Изучение темы "Растения и окружающая среда" в 5 классе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Тема «Растения и окружающая среда» - новая в программе по биологии V класса. В ней раскрываются взаимосвязи клеток, тканей и органов растения как целостного организма, устанавливаются его единство на разных уровнях организации (oт клетки до организма), связи между целостным организмом и средой обитания, освещаются факторы живой и неживой природы и связанные с деятельностью человека, рассматриваются взаимосвязи растений с факторами среды, приспособленность растений к совместному обитанию.

Содержание темы позволяет подвести учащихся к мировоззренческим выводам о целостности растительного организма, взаимосвязи живой и неживой природы.

Глава 1. Изучение темы «Растения и окружающая среда» в 5 классе

растение окружающая среда совместное обитание

Систематическая и целенаправленная работа по атеистическому воспитанию требует от учителя большого напряжения сил, постоянного внимания, много времени. Но многолетний опыт показывает, что такая работа приносит большую пользу, учащиеся приобретают атеистические взгляды, убеждения, учатся отстаивать научные позиции.

Усвоению основного содержания темы способствует реализация межпредметных связей в обучении: использование знаний о почве, воде, воздухе, о разнообразии растений на Земле (Природоведение, IV кл.); об удобрениях, свойствах почвы (Трудовое обучение, IV кл); о климате, его влиянии на распределение растительного и животного мира на Земле (География, V кл.); о строении и жизнедеятельности растений, их приспособленности к среде обитания (предшествующие темы курса биологии, V кл.).

При изучении темы с целью обобщения знаний о строении и функциях растительного организма следует повторно провести опыты по фотосинтезу и дыханию, использовать результаты проведенных на учебно-опытном участке опытов по выяснению влияния света, удобрений, полива на рост, развитие и урожай культурных растений; организовать работу с микропрепаратами для восстановления знаний о клеточном Строении растений. Важно использовать на уроках диафильмы «Растение -- целостный организм», «Сезонные изменения в жизни растений», кинофильмы «Растительная клетка», «Охрана растений», «Растительные сообщества».

На первом уроке -- «Растение -- целостный организм. Взаимосвязи клеток и тканей» -- основное внимание должно быть сосредоточено на обобщении, знаний о клетке как единице строения и жизнедеятельности растения, о взаимосвязях клеток, тканей, на формулировании вывода о клеточном строений и целостности растительного организма, о единстве растительного мира.

Урок целесообразно начать с актуализации знаний о клетке и клеточном строении растений. С этой целью демонстрируется кинофильм «Растительная клетка» (или второй фрагмент диафильма «Растение -- целостный организм»), на основе которого школьники выявляют различные типы клеток, тканей, общие черты в их строении, связи клеток и тканей между собой. Для этого перед демонстрацией кинофильма или диафильма учащимся предлагаются следующие вопросы и задания: какое строение имеет растительная клетка? Какие процессы жизнедеятельности протекают в ней? Каковы особенности строения клетки листа, стебля? Что общего в строении всех растительных клеток? Какие существуют связи между клетками листа? Назовите ткани растений, опишите их строение и значение. Выявите Связи между различными тканями.

Если нет возможности для использования кинофильма или диафильма, то можно организовать просмотр, микропрепаратов различных клеток и тканей под микроскопом и провести беседу с использованием рекомендуемых выше вопросов и заданий.

С целью приведения в систему знаний о растительных тканях учитель предлагает учащимся заполнить таблицу «Ткани растений»: занести в нее названия тканей, отметить особенности их строения и роль в организме. Затем дает школьникам задание: используя данные заполненной ими таблицы, установить связи между тканями, проявляющиеся в процессе питания растения. Учащиеся рассказывают, что клетки кожицы корня поглощают из почвы воду и минеральные вещества, которые по проводящей ткани поступают в листья. Этому способствует испарение воды через устьица покровной ткани листа. В фотосинтезирующей ткани вода и минеральные вещества используются на образование органических веществ, которые по проводящей ткани поступают во все органы растения. Таким образом, в процессе питания растения осуществляется связь между его тканями.

В заключение урока учащиеся с помощью учителя формулируют мировоззренческий вывод о том, что общие закономерности строения растений (их органов, тканей, клеток) и процессов жизнедеятельности свидетельствуют о родстве и единстве цветковых растений.

Урок второй-- «Растение -- целостный организм». Взаимосвязи органов растения» -- целесообразно начать с проверки знаний о клеточном строении растения. Затем, поставив перед учащимися задачу -- раскрыть связи между органами растения, учитель демонстрирует опыты по передвижению веществ по растению, убеждающие школьников в согласованной деятельности всех органов, их взаимосвязи. Поскольку связи между органами растения особенно четко проявляются при повреждении какого-либо органа, целесообразно предложить учащимся объяснить, почв' му в морозные зимы наблюдаются случаи гибели плодовых деревьев. Школьники обычно говорят о том, что зимой у растений могут повреждаться почки, кора, корни. В случае гибели корней нарушается процесс поглощения из почвы воды и минеральных веществ, необходимых для образования органических веществ, и в результате растение погибает. При сильном повреждении коры растение тоже может погибнуть, так как нарушается передвижение веществ из листьев к другим органам.

Анализ примеров позволяет школьникам сделать вывод о том, что все органы растения взаимосвязаны, что растение -- единый целостный организм.

Для закрепления знаний о взаимосвязи органов можно использовать фрагмент диафильма «Растение -- целостный организм» или провести беседу, обсудив в ней вопросы о процессах минерального питания и дыхания растений.

Урок третий -- «Взаимосвязь растений с факторами неживой природы» -- можно начать с обсуждения вопроса «Каковы связи растений с окружающей их средой?» Отвечая на этот вопрос, школьники указывают, что растения поглощают из среды воду, минеральные вещества, кислород, используют энергию света, в процессе дыхания выделяют в окружающую среду диоксид углерода, воду. В беседе, обобщая эти сведения, учащиеся приходят к выводу, что жизнь растений всецело зависит от окружающей среды: без нее растения не могли бы ни дышать, ни питаться, ни расти.

