Влияние внешних условий на жизнеспособность элодеи канадской

Элодея - одно из самых распространенных на Земле водных растений. Наиболее известная - Элодея канадская. Получила название по месту своего происхождения — из водоемов Канады в Северной Америке. В Европу впервые была завезена с пароходами и кораблями в 1842 г. С тех пор стала распространяться и попала в Россию. Элодею еще называют «водяной чумой» или «водяной заразой» за способность к быстрому размножению. Почки элодеи, прилипая к водоплавающим птицам, переносятся из одного водоема в другой. Разросшиеся массы элодеи заглушают другую водную растительность и могут стать препятствием для судоходства и рыбной ловли.

Элодея - очень неприхотливое, многолетнее растение. Растет, свободно плавая в толще воды, в течение всего года. Корневые нити образуются в средней и нижней части растения. Ветвящиеся побеги могут достигать 1 метра в длину, они тонкие и очень хрупкие. Каждая боковая веточка, отломившись, может стать новым растением.

Растение это двудомное, т. е. существуют мужские и женские особи. Женские цветки малы и невзрачны, с беловатыми лепестками. Цветет в июле-августе. В Европе и в России распространены только женские экземпляры растения, поэтому элодея плодов не образует.

Сок растения ядовит и, попадая в воду, может вызвать гибель мальков рыб, селящихся в зарослях.

Любое живое существо на Земле характеризуется устойчивостью к неблагоприятным условиям (факторам) среды. Все факторы воспринимаются разными видами организмов по-разному. Действия факторов проходят через клетки и выражаются в определенных морфологических изменениях (изменение или нарушение структур клеток). Эти изменения определяются как силой и характером действия самого фактора, так и устойчивостью организма.

Мы попытались определить устойчивость канадской элодеи к неблагоприятным условиям. Элодею как объект для исследования мы выбрали неслучайно. Во-первых, это растение является очень неприхотливым к условиям существования. Во-вторых, в настоящее время наблюдается ненамеренное заселение в озере Байкал аквариумной элодеи. Это растение можно встретить во многих мелководьях Байкала. Поэтому было любопытно узнать устойчивость элодеи к одному из основных экологических факторов – температуре. Она меняется в широком диапазоне в зависимости от конкретных условий и от биологического вида. Кроме того, для существования растения необходим свет, без которого оно существовать не может.

В настоящей работе мы опытным путем по движению цитоплазмы определяли жизнеспособность клеток элодеи, а, значит, и устойчивость ее к таким факторам, как свет и температура. Гибель клеток устанавливалась по потере способности к движению цитоплазмы.

Материал и методика

Объектом исследования служили листья элодеи канадской, выращенные в аквариуме и взятые из естественных условий. Опытный образец отобран 14 сентября 2005 года из бухты Большие Коты на западном побережье озера Байкал, при температуре воды +8°С. Для проведения опытов брали контроль – содержание при комнатной температуре (+22°С) и на свету. Для определения действия температуры опытные растения помещали в холодильник при t° -5°; 0; +1°; +10°. Жаростойкость устанавливалась выдерживанием элодеи в водяной бане при t° +30°; +40°; +50°. Дальнейшее повышение температуры не целесообразно, т. к. происходит разрушение белков.

Устойчивость к затемнению определяли помещением водоросли в темное место на несколько дней. Определение порога жизнеспособности осуществлялось по движению хлоропластов в цитоплазме. Известно, что пока клетка жива – в ней осуществляется движение цитоплазмы. Остановка движения означает гибель клеток. Причем, визуально учитывалась также и скорость движения.

Отделяли лист, помещали в каплю воды на предметном стекле, закрывали покровным стеклом и рассматривали под большим увеличением микроскопа. Обозначали знаком «+» движение цитоплазмы и знаком «-» его отсутствие. Наличие движения показывает, что клетки живые, отсутствие – мертвые.

Скорость движения определяли терминами «быстро», «медленно», по ней судили о скорости обмена веществ.

Результаты исследования

Основными фотовоспринимающими органоидами клетки являются хлоропласты, в них происходит процесс фотосинтеза. При рассматривании под микроскопом элодеи заметили, что хлоропласты концентрируются возле той стенки клетки, которая обращена к свету. Количество хлоропластов в клетке элодеи взятой из естественных условий больше, чем в клетке элодеи выращенной в аквариуме.

Отсутствие света элодея, выращенная в домашних условиях, переносит в течение 3 суток. Элодея, взятая из озера Байкал, оказалась более устойчива к отсутствию света, движение цитоплазмы в ее клетке было отмечено и на 4 сутки после помещения в темное место. Мы показали это графически. Проведенные эксперименты говорят о способности элодеи канадской существовать без самого важного условия для растения – света.

Исследования показали, что элодея устойчива как к низким, так и к высоким температурам, т. е. устойчивость ее колеблется в пределах от +1° до +30°С. Оба опытных образца показали приблизительно одинаковую устойчивость.

Внутри клетки находятся так же и вакуоли, наполненные клеточным соком, водным раствором многих веществ, в том числе сахаров. Сравнивая под микроскопом клетки элодеи отметили, что клетки листьев элодеи, взятые из естественных условий, содержат больше вакуолей, чем клетки элодеи, выращенной в домашних условиях, так как сахара, содержащиеся в них, обеспечивают более высокие энергетические потребности водоросли.

Обобщение и выводы

Данная работа подтвердила, что элодея канадская является очень неприхотливым растением, способным существовать в широких температурных пределах и переносить длительное отсутствие света. Очевидно, этим и объясняется ее бурное разрастание в любых водоемах, где она оказывается. Кроме того, она еще способна к вегетативному размножению.

Потому, прежде чем переселять элодею на новые места, следует проводить тщательные многолетние исследования. Только убедившись, что переселенец принесет пользу и не нарушит равновесия, сложившегося в природе, приступают к работам по переселению его в новое место обитания.

Элодея распространена на Байкале. Это вызывает серьезную озабоченность ученых. В лимнологическом институте в течение ряда лет проводится картирование распространения элодеи по акватории Байкала. Элодея обнаружена во многих районах, но интенсивное ее развитие наблюдается только в одной-единственной бухте Большие Коты на западном побережье.

Сегодня на повестке дня гигантская задача - обезопасить Байкал. Для того, чтобы сделать более выгодным изъятие элодеи из водоема, проводятся разработки по выявлению возможностей ее практического использования. Зеленая масса элодеи пригодна на корм скоту и как удобрение. Но до внедрения этих разработок еще далеко.

Сравнивая растения элодеи, выросшие в аквариуме при благоприятных условиях, с растениями, обитающими в естественных условиях – в озере Байкал, определили приблизительно одинаковую устойчивость обоих опытных образцов к низким и высоким температурам, наличие большего количества хлоропластов, вакуолей и большую устойчивость к отсутствию света у элодеи, выросшей в естественных условиях. Низкие температуры воды элодея не переносит. Возможно, поэтому водоросль не распространяется на глубоководные участки озера Байкал, а встречается только на мелководьях.