Биологические особенности и распространение пузырчатки крупнокорневой в нескольких старичных озёрах поймы

^ Объект изучения


Объектом изучения является водное цветковое растение семейства Пузырчатковых (Lentibulariaceae Rich) пузырчатка крупнокорневая (Utricularia macrorhiza). Данное растение является достаточно обычным для неглубоких водоёмов Амурской области.


^ Предмет изучения


Предметом изучения являются биологические особенности, условия произрастания и распространение пузырчатки крупнокорневой в старичных озёрах поймы реки Амур в Тамбовском районе.

1. 
   ^ Литературный обзор
   

Для российского Дальнего Востока Л.М. Пшенникова указывает 5 видов пузырчаток (п. крупнокорневая - U. macrorhiza Le Conte; п. средняя - U. intermedia Наупе; п. светло-жёлтая - U. ochroleuca R. Hartm.; п. малая - U. minor L. и п. южная - U. australis R.Br.) (Цвелёв, 1996). Виды пузырчаток внешне сходны между собой, отличаются по морфологическим признакам, но размножаются одинаково [7. с.3].

В учебном пособии «Травянистые растения Приамурья» указывается, что Utricularia macrorhiza Le Conte населяет пресные водоёмы различного происхождения, занимая все районы Амурской области. [3. с.27]

Тахтаджян А.Л. считает, что, большее значение для этого растения имеет вегетативное размножение. Случайно отделившиеся части вырастают в новые особи.  Переселение растений в другие водоемы происходит при помощи птиц. Благодаря выделяемой слизи мелкие части растения могут приклеиваться к водоплавающим птицам и переноситься ими. Таким образом, больших проблем с распространением у данного растения нет. Находясь в одном водоёме, пузырчатка может достаточно легко заселить все близлежащие водоёма [8. с.136].

По мнению Х. ван Бруггена это интересное растение (Utricularia macrorhiza) предпочитает заиленные, богатые гумусом водоемы, становящиеся в весенне-осенний период прибежищем большого количества водных организмов. Utricularia vulgaris растет на защищенных от ветра, открытых солнечным лучам или полузатененных местах в мелких или умеренно глубоких, преимущественно стоячих, богатых гумусом, но в то же время не загрязненных водоемах, ложе которых составлено из глины или рыхлого ила [11. с.5].

2. 
   ^ Материалы и методики
   

Исследование было выполнено с 4 по 26 июля 2011 года группой учащихся школы села Куропатино Амурской области.


Краткая характеристика исследуемых озёр.


Все исследуемые озера - это старицы, расположенные в пойме Амура. Эти озера не стоячие, но водосток в них очень мал из-за большого зарастания. Все озёра расположены близко к населенным пунктам и испытывают разную степень антропогенного воздействия.


Озеро Аргузиха течет рядом с селом Куропатино. Из-за большого зарастания и заиливания используется населением незначительно: купаются маленькие дети и подростки только в одном месте, очищенном от береговой растительности. Рыба водится мелкая, сорная. В советские времена в озеро сливались стоки колхозной бани и отходы от содержания крупного рогатого скота на молочно-товарной ферме.

Озеро Косицино расположено в 2 км от села Куропатино. Значительная часть берегов этого озера не имеет растительности, так как в течение многих лет озеро используется для водопоя крупного рогатого скота.

Озеро Бородино расположено в 8 км от села Куропатино. В последние годы оно сильно сузилось из-за большого зарастания берегов. Это озеро с трёх сторон окружено пахотными землями, которые ежегодно засеваются.

Озеро Капустиха расположено в 15 км от села Куропатино, на территории Муравьевского парка. В течение последних лет это озеро испытывает крайне незначительное антропогенное влияние.

^ Изучение кислотности воды


Кислотность воды в озёрах измеряли при помощи универсальной индикаторной бумаги, спиртовых растворов лакмуса и метилового оранжевого.


^ Изучение запаха воды


Определение запаха воды проходило при 20 °С. по ГОСТ 3351-74

В колбу с притертой пробкой вместимостью 250 см³ отмерили 100 см³ испытуемой воды с температурой 20 °С. Колбу закрыли пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешали вращательными движениями, после чего колбу открыли и определили характер и интенсивность запаха. [2,4]


^ Изучение прозрачности воды


Прозрачность воды - характеристика, показывающая, насколько уменьшилась интенсивность света при его прохождении через слой воды определенной толщины. Прозрачности воды измерялась при помощи диска Секки: его погружали в воду и фиксировали глубину, на которой он переставал быть виден. [2]

Диск Секки, прибор для определения относительной прозрачности воды водоёма. Представляет собой белый диск диаметром 30 см, который на тросе опускают плашмя в воду и замечают глубину, на которой он перестаёт быть видимым. Эта глубина, выраженная в метрах, принимается за меру прозрачности воды. Назван по имени А.Секки, измерявшего в 1865 прозрачность морской воды таким методом. [2]


^ Изучение морфологических признаков растения


Собран гербарий, произведены количественные измерения растения, сделаны фотографии.

