К примеру, во время роста атмосферного давления - влажность воздуха падает, температура воздуха становится выше в летний период, а в зимний - ниже. И, наоборот, при падении атмосферного давления, заметен рост влажности воздуха, а температура летом понижается, зимой - повышается. Сформировалось множество примет о погоде, которые обычно представляют собой краткие правила. Такие правила можно встретить и в римских и в древнегреческих источниках. Греки для прогнозирования погоды пользовались особыми календарями, высеченными на каменных дощечках, которые указывали средний характер погоды для каждого дня и назывались парапегмы. Ориентируясь по ним, люди выходили на рыбную ловлю, на охоту, отправлялись в дальнее плавание, проводили сельскохозяйственные работы.
На сегодняшний день проблема прогнозирования погоды стоит не теряет своей актуальности. Ведь правильное прогнозирование погоды может позволить скорректировать планы в разных сферах жизни: от посевной кампании или планирования авиаперелетов и выходов в море и возможностью, в целях безопасности, отмены рейсов из-за непогоды до житейских проблем как одеться по погоде и стоит ли, выходя из дома прихватить с собой зонт, чтобы не попасть под дождь. Для прогнозирования погоды используются разные приборы: термометры, чтобы определить температуру, барометры для измерения атмосферного давления, гигрометры, чтобы определить влажность воздуха. Однако, даже при помощи этих приборов не всегда точно можно предсказать все изменения погоды.
Занимательный факт - в природе некоторые растения и животные выступают в качестве живых барометров и гигрометров. Например, даже при чистом небе муравьи закрывают все входы в муравейник, предчувствуя дождь, а крабы и раки - выползают на сушу, стрекозы, в свою очередь, низко летают стайками. Многие растения перед дождем способны изменять положение и форму ветвей, стеблей и листьев (луговой клевер), закрывают свои лепестки (ноготки и мальвы, чистотел, мокрица), начинают издавать сильный аромат с целью привлечь больше насекомых до дождя (акация, сирень).
Одним из видов таких растений являются хвойные деревья, а точнее их плоды-шишки. Их особенность заключается в том, что с увеличением влажности (и, следовательно, с приближением плохой погоды) веточки опускаются вдоль ствола, а с ее уменьшением (улучшением погоды) поднимаются вверх. У раскрытых шишек сосны, перед дождем чешуйки приподнимаются, и шишка закрывается, а в ясную погоду чешуйки вновь раскрываются.
Сосновая шишка имеет округлую форму, покрытую чешуйками, внутри содержатся семена. Природа так задумала, чтобы в наиболее подходящий момент шишки раскрылись: когда воздух теплый и сухой, шишка раскрывает свои чешуйки и семена высыпаются , е сли же идет дождь и холодно, то чешуйки шишек плотно сжимаются, не давая семенам выпасть и сгнить. Данное поведение связано с тем, что семена способны прорасти лишь при сухой и теплой погоде. Именно эта особенность сосновой шишки завоевала ей репутацию одного из наиболее надежных предсказателей погоды – самодельного гигрометра.
С целью убедиться, что сосновая шишка является природным гигрометром был проведен ряд экспериментов:
Чтобы выявить при каких условиях раскрываются шишки, треть собранных шишек была помещена в тёплое место (под батарею), другая часть - на подоконник, оставшиеся шишки располагались в холодном месте (на балконе).
В самом тёплом месте (под батареей) шишки раскрылись за 2 дня; на подоконнике за неделю, в холодном месте - не раскрылись.
В ходе эксперимента было установлено: благоприятными условиями для раскрытия шишки оказалось самое теплое место, следовательно, чем теплее - тем быстрее шишки раскрываются.
Эксперимент, доказывающий способность шишки реагировать на изменение влажности.
Изучая литературу и проводя наблюдения, было выявлено, что на сухих шишках чешуйки широко растопырены в разные стороны. Чем суше воздух и почва, тем сильнее растопыриваются чешуи шишки, образуя с осью шишки угол в 90° и больше.
С целью убедиться, что сосновая шишка действительно реагирует на изменение влажности, были произведены следующие действия. Сухая раскрытая шишка была погружена в жидкость .
В течение 1 часа 40 минут ш ишка полностью закрылась.
Затем закрытая шишка была помещена на подоконник.
Шишка, оставленная в теплом место для высыхания, раскрыла свои чешуи приблизительно через 17 часов 35 минут. Раскрытие чешуи закрытой шишки требует значительно больше времени, чем её закрытие. Внешний вид раскрытой и закрытой шишки совершенно разный.