Учитель раскрывает содержание понятия среды обитания как совокупности условий, в которых растение произрастает. Затем предлагает учащимся вспомнить, что в природе окружает растения. Они называют воздух, почву, растения, животных. Учитель обобщает ответы и отмечает, что все перечисленные компоненты называют экологическими факторами среды, а науку, исследующую взаимоотношения организмов со средой, называют экологией. С целью систематизации знаний о факторах среды составляют схему «Факторы среды». (Учитель вычерчивает схему на доске, а учащиеся -- в тетрадях).

Далее учитель выясняет мнение школьников о взаимосвязях растительного организма и различных факторов среды. Он спрашивает: в любых ли условиях растения могут жить, развиваться, расти и воспроизводить потомство? Например, может ли одуванчик расти в водоеме, а кувшинка -- на суше? Обсуждая эти вопросы, учащиеся приходят к выводу, что растения разных видов произрастают в определенных условиях; Если по каким-либо причинам условия сильно изменяются, растения погибают. Человеку необходимо знать условия жизни дикорастущих растений, чтобы сохранить их, знать условия выращивания сельскохозяйственных растений, чтобы получать высокие урожаи.

Далее в процессе беседы на конкретных примерах выясняют влияние на растение различных факторов неживой природы: света, температуры, воды, воздуха. Так, учитель предлагает школьникам рассмотреть гербарные и живые растения бальзамина, кактуса, верблюжьей колючки, бегонии, клюквы, капусты, определить влаголюбивые и засухоустойчивые растения, выявить признаки приспособленности растений к недостатку влаги, обосновать необходимость воды для жизнедеятельности растений. В процессе беседы учащиеся подводятся к выводу о том, что вода необходима для прорастания семян, осуществления фотосинтеза, минерального питания, что испарение воды листьями служит защитой растения от перегрева, способствует передвижению воды и минеральных веществ по растению.

Примерно в таком же плане рассматривается значение света, температуры, воздуха для жизни растений.

В связи с выяснением влияния факторов неживой природы на растения устанавливают также их зависимость от этих факторов, сезонные изменения в жизни растений. Учитель предлагает учащимся вспомнить, как меняются осенью температура, влажность, освещенность, и как на эти изменения реагируют растения. Школьники указывают, что осенью понижается температура воздуха, часто идут затяжные дожди, день становится коротким. У цветковых растений осенью созревают плоды и семена, рост почти прекращается, изменяется окраска листьев, они опадают; у ряда травянистых растений отмирает надземная часть.

Поскольку тема «Растения и окружающая среда» изучается в весеннее время, следует предложить школьникам составить характеристику факторов неживой природы весной и выявить изменения в жизни растений. Учащиеся обычно указывают, что весной повышается температура, тает снег, длиннее становится день. В ответ на эти изменения факторов неживой природы у деревьев начинается сокодвижение, распускаются листья, зацветают ветроопыляемые растения.

Затем рассматривается вопрос о влиянии растений на природную среду: на почву, воздух, животных. В беседе отмечают обогащение воздуха кислородом и поглощение растениями диоксида углерода в процессе фотосинтеза, повышение влажности воздуха, смягчение температуры благодаря испарению воды растениями. Указывают также на то; что мощные деревья, кустарники снижают скорость ветра, задерживают снег на полях. Корни растений скрепляют почву в оврагах и на склонах, что защищает ее от смыва водой, распыления ветром. Отмершие части растений обогащают почву органическими веществами. В конце беседы формулируют вывод о том, что растения оказывают значительное воздействие на окружающую среду, изменяют ее.

На четвертом уроке -- «Взаимосвязи растений с факторами живой природы» -- вначале выясняется влияние животных на растения. Учащимся известно из курса природоведения, из повседневной жизни, что многие животные питаются растениями. Для конкретизации этого положения учитель приводит ряд примеров. Так, он сообщает, что лось летом съедает за сутки до 30--40 кг разнообразной растительной пищи, -зимой -- около 1,0 кг побегов и коры, ежедневно объедает около 300--400 деревьев и кустарников. При этом бывает, что объеденные и поврежденные ветки засыхают, а согнутые деревца обгрызают зайцы, полевки. Огромный вред наносят растениям некоторые насекомые. Саранча, колорадский жук, гусеницы бабочки капустницы, непарного шелкопряда, различные цветоеды поедают листья, цветки и другие органы растения.

Можно рассказать учащимся о вредителях яблонь -- бабочке-плодожорке, медянице, цветоеде, о том, что бороться с ними можно, посадив под яблонями серую горькую полынь и садовую пижму, запах которых отпугивает бабочек. (Разумеется, примеры учитель выбирает по своему усмотрению, в зависимости от конкретных условий.)

Далее учащимся предлагается назвать примеры положительного влияния животных на растения. Школьникам хорошо известно, что пчелы и другие насекомые опыляют растения, многие птицы и млекопитающие способствуют распространению плодов и семян, благодаря жизнедеятельности некоторых животных, обитающих в почве, улучшается структура почвы, повышается ее плодородие и т. д.

Затем выясняют роль растений в жизни животных. Учащиеся отмечают, что растения служат средой обитания, убежищем для животных. Птицы строят на деревьях, кустарниках, в траве гнезда, белки живут в дуплах деревьев, многие животные питаются растениями, их семенами, плодами, листьями, корой.

На следующем этапе урока обсуждают вопрос «Влияют ли растения друг на друга?» Учащиеся вспоминают, что при совместном произрастании растения затеняют друг друга, одни служат опорой для других, между растущими рядом растениями идет борьба за свет, влагу, питательные вещества. Учитель сообщает, что некоторые растения выделяют вещества, положительно либо отрицательно влияющие на другие растения. Так, выделяемые грецким орехом вещества отрицательно влияют на томаты, картофель, люцерну, яблони. Эвкалипты угнетают травянистые растения. Учитель демонстрирует вазу с букетом из тюльпанов и нарциссов и обращает внимание на то, что тюльпаны увяли под действием веществ, выделяемых нарциссами.

Важно сосредоточить внимание школьников на положительном влиянии растений друг на друга. Учитель указывает, что ель и лиственница, дуб и липа хорошо уживаются вместе, выделяемые ими вещества оказывают положительное влияние друг на друга.

В заключение урока в короткой беседе обобщается изученный материал и школьники делают выводы о том, что растения занимают определенное место в природе, тесно связаны с другими живыми организмами, играют в их жизни большую роль.

Пятый урок -- «Использование знаний о взаимосвязи растений в практике» -- посвящается решению задач практического характера: определению условий, агротехнических мероприятий, обеспечивающих повышение урожайности культурных растений.

Рассмотрение материала можно начать с постановки проблемного вопроса: какие знания о жизнедеятельности растений необходимо использовать в практике для получения высоких урожаев культурных растений?

Для подведения учащихся к обоснованным ответам на этот вопрос демонстрируются результаты и заслушиваются отчеты школьников о проведенных на учебно-опытном участке опытах по выяснению влияния подкормки, полива, температуры и освещенности на рост и развитие растений.

Учащиеся рассматривают растения фасоли, томатов и других культур, выросшие на удобренной почве, при нормальном поливе, хорошем освещении, и растения, выросшие без подкормки, при недостаточном поливе, на затененном участке. Ребята выявляют различия и делают выводы о зависимости роста и развития растений от условий окружающей среды, о том, что улучшение условий жизни ведет к усилению роста и развития растений, к повышению урожая.

Затем учитель сосредоточивает внимание на рассмотрении агроприемов, используемых в практике выращивания растений. Так, он показывает, как надо пикировать растения, и просит объяснить биологическое значение этого приема. Учащиеся указывают на прекращение роста главного корня в длину, что способствует отрастанию боковых корней, размещению их в верхнем плодородном слое почвы, отчего улучшается питание растения и увеличивается урожай.

По заданию учителя школьники (на комнатных растениях) проводят рыхление почвы, окучивание и объясняют значение этих агроприемов. Они отмечают увеличение поступлении воздуха к корням, улучшение их дыхания, более мощное развитие придаточных корней, за счет чего увеличивается площадь питания растений и повышается их урожайность.

Затем учитель предлагает объяснить, почему ежегодно ранней весной в садах, скверах и парках подрезают деревья и кустарники. Используя знания о росте растений, учащиеся обосновывают прием обрезки деревьев, отмечая, что она улучшает рост боковых побегов.

Далее в беседе выясняют, как можно обеспечить население городов зеленым луком, свежими огурцами, салатом и другими овощами в течение всего года. Школьники говорят о необходимости выращивания растений в теплицах, где можно регулировать освещение, минеральное питание, влажность, содержание диоксида углерода и тем самым улучшать условия роста растений, повышать интенсивность фотосинтеза, что обеспечивает получение высоких урожаев.

Ответы учащихся можно дополнить, сообщив им, что за счет увеличения содержания диоксида углерода в теплицах удается повысить урожайность помидоров и огурцов в 2 раза, моркови и салата -- в 6 раз.

Беседа завершается формулированием следующих выводов:

При выращивании растений необходимо учитывать, что они связаны со средой обитания.

На рост и урожай растений влияют температура воздуха и почвы, содержание в почве воды, минеральных веществ, кислорода, освещенность и другие факторы.

При выращивании растений надо учитывать их потребность во влаге, минеральных веществах, кислороде и своевременно поливать и подкармливать их, рыхлить почву и выпалывать сорняки, уничтожать вредителей. Применение этих агроприемов позволяет получать высокие урожаи культурных растений.

Урок шестой -- «Приспособленность растений к жизни в сообществе» -- целесообразно начать с восстановления знаний учащихся о взаимном влиянии растений, связи их с окружающей средой. На этой основе учитель предлагает учащимся вспомнить о своих наблюдениях на экскурсии в природу и описать среду обитания какого-либо растения. В беседе учащиеся подводятся к выводу, что растения чаще всего произрастают не поодиночке, а группами, образуют скопления -- сообщества. Однако вместе могут расти не любые растения, а только те, которые нуждаются в сходных условиях, в течение длительного' исторического развития приспособились к совместному обитанию.

Для выявления приспособленности растений к совместному Произрастанию организуется просмотр кинофильма «Растительные сообщества». Перед его демонстрацией учащиеся получают вопросы, которые нацеливают их на усвоение главных положений. В последующей беседе учащиеся, отвечая на вопросы к фильму, указывают, что приспособленность растений к совместному обитанию: выражается в ярусном расположении надземных и подземных органов растений, в разных сроках цветения, способах опыления, симбиозе и др.

Учитель предлагает школьникам раскрыть значение этих приспособлений, используя самодельную схему ярусного расположения растений лиственного леса или таблицу «Биоценоз дубравы» (из серии таблиц по общей биологии), гербарные экземпляры светолюбивых и теневыносливых растений. Помогая учащимся установить значение ярусности в лесу, учитель предлагает вначале объяснить, почему в лиственном лесу Можно выделить пять и более ярусов, а в еловом -- только два. Поиск ответа на данный вопрос позволяет учащимся понять, какое большое значение имеет свет в жизни растений, и установить, что ярусное расположение дает возможность всем растениям использовать свет.

В ходе беседы выясняют также приспособительное, значение неодновременного развития растений, разных сроков цветения и способов опыления. Так, учащиеся раскрывают значение раннего (до распускания листьев) цветения опыляемых с помощью ветра растений верхнего яруса -- орешника, дуба, а также некоторых травянистых растений, например подснежника, устанавливают значение яркой окраски цветков растений, цветущих позднее и опыляемых с помощью насекомых (купальница европейская, лютики, ландыш майский, майник двулистный и др.).

Далее в беседе, раскрывают значение такого приспособления, как использование одними растениями других в качестве опоры. Учащиеся с помощью учителя устанавливают, что растения со слабым полегающим стеблем, тем или иным путем опираясь на другие растения цепляясь усиками, (обвиваясь вокруг стеблей), поднимаются вверх и выносят свои листья к свету.

Затем учитель останавливается на значении для совместного обитания корневых или листовых выделений, приводит примеры: выделения корневых систем еловых деревьев угнетают травянистые растения; корни бузины выделяют вещества, отрицательно действующие на развитие многих древесных растений. Обсуждая это явление, учитель подводит школьников к выводу о том, что свойство растений выделять вещества, губительные для другой растительности, имеет приспособительное значение: оно обеспечивает выживаемость данных растений в сообществе.

В беседе необходимо уделить внимание выяснению взаимосвязей растений и грибов. Можно предложить учащимся ответить на вопрос: существуют ли связи между растениями и грибами? Обсуждение этого вопроса позволяет сформулировать вывод: в природе между растениями и многими грибами (белые, маслята, подосиновики, подберезовики и др.) сформировались взаимно полезные связи. Важно отметить, что эту особенность взаимоотношений грибов и деревьев учитывает человек при посадке лесозащитных полос, заселяя их соответствующими грибами.

Следует также остановиться на таком приспособлении растений к совместному обитанию, как питание одних растений за счет других. Учитель демонстрирует рисунки с изображением петрова креста и повилики и сообщает о том, что растения, питающиеся готовыми органическими веществами, высасывая их из других растений, как правило, лишены хлоропластов и не имеют зеленой окраски. К таким растениям относятся, например, петров крест, паразитирующий на корнях древесных растений, главным образом на орешнике, и повилика, обвивающая стебли крапивы, конопли, льна и других растений и при помощи присосок высасывающая из них питательные вещества.

На основе анализа примеров взаимосвязей растений в сообществе делается вывод о влиянии растений друг на друга, об их приспособленности к совместному обитанию, о всеобщности взаимосвязей в природе, причинной обусловленности биологических явлений.

Урок седьмой -- «Влияние деятельности человека на растения и среду их обитания» -- можно начать с беседы, в процессе которой выясняются знания учащихся о значении растений, о влиянии деятельности человека на природу. Обсуждается вопрос: какое влияние оказывает человек на растения и среду их обитания? Учащиеся рассказывают о том, что человек с древнейших времен использует растения. Сначала он употреблял их в пищу, для строительства жилья, затем начал выращивать их; зародилось земледелие. Люди вырубали и выжигали леса под посевы, их воздействие на растения возрастало. С началом эпохи великих, географических открытий резко увеличилось влияние человека на мир растений: многие растения были широко расселены по земному шару, введены в культуру.

Особое внимание уделяется рассмотрению вопроса о воздействии человека на мир растений в настоящее время. В рассказе учитель подчеркивает, что человек создает высокоурожайные сорта культурных растений, совершенствует технологию их выращивания; осушает и орошает земли, повышает плодородие почв; выращивает растения в закрытом грунте -- парниках и теплицах, разводит их в ботанических садах и парках, создает лесопарки, полезащитные полосы, выращивает лекарственные и кормовые растения и т. д.

В ходе беседы учащиеся подводятся к выводу, что в результате длительного воздействия человека на природу растения; и среда их обитания подверглись значительным изменениям, резко повышает продуктивность растений, введенных в культуру.

Затем рассматривают Примеры отрицательного влияния деятельности человека на растительный мир. В беседе выясняют воздействие человека на растения в связи с. развитием промышленного производства и транспорта, выбросом в окружающую среду огромного количества промышленных и бытовых отходов, которые загрязняют воздух, почву, воду, что приводит к угнетению растений, а иногда и к их гибели. При этом следует мобилизовать знания учащихся о растениях, чутко реагирующих на загрязнения, и растениях, устойчивых к ним. Учащиеся отмечают большую чувствительность к промышленным загрязнениям сосны, ели, лиственницы, фасоли, люцерны и др. Более устойчивы к загрязнениям дуб, тополь, желтая акация, ромашка, тюльпаны. Именно эти растения, устойчивые к загрязнению, используются при озеленении городов и поселков.

В беседе рассматриваются также примеры непродуманной деятельности человека, ведущей к сокращению пахотных земель, ухудшению условий обитания растений. Учитель подчеркивает, что при нерациональном освоении степей возникает ветровая и водяная эрозия (разрушение) почвы, проведенное без четкого научного подхода осушение болот ведет к обмелению рек, неправильное орошение -- к засолению почв, при непродуманной вырубке лесов ухудшается климат и т. д. А все это в целом ухудшает условия обитания растений.

Учащиеся отмечают, что обедняют растительный покров неконтролируемый сбор лекарственных и декоративных растений, массовые посещения людьми лесов, лугов, в результате которых уплотняется почва, затрудняется появление всходов растений, их размножение. Учитель поясняет, что во время сбора лекарственных растений или цветов на букеты часто (особенно после дождя, когда почва влажная) вместе с цветком выдергивается все растение с корнями или участками корневища. Такие «сборы» наносят непоправимый вред растениям, резко снижают их численность.

В процессе обсуждения вопроса о влиянии деятельности человека на растения учитель обращает внимание на огромный ущерб, причиняемый лесам пожарами, которые часто возникают по вине «неорганизованных» туристов, напоминает, что разжигать костер можно только на специальных площадках, а, уходя с места стоянки, необходимо полностью погасить его.

В заключение беседы учитель отмечает, что массовый сбор букетов, повреждение растений, уплотнение почвы, лесные пожары, нарушение среды обитания растений привели к сокращению численности некоторых видов растений, и человек вынужден был взять их под специальную охрану. Учитель знакомит школьников с исчезающими и редкими видами растений своей местности, показывает гербарные экземпляры их или цветные иллюстрации. (Если охраняемых в данной местности видов растений много и учитель располагает достаточным количеством иллюстраций, целесообразно оформить стенд «Наша Красная книга».)

Далее рассматриваются основные направления охраны растений в нашей стране. Учитель предлагает учащимся ответить на следующие вопросы: что надо делать, чтобы сохранить на Земле растения? Какие мероприятия по охране природы проводятся в нашей стране? Как можно сохранить редкие и исчезающие виды растений? Какие растения охраняются в нашей местности?

В беседе, обсуждая со школьниками эти вопросы, учитель особое внимание уделяет рассмотрению рационального использования растительных ресурсов, соблюдению законов об охране природы, сохранению видового разнообразия растений лесов, лугов.

Затем учитель знакомит учащихся с Красной книгой, отмечает, что в ней, по сути, намечена Программа практических мероприятий по охране редких видов, демонстрирует гербарные экземпляры, фотографии редких видов своего края (для Подмосковья, например, это -- венерин башмачок, сон-трава, водяной орех, белая водяная лилия и др). Учитель сообщает, что для каждой области нашей страны составлен список редких видов и предусмотрены меры по их охране, разъясняет задачи и роль учащихся в охране редких и исчезающих видов растений, проведении разъяснительной работы среди населения, говорит о возрастании ответственности каждого человека за природу, растения, без которых невозможна жизнь животных и человека.

Далее учитель рассказывает о том, что в сохранении растений большое значение имеет охрана их местообитания. С этой целью в нашей стране создана сеть заповедников, заказников.

Особое внимание учитель обращает на вклад ботанических садов в дело защиты и сохранения растений. Следует выяснить, кто из учащихся бывал в ботаническом саду, что знает о них. Затем учитель дополняет ответы учащихся и сообщает о том, что ботанические сады помогают сохранить уникальные растения, разработать способы их массового размножения в питомниках, а потом в природных условиях. В завершение изучения темы проводится экскурсия в природу «Весенние явления в жизни растений. Приспособленность растений к среде обитания».

Весеннюю экскурсию желательно провести в тот же биоценоз, где проводились осенняя и зимняя экскурсии. Это позволяет наиболее полно решить задачи экскурсии, дает возможность учащимся самостоятельно выявить сезонные явления у наблюдаемых ими ранее растений, установить зависимость этих изменений от погодных условий, определить приспособленность растений к среде обитания. Для решения этих задач учащиеся делятся на группы (звенья). Каждая группа работает по заданию примерно 30 мин на выделенном ей участке. Учитель инструктирует учащихся, помогает при необходимости выполнить задание.

Экскурсия начинается с вводной беседы, в ходе которой учитель предлагает учащимся посмотреть на березу, ель, клен, дуб и выявить у них признаки усиления жизнедеятельности весной. Школьники говорят о сокодвижении у деревьев, цветении ветроопыляемых растений, распускании почек, цветении первых насекомоопыляемых растений. Учитель обращает внимание учащихся на цветущие растения, просит назвать их. В ходе беседы устанавливается, что открывают сезон цветения у деревьев -- ольха, ива, у кустарников -- орешник (лещина), из травянистых растений -- хохлатка, ветреница, чистяк, медуница и др.

В связи с рассмотрением сокодвижения учитель обращает внимание учащихся на вред, наносимый растениям сбором сока:значительные, глубокие повреждения деревьев приводят к большой потере сока, через них открывается доступ насекомым-вредителям, грибам в ткани растений, отчего растение заболевает и может погибнуть.Если есть поблизости береза, пораженная трутовиком, учащимся следует показать ее, раскрыть вред трутовика и отметить, что причиной его появления на стволе дерева могло быть повреждение, связанное со сбором сока.

Далее учитель сообщает, что сбор сока проводят специально подготовленные работники, строго соблюдая правила сбора: на дереве делают небольшие надрезы коры и древесины, устанавливают лотки, по которым сок стекает в емкости; после окончания сбора сока надрезы замазывают садовым варом, глиной, краской. Только так можно собирать сок и не наносить вреда растениям.

Учитель обобщает ответы учащихся о весенних изменениях в жизни растений и подводит их к выводу о периодичности роста и развития растений, о пробуждении их весной.

Затем в беседе выясняют правила поведения в природе. Учащиеся называют и обосновывают следующие правила:

Следует ходить только по тропинкам, чтобы не вытаптывать растения и не уплотнять почву. Уплотнение почвы затрудняет появление новых всходов, ведет к вытаптыванию молодых неокрепших растений. Поэтому необходимо передвигаться по тропинкам, дорогам, отдыхать в специально отведенных местах, регулировать выпас скота.

Не следует собирать цветущие Дикорастущие растения в больших количествах. Растения без цветков не могут размножаться; некоторые растения вырываются с корнем, что также вызывает их гибель. Вот почему не надо рвать полевые цветы, ломать черемуху, рябину, калину. Они придают особую прелесть лугам и перелескам, а в вазе они быстро завянут и станут неприглядными.

Не следует шуметь, чтобы не вспугнуть животных, которые в это время, возможно, кормят потомство.

Не следует наносить вред деревьям и кустарникам (обламывать, ветви, снимать кору, собирать сок). Дерево вырастает за 15--30 лет, луг долго не восстанавливается после вытаптывания его скотом. Поэтому необходимо охранять растения, бережно относиться к ним. Рассмотрим историю развития растительного организма с древних времен до начала XX века во второй главе.

Глава 2. История представлений о развитии растительного организма с древних времен до начала 20 века

Жизнь растительного организма представляет собою цепь непрерывных изменений, которую мы называем процессом индивидуального, или онтогенетического, развития. Каковы причины этих изменений? Что определяет неуклонную последовательность стадий развития и направленность отдельных этапов онтогенеза в сторону определенной конечной цели - образования формы взрослого растения? Можем ли мы изменять не только облик растения, но и самый путь его развития, вмешиваясь в ход естественной смены отдельных фаз, укорачивая или удлиняя сроки их наступления в соответствии с нашими научными и хозяйственными запросами, нуждами и потребностями? Эти вопросы давно уже привлекали к себе внимание человека. И уже на самых ранних ступенях развития наук о природе мы видим первые попытки дать на них ответы.

Аристотель считал, что своей способностью достигать конечной цели, непрерывно изменяясь и развиваясь, растительные и животные организмы обязаны тому действенному животворящему началу, которое он называл энтелехией, или «душой», живых существ. Стремление «души» к завершению формы является, по Аристотелю, причиной всех преобразований, совершающихся в природе. Он говорит об индивидуальном развитии организмов как о процессе, в развертывании которого обнаруживают себя два рода сил: силы конечные, истинно творческие, находящие свое выражение в энтелехии, и силы случайные - механические, искажающие благие результаты влияния причин конечных и вызывающие иногда появление уродов и чудовищ.

Учение Аристотеля оставалось единственной попыткой теоретического разрешения этого вопроса на протяжении многих веков. Однако сельскохозяйственная практика поставляла множество примеров возможности вмешательства человека в процессы развития растительного организма: изменение сроков наступления цветения и плодоношения, величины и качества урожая. Селекция в самой примитивной форме отбора и сохранения для посева лучших по качеству или наиболее скороспелых семян была известна еще земледельцам древнего мира. Описанию методов отбора и различных агротехнических приемов (обработка почвы, удобрение), практиковавшихся в сельском хозяйстве древних римлян, Вергилий и Колумелла посвящали целые страницы своих трудов. Значительный успех был достигнут на протяжении веков и в области изменения природных особенностей плодовых растений методом прививки. Например, было точно установлено, что прививкой или заменой корней можно заставить дерево расти на такой почве, которую оно обычно не выносит. Например, сорта, которые не растут на известковой почве, можно заставить мириться с известью путем прививки их на корни других растений. Можно путем той же прививки подставить растению корни, ускоряющие или замедляющие движение восходящего или нисходящего тока растворенных веществ, и тем до известной степени повлиять на процессы роста и сроки начала плодоношения. Из черенка могучего развесистого дерева путем воспитания его на соответствующем подвое можно вырастить маленькое карликовое деревце. А можно, наконец, изменять сроки жизни дерева, делая его путем подставки других корней более или менее долговечным.

Все эти (и многие другие) важные открытия были сделаны неизвестными миру растениеводами-практиками, сплошь и рядом даже не обладавшими никакими теоретическими познаниями в области физиологии растений, и прочно вошли в обиход садоводов и земледельцев. Но только на заре XIX в. мы видим первые попытки объяснения таких возможностей растений с помощью точных методов научного эксперимента.

В 1806 г. английский натуралист Найт (уже известный нам как исследователь процессов роста) применил физические методы для изучения процессов развития растений. Изменяя соответствующим образом условия выращивания картофеля, он добился образования клубней на надземных частях, подземные части растения «превращал» в надземные побеги - менял «план развития растения» и физиологическое назначение отдельных его частей.

В том же 1806 г. английский департамент земледелия пригласил Найта на должность консультанта по вопросам улучшения садовых и огородных культур. Учитывая данные опытов Кельрейтера и Гертнера о возможности изменения сортов растений путем гибридизации, Найт выдвинул идею сочетания гибридизации с отбором получившихся гибридов. Эту идею он осуществил на практике и получил новые сорта вишни, сливы, яблони, груши и земляники.

Таким образом, Найт может считаться творцом двух основных методов перестройки человеком растительного организма: гибридо-селекционного метода и метода управления индивидуальным развитием растений. Изложение истории первого метода, являющегося основой прикладной генетики и селекции, не входит в нашу задачу. В дальнейшем мы коснемся его лишь в той мере, в какой это будет необходимо для развития основной темы нашего очерка, - изучения физиологии индивидуального развития растительного организма.

Опыты Найта по превращению побегов в клубни у картофеля достаточно ясно показали, какие глубокие изменения в развитии растения могут происходить под воздействием внешних условий. Однако эти опыты отнюдь не объясняли причин удивительной направленности и постоянной преемственности процессов индивидуального развития растительного организма. Только гениальное обобщение всех данных науки и практики середины XIX в., сделанное Чарлзом Дарвином, дало стройное представление и об этих причинах. В свете учения Дарвина процесс индивидуального развития организмов предстал уже не в виде «таинственно предопределенного конечными силами пути», а как путь, выделенный естественным отбором из многих других и закрепленный наследственно в ходе тысячелетий.

Теория Дарвина представила, как известно, в качестве основных движущих сил эволюционного процесса явления изменчивости, наследственности и отбора. Из этих трех групп явлений Дарвин, главным образом, разрабатывал вопрос о роли отбора, которому придавал решающее значение. Вопрос же об углубленном изучении явлений изменчивости и наследственности был только поставлен им. Отмечая это обстоятельство, известный немецкий философ Ф.Энгельс предсказывал, что именно в направлении изучения двух указанных групп явлений и пойдет дальнейшее развитие биологических дисциплин.

Предсказание Энгельса оправдалось. Проблема изменчивости растений сразу же обратила на себя внимание ряда ученых. Первое экспериментальное исследование вопроса о том, в какой мере изменчивость растительных форм обусловлена влиянием факторов внешней среды было предпринято русским ученым Н.Ф. Леваковским.

В 70-х гг. XIX в. в журнале «Записки Казанского университета» появилась небольшая статья Леваковского, посвященная изучению влияния водной среды на развитие растительного организма. Исследователь погружал молодые ветви ежевики в воду на все время роста и сравнивал затем строение подводного побега ежевики с веткой той же особи, развивавшейся в нормальных условиях, на воздухе. Кроме изменений внешней формы, Леваковский констатировал ясные анатомические различия в структуре стеблей: в стеблях, погруженных в воду, появилась ткань, содержащая множество воздушных каналов, облегчавших доступ воздуха к клеткам.

Подобные же опыты были вслед за Леваковским произведены французским ботаником Константеном, описавшим в целом ряде своих работ разнообразные изменения внешней формы и анатомической структуры органов наземных растений при культивировании их под водой: сокращение количества устьиц, ослабление развития механической и сосудистой тканей и т.д. Особую известность получили опыты Константена с листом водяного лютика. Это растение, обитающее в неглубоких водоемах, развивает листья двоякой формы: плавающие и погруженные в воду. Первые имеют широкие листовые пластинки, а вторые рассечены на мелкие нитевидные дольки. В условиях опыта один и тот же лист, закрепленный неподвижно в течение всего своего развития на уровне воды, развивал в верхней своей части цельную листовую пластинку, а в нижней части, погруженной в воду, разделялся на тонкие нитевидные дольки.

В начале 90-х гг. XIX в. другой французский ученый, Лотелье, исследовал влияние степени влажности воздуха на формообразование у растений. Он помещал один экземпляр растения (терна, барбариса и др.) во влажную, насыщенную водяными парами атмосферу комнатной теплички, а другой - в стеклянный эксикатор, воздух в котором постоянно осушался серной кислотой в открытых сосудах. В результате он выяснил, что сухость воздуха способствует превращению лиственных и цветочных побегов в колючки, тогда как избыточная влажность приводит, наоборот, к развитию вместо шипов и колючек листоносных побегов.

Тогда же, в начале 90-х гг. XIX в., П.Лессаж, Ж.Валло и другие ученые исследовали воздействие на формообразование у растений различных степеней засоленности почвы.

Несколько ранее, а именно в 1884 г., ботаник Ш.Бонне начал свои знаменитые опыты по параллельному выращиванию одних и тех же растений в горах и на равнине. Он брал обычные в окрестностях Парижа многолетние растения, дикорастущие или культурные (одуванчик, земляную грушу и др.) и разделял корневую систему каждого из них на две равные половины. Одну из них он оставлял на месте прежнего произрастания в равнинных условиях парижского предместья, а другую переносил на высокогорные опытные участки, разбитые им на высоте 2300-2400 м над у.м. в Альпах или Пиренеях. Растения, посаженные на равнине, развивали обычные длинные стебли с просторно размещенными на них листьями, в то время как те же самые растения, выращенные в условиях горного климата, оказывались карликами. Вместо высоких стеблей они имели низкие укороченные стебли, а иногда даже одни прижатые к земле розетки листьев.

Все перечисленные исследования французских ботаников второй половины XIX в. имели двоякое значение в истории развития ботанических и общебиологических знаний. Благодаря им была установлена зависимость процессов онтогенетического морфогенеза от факторов внешней среды и показана большая пластичность растительного организма. В то же время Константен и Бонне в результатах своих опытов были склонны видеть аргументы в пользу ламаркистского толкования причин эволюционного процесса. Растительный организм представлялся им податливым, как воск, а процессы онтогенетического и филогенетического развития виделись как простое механическое отражение физико-химических воздействий среды. При этом совершенно не учитывались данные о большой устойчивости наследственной основы развития, являющейся отражением длительного процесса естественного отбора.

Последующими опытами было, однако, выяснено, что, несмотря на достаточно резкий характер морфологических и анатомических изменений, возникающих под влиянием условий внешней среды, эти изменения оказывались не настолько глубокими, чтобы передаваться по наследству. Так из семян карликовых растений, выращенных Бонне в горах, при посеве на равнинах вырастали нормальные высокорослые формы. Эти наблюдения, развенчавшие научную ценность теоретических построений французских неоламаркистов, побудили ряд других исследователей искать разгадку явлений морфогенеза уже не во внешней среде, а во внутренних факторах, определяющих жизнедеятельность растения.

В 1888 г. Бейеринк, исследуя причину образования особых вздутий - цецидий, или галл, возникающих после прокола растительной ткани яйцекладом некоторых насекомых, пришел к выводу, что такой причиной являются особые вещества энзиматической природы, выделяемые насекомыми. Развивая далее идею существования энзиматических веществ, усиливающих рост растительных тканей, Бейеринк высказал смелое предположение о том, что и в нормальном растении должны существовать подобные энзимы, играющие большую роль в развитии процессов морфогенеза. «Весьма значительная физиологическая и анатомическая аналогия, существующая между цецидиями и нормальными органами растения, заставляет нас думать, что такие несходные на первый взгляд образования, как цецидия и лист растения, возникают вследствие действия одинаковых сил. Отношения между вегетационной верхушкой и листом, который на ней образуется, ничем не отличаются от отношений, существующих между молодым листом и развивающейся на нем цецидией. Если энзиматические вещества действуют на цецидогенную протоплазму, то то же самое должно иметь место и тогда, когда из меристемы возникает зачаток листа; только в этом последнем случае энзиматическое вещество, вызывающее местный рост ткани, есть, конечно, продукт самой растительной протоплазмы, а в первом его вносит в протоплазму растения животное», - писал он.

В 1887 г. Ю.Сакс развил идею существования в растениях особых веществ, ответственных за образование цветков. «Я допускаю, - писал Сакс в статье «О влиянии ультрафиолетовых лучей на образование цветов», - что в листьях возникают необычайно малые количества одной или различных субстанций (химических соединений), которые являются причиной того, что всем известные строительные материалы (белки, жиры, углеводы и т. п.), притекая к точкам роста, принимают здесь форму цветов. Эти цветообразующие вещества могут, подобно ферментам, действовать на большие массы пластических субстанций, хотя сами они присутствуют в исчезающе малых количествах».

К подобным же выводам в 90-х гг. XIX в. пришел К.Гебель после сравнительного изучения развития черенков, взятых с цветущих и молодых, не вошедших еще в стадию цветения, экземпляров растений. Листовые черенки, взятые от цветущего экземпляра Achimenes hangeana, давали в его опытах вместо обычных листоносных побегов сразу цветы. Отсюда Гебель сделал заключение о том, что к моменту цветения в тканях накапливаются особые цветообразующие вещества.

Гипотеза Сакса и Гебеля не встретила особого сочувствия в среде ученых конца XIX в. О ней вспомнили значительно позже в связи с развитием учения о ростовых гормонах.

Совершенно иначе разрешал проблему смены вегетативной и репродуктивной фаз в индивидуальном развитии растений другой немецкий ботаник, Г.Клебс. Комбинируя воздействие таких факторов, как состав и дозировка элементов питания, свет, температура и т.д., он добивался значительных изменений не только во внешнем облике растений, но и в наступлении у них тех или иных фаз развития. Более того, Клебс нашел способы произвольно задерживать или вызывать у некоторых подопытных растений начало цветения и заставлял уже цветущие части растений возвращаться к продолжению дальнейшего роста и образованию не соцветий, а снова вегетативных побегов.

Основным теоретическим выводом Клебса было признание им зависимости фаз развития от характера питания молодых растительных клеток в точках роста (в частности, от определенных количественных соотношений между углеводами и азотистыми веществами). Теоретические взгляды Клебса получили широкое распространение в Западной Европе и особенно в Америке.

Второе десятилетие XX в. принесло еще одно важное открытие, подтверждавшее влияние факторов среды на процессы онтогенетического развития растений. В 1918 г. двум американским ученым, Гарнеру и Алларду, удалось обнаружить влияние на сроки зацветания продолжительности светового дня. Это явление было названо ими фотопериодизмом. В их опытах целый ряд растений, например пшеница, ячмень, овес, мак, картофель, ускоряли зацветание с удлинением дня или с увеличением продолжительности освещения. Растения другой группы, например, просо, кукуруза, конопля, хлопчатник, наоборот, скорее зацветали при удлинении ночи или продолжительности искусственного затемнения. На основании своих опытов Гарнер и Аллард объявили об открытии ими двух разных физиологических групп растений: растений длинного дня и растений короткого дня. Сообщение это также привлекло к себе внимание ботаников и растениеводов всего мира.

Однако и данные Клебса, и открытие явления фотопериодизма одиноко стояли в ряду прежних отрывочных данных о воздействии среды на развитие растительного организма. Единой и цельной научной концепции, связывающей отдельные данные из этой области между собой и с явлениями наследственной изменчивости, не было. Молодая отрасль знаний - физиология развития растений - стояла изолированно от генетики. У каждой из этих научных дисциплин были свои методы воздействия на организм растений в целях творческой перестройки его, но между этими методами, а также между приемами и методами растениеводческой практики не было никакой связи. В третьей главе представлены интересные факты из жизни растений.

Глава 3. Занятно о растениях

Так уж складывается жизнь современного человека, что большинству из нас не часто удается бывать на природе. Мы мало знаем о ней, и не каждый способен выжить, окажись он вдруг вдали от цивилизации. Но тем, кто знаком с растениями, с их удивительными свойствами, не страшно заблудиться в лесу или остаться один на один с природой. Среди растений есть такие, которые могут указать нужное направление, предсказать погоду, послужить пищей, указать на близость воды, помочь избавиться от назойливых насекомых, справиться с простудой или залечить рану.

С древности, питаясь плодами земли, люди узнавали свойства растений. Они давали человеку пищу, одежду, материалы для построек, топливо, посуду, мебель, лекарства, красители и массу других полезных веществ. Еще не так давно, примерно лет 200 назад, с ранней весны и до поздней осени дикая флора поставляла и крестьянам, и горожанам витаминную питательную зелень, сладости, крахмал и даже крупы, а также приправы и лекарства. Наблюдательные пахари, пастухи, пасечники, охотники, рыболовы при помощи растений предугадывали погоду и виды на урожай, искали воду для питья, залечивали раны, боролись с вредными насекомыми. Современный человек должен владеть хотя бы минимумом этих знаний, чтобы суметь сориентироваться в экстремальной ситуации. Иначе, например, заблудившись в лесу, можно испытывать голод, буквально стоя на вкусной и питательной пище; терпеть жажду, не зная, что вода находится всего в нескольких сантиметрах под ногами. Очень часто, проходя мимо известных нам растений, мы даже не догадываемся об их чудесных качествах и свойствах.

3.1 Растения-компасы

Часто кажущееся однообразие обстановки - рельефа местности, силуэтов деревьев - вводит человека в заблуждение, и он начинает двигаться по кругу, не подозревая о своей ошибке. Ему кажется, что он идет прямо, никуда не сворачивая. Однако у большинства людей правая нога чуть короче левой, и поэтому при ходьбе человек незаметно для себя отклоняется вправо. Вот-вот, кажется, лес должен кончиться, а он все тянется и тянется, словно он без конца и края. Как же, не имея компаса, в пасмурную погоду определить стороны света?

Вот лесная поляна. Могучие сосны окружают ее. Обратите внимание на стволы деревьев. На них видны натеки смолы. На одной стороне таких янтарных капелек гораздо больше. Это потому, что сюда попали горячие лучи солнца, под воздействием тепла живица выделялась здесь более интенсивно. Смолистые натеки указывают на юг.

Но не следует полагаться лишь на один признак. Еще раз тщательно осмотрите ствол сосны. По нему от самой земли и чуть ли не до кроны тянется темная вертикальная полоса. Этот участок коры всегда влажнее других, потому и заметнее. Дело в том, что во время дождя поверхность коры намокает одновременно, а вот высыхает ствол неравномерно. Тепла больше на южной стороне - там и влага испаряется быстрее. На северной стороне кора находится в тени. Следовательно, темная вертикальная полоса обращена к северу.

Обследуйте кору дубов, лип, кленов, берез. С одной стороны она более шершавая, более темная. Там, где кора грубее, - север. Хорошо это заметно на осине, тополе. У берез с южной стороны кора белая, чистая, а с северной - гуще покрыта трещинами, наростами, темными пятнами.