3. 
   ^ Результаты исследования.
   

Растения рода Utricularia относятся к тем редчайшим представителям растительного царства, которые не ограничивают свое питание содержащимися в почве, воде и воздухе компонентами минерального или органического происхождения. Эти растения плотоядные. Те из них, которые освоили озера, пруды и болота, употребляют в пищу преимущественно мелких обитателей водных просторов. Захватить и утилизировать добычу этим растениям помогает уникальный орган - ловчий пузырек, за что они и получили в народе название «пузырчатка» [9. с.95].

Пузырчатка крупнокорневая (Utricularia macrorhiza) относится к летне-зеленым растениям. Рано весной она формирует густые заросли, составленные из разветвленных стеблей, густо покрытых очередными рассеченными листьями и вооруженных множеством овальной или круглой формы пузырьков-ловушек длиной примерно 4 мм [5. с.4].

Цветонос, как правило, имеет длину 15-40 см и выносит над водой от 4 до 15 ярко-желтых цветков с красно-коричневым нёбом. Плод шарообразный с мелкими семенами [8. с.233].

Utricularia macrorhiza, в общем-то, нельзя назвать капризным растением. Единственное, что ей непременно нужно, - это обилие света. В отношении же других параметров окружающей среды пузырчатка не проявляет чрезмерных требований, разве что не любит обилия механической взвеси. Размножается пузырчатка отделением от основного стебля многочисленных веточек. В природе с наступлением холодов зеленые части пузырчатки отмирают, а в воде остаются многочисленные зимующие почки.

Ловчие пузырьки имеют достаточно сложное строение. Входное отверстие «капкана» пузырчатки обыкновенной воронкообразное и снабжено особым клапаном, не дающим попавшему в западню объекту выбраться наружу. Края воронки покрыты густым пушком. В состоянии покоя стенки пузырька вдавлены внутрь за счет пониженного давления в его полости. Как только насекомое приблизилось к входному отверстию и побеспокоило чувствительные волоски, клапан резко открывается, стенки пузырька изгибаются, и в него устремляется поток воды, увлекая за собой потенциальную жертву. Затем клапан закрывается, а добыча начинает постепенно перевариваться за счет особого секрета, выделяемого стенками ловчего пузырька. Утилизировав насекомое, пузырек выталкивает воду и вновь готов к охоте. Каждый раз в его полости остаются те или иные непереваренные фрагменты добычи. Заполнившись этими отходами, пузырек отмирает. По внешнему виду погибшие пузырьки пузырчатки определить достаточно легко - они становятся черными, непрозрачными из-за остатков пищи, которые остаются в пузырьках [8. с.234].

Пузырчатка крупнокорневая - это водное растение. С целью знакомства с условиями обитания данного растения нами были изучены некоторые физические свойства озёр, расположенных в пойме реки Амур.


Физические характеристики исследуемых озёр

^ Название озера	Прозрачность воды по диску Секки	Цвет	Температура	Запах	рН воды
Аргузиха	31 см	Зелено-коричневый	28 °С	Сильный неприятный запах тины	6 (слабо кислая)
Бородино	146 см	Желто-коричневый	200С	Резкий запах гнили	6 (слабо кислая)
Косицино	28 см	Мутный, грязно-зеленый	210С	Сильный неприятный запах тины	5,5 (слабо кислая)
Капустиха	84 см	Желто-коричневый	260С	Слабый запах тины	7 (нейтральная)

Анализ проведенных исследований показал, что наиболее прозрачная вода в озере Бородино. Диск Секки был виден до глубины 146 см, в этом озере оказалась самая низкая температура 20 °С, реакция среды слабо-кислая, равна 6.

В озере Косицино вода оказалась самая мутная, диск Секки не был виден уже на глубине 28 см. В этом озере самая кислая среда из всех изученных (5,5), температура воды 21°С.

Вода в озере Аргузиха тоже мутная, ниже глубины 31 см предметы не различаются, оно хорошо прогревается - температура воды составила 28 °С, реакция среды слабо-кислая, равна 6.

Вода в озере Капустиха прозрачная, диск Секи был виден до глубины 84 см, вода хорошо прогретая- температура составила 26°, реакция среды нейтральная, равна 7.

Данные о пузырчатке в литературе говорят о том, что это достаточно обычное растение для водоёмов Амурской области. Нужно отметить, что из 4-х изученных озёр пузырчатку удалось обнаружить только в озере Капустиха.

Длина собранных растений варьирует от 87 до 134 см. количество листьев на растении изменяется в пределах от 40 до 54 листьев. Число пузырьков на одном листе сильно различается как в пределах одного растения, так и на разных растениях, [приложение 1] В нижней части растения все пузырьки черного цвета. В верхней части растения пузырьки прозрачные, заполнены фиолетовой желеобразной массой.

Во время исследования ловчих пузырьков растения мы обнаружили животных разных групп. Чаще всего попадались личинки комаров. Личинки комаров были живыми и сильно бились в пузырьках. Мы обнаружили крупное одноклеточное животное, похожее на инфузорию. В пузырьках встречались клопы красного цвета, хорошо различимые в микроскоп. В одном пузырьке нашли большого кольчатого червя, который целиком не вошел в пузырёк и двигал частью тела в воде, а вырваться не мог. К сожалению, у нас нет такой оптической техники, чтобы сделать фотографии через микроскоп, [приложение 2] Всё-таки большая часть пузырьков была без пищи. Мы обнаруживали какую-либо пищу не чаще, чем в каждом 20-м пузырьке. Следовательно, одно растение в природе может поглощать от 5 до 10 организмов в сутки. Есть методики для определения поглотительной способности пузырчатки в аквариуме, но мы это не пробовали сделать [10. с.31].


Заключение


В заключении мы хотим сказать, что пузырчатка – удивительное, необычное и интересное растение. Не многие растения приспособились употреблять в пищу животных, восполняя недостающие химические элементы. Мы выяснили, что пузырчатка крупнокорневая {Utricularia macrorhiza) не имеет повсеместного распространения в старичных озёрах Тамбовского района.

1. 
   Водная среда старичных озёр создаёт разные условия обитания. Это подтверждают физические свойства тех озёр, в которых проводились исследования.
   
2. 
   Наши наблюдения за строением, способом питания пузырчатки крупнокорневой подтверждают ее биологические особенности как хищного растения.
   
3. 
   В воде старичных озёр поймы реки Амур существуют факторы, ограничивающие повсеместное распространение данного растения. Наиболее сильным ограничивающим фактором мы считаем обилие механической взвеси в воде. Это мешает питанию пузырчатки, так как её пузырьки забиваются и не могут ловить пищу. Такие пузырьки гибнут. Следовательно, само растение угнетается.
   
4. 
   В озере Капустиха пузырчатка имеет длину около 1 м, сильно облиствена и имеет на листьях много пузырьков. Это может свидетельствовать о том, что животной пищи данному растению в озере достаточно.
   

В дальнейшем мы хотим выяснить, можно ли считать пузырчатку обыкновенную индикатором уровня органического загрязнения воды в озёрах. Мы планируем провести изучение других старичных озер Тамбовского района и сделать сравнительный анализ распространённости пузырчатки.


Литература

1. 
   Ахтямов М.Х., Морзова Г.Ю., Болдовский Н.В., Бабурин А.А. Муравьевский парк. Природные условия и растительность.; Владивосток: ДВО РАН, 2002, с.39.
   
2. 
   Вшивкова Т.С, Мороз Д. Биоиндикация качества пресных вод. - Владивосток, 2006 г.
   
3. 
   Гриценко Н.В., З.П.Кульшан, Е.С. Раздобреева, В.В.Щекина. Травянистые растения Приамурья.- Благовещенск, БГПУ, 2005, с.27.
   
4. 
   Коробейникова Л.А. Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Санкт-Петербург, «Крисмас+», 2002.С.50-76.
   
5. 
   Новиков B.C., Губанов И.А.Школьный атлас-определитель высших растений., 1985 г, с.195.
   
6. 
   Пузырчатка крупнокорневая, http://otvet.mail.ru/question/13221131/
   
7. 
   Пшенникова Л.М. Пузырчатка крупнокорневая (п. обыкновенная) / Macrorhizous bladderwort http://www.botsad.ru/102.htm
   

1. 
   Тахтаджян АЛ. Цветковые растения, - М. Просвещение, 1981,с.440.
   

8. 
   Шишкин Б.К. Ботанический атлас, - М. Издательство сельскохозяйственной литературы, 1963 г, с.233.
   

2. 
   Цирлинг В. Растения рассказывают, - М. Детская литература, 1975 г, с.95
   
3. 
   Х. ван Бругген Необыкновенная пузырчатка обыкновенная. http://www.aqua.grodno.net/neobyknovennaya_puzyrchatka
   

Приложения

Таблица 1. Морфологические признаки пузырчатки (Utricularia macrorhiza)

№п/п	Длина растения	Количество листьев на растении	^ Среднее число пузырьков (от 10 просчитанных листьев)
1	92 см	42 листа	31
2	88 см	40 листьев	26
3	80 см	36 листов	14
4	87 см	41 лист	18
5	134 см	54 листа	40
6	96 см	45 листов	48
7	97 см	48 листов	32
8	101 см	48 листов	28
9	96 см	52 листа	21
10	108 см	51 лист	36
^ Среднее значение	97,9 см	46 шт	29 шт

Таблица 2. Организмы, составляющие пищу пузырчатки.

Личинки	Кольчатые	Одноклеточные	Взрослы	Неопределенные
комаров (шт)	черви (шт)	животные (шт)	насекомые и паукообразные (шт)	организмы (шт)
18	4	6	6	7