На основании результатов проведённого эксперимента можно сделать следующий вывод: сосновая шишка действительно реагирует на изменения влажности. Следовательно, сосновая шишка реагирует на изменения погодных условий, так как влажность является одной из ключевых характеристик погоды
Данное физическое свойство как раз и используется в гигрометрах. Гигрометр – это прибор для определения влажности воздуха окружающей среды.
П о результатам наблюдений можно отметить, что самодельный гигрометр действительно справляется со своей функцией - реагирует на изменение влажности. Наступление сухой погоды при помощи самодельного гигрометра из шишки сосны прогнозировать сложнее, так как на раскрытие шишки уходит гораздо больше времени.
Таким образом на основании проделанной работы были получены следующие выводы.
1. Вопросом прогнозирования погоды люди занимаются давно, используя для этого специальные физические приборы и народные приметы.
2. Экспериментальным путём было доказано, что сосновая шишка способна реагировать на изменение влажности.
3. Используя самодельный гигрометр из сосновой шишки, можно точно предсказывать выпадение осадков. Прогнозировать сухую погоду этим способом не совсем удобно.
В заключение хочется подметить практическую значимость исследования. Действительно, специалисты предсказывают погоду, используя разные физические приборы – гигрометры, термометры, барометры. В наше время метеорологические сводки доступны на каждом шагу, однако, в случае необходимости, погода может быть спрогнозирована самостоятельно при помощи природного гигрометра, например, из простой сосновой шишки.
Н. ЗАМЯТИНА (Ботанический сад лекарственных растений).
У многих хвойных шишки гроздями свисают вниз. Но среди хвойных есть и такие, у которых шишки, словно свечи, смотрят вверх. На рисунке вверху — шишка псевдотсуги, внизу — шишка пихты.
Часто путают тую и кипарисовик. Легче всего различать эти два растения по шишкам. У туи шишки продолговатые, со слегка отогнутыми кончиками, а у кипарисовика они мелкие, округлые, с шипиками в центре чешуек. На рисунке — ветка кипарисовика с шишкой.
Довольно крупные светло-бурые шишки (длиной до 13 см) у сосны сибирской, более известной под названием кедра сибирского или сосны кедровой.
У гигантского дерева секвойи шишки необычно мелкие — меньше 2,5 см в диаметре. Вырастают они лишь на кончиках веток.
Мужские шишки сосны обыкновенной напоминают небольшие, собранные в свечи горошинки светло-желтого цвета.
Шишечки-малютки, едва видимые простым глазом, превращаются во взрослые деревянистые шишки. На фото — шишки сосен: гималайской веймутовой (1), пинии (2), Сабины (3), Роксбурга (4), пицундской (5), черной (6), веймутовой (7).
По продолжительности жизни гигантские секвойи уступают лишь остистым соснам — прожить они могут до 4000 лет.
Почти у всех хвойных образуются шишки, но размер и форма их весьма различны. На фото — шишки: лиственницы европейской (1), секвойядендрона гигантского (2), псевдотсуги Мейзенса (3), кипариса вечнозеленого (4), секвойи вечнозеленой (5), туи западной (6).
Различают шишки муж-ские и женские. Мужские шишки у большинства хвойных одинаковы. Это небольшие колоски, чаще всего желтые или красные, появляющиеся у молодых побегов. Располагаются они по одному у основания отдельных хвоинок или образуют длинные колосья из нескольких десятков отдельных колосков. Зрелые колоски раскрываются, выбрасывая огромное количество пыльцы, которая переносится ветром. Для того чтобы пыльцевые зерна дольше держались в воздухе, они часто имеют выросты оболочек. У сосны на каждом пыльцевом зерне два больших воздушных мешка, которые позволяют зернам пролетать десятки километров. Если в то время, когда цветет сосна, идет дождь, пыльца оседает на землю и образует по краям луж широкую желтовато-серую кайму. Увидеть ее на лужах можно даже в центре Москвы, за многие километры от ближайших сосновых лесов.
Оболочки пыльцевых зерен очень устойчивы во внешней среде, поэтому пыльца может сохраняться в почве чрезвычайно долго. Так, пыльца сосны была найдена даже в отложениях юрского периода, а остатки растений семейства сосновых — в слоях давностью 300 миллионов лет.
Сразу после высыпания пыльцы мужские шишки опадают.
Молодые женские шишечки обычно мелкие, чешуйки у них мягкие, иногда ярко окрашенные. Так, у канад-ской ели они карминно-розовые, а у разных видов лиственниц — от белесовато-розовых до пурпурно-фиолетовых. У сосен шишки чаще всего зеленые или коричневатые. Окраска нужна всем им не для привлечения насекомых, а чтобы лучше поглощать тепло, что очень важно для растений сурового климата.
Так что такое шишка? Устроена она довольно сложно. Шишка имеет ось, на которой по спирали располагаются два типа чешуй: кроющие и семенные. Чешуи могут быть как тонкими и кожистыми — у елей, лиственниц, так и толстыми, деревянистыми — у сосен и кипарисов. Растут чешуи всегда парами: семенная под кроющей.
У некоторых видов кроющие чешуи хорошо заметны и имеют крупные зубчики. Иногда кроющие чешуи развиваются неправильно, и на их месте вырастают почти нормальные хвоинки. Самые заметные кроющие чешуи у псевдотсуги Мейзенса и пихт. У пихты ветвистой эти чешуи, торчащие во все стороны, почти равны по длине диаметру шишки. Из-за такого внешнего вида шишка становится похожей на взъерошенного дикобраза.
У основания семенной чешуи находятся семяпочки, из них после опыления вырастают семена. Семяпочки лежат открыто, никаких приспособлений для защиты их от неблагоприятных условий нет, вот почему и относят хвойные к классу голосеменных.
Долгое время ботаники не могли определить, как образовались шишки. Оказалось, что шишки — это бывшие ветки, кроющие чешуи — бывшие листья, а семенные чешуи — видоизмененные веточки. У всех цветковых растений лепестки и другие части цветка образуются только изменившимися листьями. Так что шишки никак нельзя считать ни цветами, ни плодами.
Количество чешуй у разных видов шишек различно. Их может быть от нескольких десятков — особенно у крупных шишек сосен, пихт и кедров — до нескольких штук — у сосны съедобной или тсуги. Так, у туи шишки имеют всего 5—7 чешуек и не достигают в размере даже сантиметра. Очень мало чешуек (от 4 до 6) у кипариса крупноплодного, хотя шишка у него размером с сосновую. Интересно, что у кипариса на семенной чешуе не две семяпочки, как у большинства хвойных, а до 15, столько же и семян.
Долго созревают шишки настоящих кедров, обычно им требуется 3—4 года. Довольно крупные и очень прочные шишки сосны Банкса раскрываются лишь через 5—6 лет и после вылета семян пустыми остаются на ветках. Во время лесных пожаров, когда сгорает дерево, эти шишки лишь слегка обугливаются и растрескиваются, освобождая весь многолетний запас семян. Они быстро всходят на светлых и удобренных золой гарях.
Шишки наших елей и сосен обычно начинают растрескиваться в начале марта. В это время в лесу при сухой солнечной погоде можно часто увидеть, как опадают семена. У большинства хвойных они имеют пленчатые крылья, которые позволяют им держаться в воздухе и переноситься ветром, вращаясь, как пропеллеры.
Но не все семена крылаты. Так, у кедровой сосны семена, которые мы обычно называем кедровыми орешками, слишком тяжелы, чтобы летать. Еще крупнее семена у итальянской сосны пинии, а у араукарии они достигают в длину 5 сантиметров. Переносятся такие семена мелкими животными и птицами, которые запасают их на зиму.
Хвойные не только древнейшие деревья нашей планеты, но и одни из самых крупных. Довольно часто бывают выше 100 метров растущие в Калифорнии секвойи вечнозеленые. Самый же крупный вид — секвойядендрон гигантский достигает 132 метров в высоту и уступает только эвкалипту, максимальная высота которого 152 метра.
Поражает и толщина хвойных деревьев, уступают они только баобабам. Так, самое толстое из хвойных — таксодиум мексиканский, или мамонтовое дерево, может достигать в толщину 16 метров. Растет он во влажных местах, часто стоит прямо в воде, за что называют его болотным кипарисом. Максимальная толщина другого дерева — секвойядендрона — 12 метров. Некоторые его экземпляры достигают возраста более 3000 лет, а по мнению некоторых ученых, и 4000 лет. Но все рекорды долгожительства побивает сосна, которая так и называется — долговечная. В США, в штате Восточная Невада, нашли экземпляр сосны, возраст которой 4900 лет! Уже во времена строительства пирамиды Хеопса это было дерево солидного возраста — более 200 лет. Вероятно, так же стар и крупнейший в мире тис, растущий в Брейберне (Англия). Диаметр его ствола около 5,7 метра. По сравнению с секвойядендроном это немного, но годичный прирост тиса в толщину очень редко превышает 1 миллиметр, так что возраст брейбернского тиса около 4800 лет, что не намного уступает знаменитой сосне. А выросло старейшее дерево планеты из семечка, выпавшего из сосновой шишки.
Читайте в любое время
Первыми семенными растениями были ныне вымершие семенные папоротники, они дали начало голосеменным растениям. Голосеменные — это древние семенные растения, находящиеся на пути биологического прогресса. Появились они на Земле свыше 350 млн. лет назад, задолго до возникновения покрытосеменных. Ученые считают, что голосеменные произошли от древних разноспоровых семенных папоротников, которые не дожили до наших дней. Отпечатки семенных папоротников находят в глубоких слоях земной коры.
Строение ветки сосны
Строение женской шишки сосны
Весной на верхушках молодых побегов можно увидеть маленькие красноватые шишки. Это женские шишки. Женская шишка состоит из оси, или стержень, на котором располагаются чешуи. На чешуях женских шишек ничем не защищённые, как голые (отсюда название — голосеменные), лежат семязачатки, в каждом из них образуется яйцеклетка.
Строение женской шишки сосны
Строение мужской шишки сосны
На тех же ветках, на которых расположены женские, находятся и мужские шишки. Они располагаются не на верхушке молодого побега, а у их основания. Мужские шишки мелкие, овальные, жёлтые и собраны в тесные группы.
Строение мужской шишки сосны
Каждая мужская шишка состоит из оси, на которой также расположены чешуйки. На нижней стороне каждой чешуйке по два пыльцевых мешочка, в которых созревает пыльца — совокупность пылинок, в которых позже образуются мужские половые клетки — спермии.
Строение зрелой шишки сосны
Оплодотворение у сосны происходит через год после попадания пыльцы на женские шишки. А высыпаются семена ещё через полгода, в конце зимы. К этому времени зрелая женская шишка становится бурого цвета и достигает 4-6 см.
Строение зрелой шишки сосны
Когда чешуи зрелой женской шишки раздвигаются, становится видно, что семена лежат попарно на верхней стороне чешуй, у их основания. Семена лежат, открыто, голо. Каждое семя сосны снабжено прозрачным пленчатым крылышком, обеспечивающее перенесение его ветром.
Процесс опыления и оплодотворения у сосны. (Цикл развития)
Размножение: половое — семенами.
Размножение осуществляется в два этапа: процесс опыления и процесс оплодотворения.
Цикл развития голосеменных
Процесс опыления
- Пыльца оседает на семязачатки женской шишки.
- Пыльца проникает внутрь семязачатка через пыльцевход.
- Чешуи смыкаются и склеиваются смолой.
- Подготовка к оплодотворению.
- Пыльца, прорастая, образует спермии и пыльцевую трубку.
Процесс оплодотворения
Оплодотворение происходит в семязачатке через 12 месяцев после опыления.
- Спермий сливается с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота.
- Из зиготы развивается зародыш.
- Из всего семязачатка — семя.
Шишка растёт и постепенно одревесневает, цвет её становится бурым. Следующей зимой шишки раскрываются и семена высыпаются. Они могут долго находиться в состоянии покоя и прорастают только в благоприятных условиях.
Очень своеобразно выглядят проростки сосны, когда они только что появились из семени. Это маленькие растеньица, у которых стебелек короче спички и не толще обыкновенной швейной иглы. На верхушке стебелька — пучок лучеобразно расходящихся во все стороны очень тонких иголочек-семядолей. Их у сосны не одна и не две, как у цветковых растений, а гораздо больше — от 4 до 7.
Проросток семени сосны
Таким образом, растения, относящиеся к отделу голосеменных, отличаются от всех остальных растений тем, что производят семена. Внутреннее оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка и появление семени — главные биологические преимущества семенных растений, давшие им возможность приспособиться к наземным условиям и достигнуть более высокого развития, чем бессемянные высшие растения.
Когда шишки извлекают из сушильного шкафа начинается процесс выбивания семян из раскрывшихся шишек на лоток. Далее происходит очищение семян от крылаток методом перетирания в хлопчато-бумажном мешке. Очищенные семена высыпают на сито и просеивают. Чистые семена взвешивают и определяют процент выхода семян из шишек по формуле. Норма выхода семян из шишек сосны обыкновенной должна быть не ниже 1%.
Наибольший показатель выхода семян из шишек у Моршанского лесхоза Тамбовской области 1,4%. У остальных лесхозов процент выхода варьируется от 0,8% до 1,3%.
Читайте также: