Все знают, что пчела — одно из самых полезных насекомых, она производит готовые к употреблению, уникальные по своему составу продукты. Не каждый из нас, наблюдая за тем, как пчела копошится в цветке, догадывается, какую великую миссию выполняет эта маленькая труженица. А ведь именно пчелы, опыляя цветковые растения, помогают им размножаться. В свою очередь, эти растения — основное звено в цепи питания всех живых организмов планеты, включая человека. Не стоит забывать и о том, что любые растения наполняют легкие планеты кислородом.
Каждый год из многих стран мира приходят сообщения о массовой гибели пчел. В России самый заметный мор пчел произошел в 2019 году в 30 регионах. По разным оценкам погибло от 5 % до 30 % пчелосемей [6].
Проблема вымирания этих насекомых чрезвычайно актуальна, поскольку речь идет не только о продовольственной безопасности человека, но и о выживании экосистемы в целом. Главной причиной исчезновения пчел называют деятельность человека. Во многих странах уже начали действовать программы по обеспечению экологической и продовольственной безопасности. В нашей стране был принят закон «О пчеловодстве в Российской Федерации» (№ 490-ФЗ от 30.12.2020г.), цель которого обеспечение производства продукции пчеловодства и сохранение пчел. Посильный вклад в предотвращение гибели пчел может внести каждый человек, но для этого нужно как можно глубже изучить биологическую особенность пчелиной семьи, ее значимость в экосистеме, причины гибели пчелиной колонии, возможности ее сохранения. Эти обстоятельства определили выбор темы исследования.
Цель исследования: установить и систематизировать взаимовыгодные отношения цветковых растений и медоносной пчелы.
Задачи исследования:
- изучить энтомофильное опыление цветковых растений как способ размножения покрытосеменных растений.
- рассмотреть особенности строения и жизни медоносной пчелы;
- раскрыть роль медоносных пчёл в природе и жизни человека;
- выявить причины исчезновения медоносных пчел;
- уточнить способы сохранения пчел;
Объект исследования:размножение покрытосеменных растений.
Предмет исследования: пчелоопыление энтомофильных растений.
Гипотеза исследования: предполагается, что опыление медоносными насекомыми, как основа жизни на Земле, это общеизвестная информация.
Для достижения цели и проверки гипотезы использовались следующиеметоды:
- изучение литературы, документов по теме исследования, анализ, сравнение, обобщение и систематизация данных;
- сбор информации в форме анкетирования;
- статистическая обработка полученных данных.
Теоретическая часть
Размножение покрытосеменных растений
Способность к размножению является неотъемлемым свойством всех живых существ. Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность существования вида. Способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое.
Наиболее древний тип размножения — бесполое размножение, в котором участвует лишь одна особь. Примерами такого размножения служат: простое деление, спорообразование, вегетативное размножение, почкование. Бесполое размножение позволяет сохранить неизменными свойства вида, быстрое увеличение его численности и расселение на новые территории.
Более поздний эволюционный тип размножения- половое размножение, в котором участвуют две особи- мужская и женская. Главной особенностью полового размножения является оплодотворение- слияние женской и мужской половых клетокиобразование общей клетки. Она объединяет наследственные признаки двух родительских особей. Такие организмы приобретают новые признаки и свойства, а значит становятся более приспособленными к жизни.
Все растения подразделяют на низшие и высшие. В свою очередь высшие растения можно разделить на споровые и семенные. А высшие семенные растения бывают голосеменные и покрытосеменные. Покрытосеменные (цветковые ) — самая многочисленная группа растений, включающая около 250 тыс. видов, произрастающих во всех климатически зонах. Размножение этих растений связано с цветком. С его участием происходят сложные процессы полового размножения — опыление с последующим оплодотворением.
Виды опыления делятся на самоопыление и перекрестное опыление.
Самоопыление выручает растения арктических и высокогорных районов, где неблагоприятный климат и мало опылителей.
И хотя этот тип опыления является простым и быстрым, он приводит к сокращению видового разнообразия. Можно утверждать, что постоянное самооплодотворение приведет эволюционное развитие в тупик. Если же перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то в этом случае происходит перекрестное опыление.
Перекрестное опыление биологически выгоднее самоопыления, поэтому оно закрепилось естественным отбором и стало господствующим в растительном мире. Но, оно невозможно безпомощников- агентов опыления и в зависимости от агента это опыление можно классифицировать на абиотическое и биотическое.
Абиотическое опыление — опыление, которое производится без вмешательства живых организмов: анемофилия (опыление ветром) и гидрофилия (опыление при помощи воды). Абиотическое опыление характерно для 20 % растений. Различают следующие типы биотического опыления:энтомофилия (опыление насекомыми) , орнитофилия (опыление птицами), хироптерофилия (опыление летучими мышами),искусственное опыление (опыление человеком).
В процессе эволюции между живыми организмами сложились взаимовыгодные отношения, приводящие к биотическому перекрестному опылению.Биологическое значение перекрестного опыления — передача богатого наследственного материала, что приводит к появлению новых видов. Около 80 % покрытосеменных опыляются именно так. Поэтому естественный отбор сделал этот вид опыления главным в растительном мире.
Энтомофильное опыление
Насекомые, облетая растения и питаясь нектаром и пыльцой, невольно переносят на своём теле пыльцу от одного цветка к другому, то есть опыляют растения.
И если перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то в этом случае происходит перекрестное опыление — основной тип опыления цветковых растений. Опыление предшествует оплодотворению- слиянию мужских и женских половых клеток (гамет). Тычинка цветка — мужской репродуктивный орган. В пыльнике тычинки созревают пыльцевые зёрна, в которых развиваются мужские гаметы — спермии. Пестик цветка — женский репродуктивный орган. Внутри завязи пестика расположены семязачатки, в которых образуются женские гаметы — яйцеклетки. После созревания гамет происходит опыление. При этом пыльца переносится на рыльце пестика. Зерна пыльцы проникают в полость завязи пестика и производят оплодотворение.
Для цветковых растений характерно двойное оплодотворение. В таком процессе участвуют два спермия из пыльцы. Один сливается с яйцеклеткой зародышевого мешка, в результате чего образуется зародыш (зигота). Вторая мужская гамета сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, в результате чего образуется запас питательных веществ(эндосперм).
После успешного оплодотворения из семяпочки развиваются семена, а из завязи пестика— плод.
Пыльца плодово- ягодных культур, опыляемых только насекомыми, липкая и снабжена шипами, благодаря чему легко удерживается на теле таких насекомых, как пчелы. Таким образом, цветковым растениям осталось позаботится о том, как привлечь этих насекомых.Цветки таких растений крупные или собраны в соцветия, белые или ярко окрашены, имеют запах и выделяют нектар.
Пчелы — основные опылители
Посещают цветки многие насекомые: жуки, бабочки, мухи, осы,муравьи. Но они не могут считаться надежными опылителями, так как у большинства из них нет опушенности, пыльца на их теле практически не задерживается. Другая причина: для собственного насыщения этим насекомым нужно немного корма, а потому они ограничиваются посещением малого количества цветков. Таким образом, основными опылителями цветковых растений являются пчелы, потому они- важный компонент большинства наземных экосистем. Ученым известно около 21 тысячи видов этих насекомых. Пчелы опыляют около 80 % цветковых растений.
Пчел делят надиких и одомашненных. К наиболее ценным опылителям среди диких пчел относятся шмели, которых существует сравнительно мало- около 300 видов. Ценная кормовая культура клевер — излюбленный медонос шмелей. Клевер занимает первое место среди пастбищных трав, быстро отрастая после сенокоса. Его мощная корневая система и густой покров препятствуют эрозии почвы, что говорит о экологическом значении этой многолетней травы. К сожалению, число шмелей неуклонно уменьшается из-за негативного воздействия антропогенных факторов: применения химических средств защиты растений, палов сухой травы.
Среди всех насекомых, участвующих в перекрестном опылении, выделяются медоносные пчелы, наиболее успешно опыляющие плодово-ягодные культуры.Посещение и перекрестное опыление ими цветков, как насекомыми, собирающими мед впрок, во много раз больше, чем всеми прочими насекомыми вместе взятыми. Таким образом, несмотря на то, что цветковые растения посещаются многочисленным отрядом насекомых, значимыми для этих растений являются пчелы. Они обеспечивают размножение покрытосеменных растений, сохранение их видового разнообразия.
Научная классификация пчел:
Царство: Животные
Тип: Членистоногие
Класс: Насекомые
Отряд: Перепончатокрылые
Подотряд: Стебельчатобрюхие
Надсемейство: Пчёлы
Семейство: Пчёлы настоящие
Род: Апис
Вид: Медоносная пчела
Изначально пчелы обитали в лесных массивах в тропическом климате. Сегодня они не населяют лишь те территории, где отсутствуют цветущие растения. К таким зонам относятся жаркие пустыни и холодные тундры. Их можно обнаружить на всех континентах, за исключением Антарктиды.
Тело насекомого состоит из трех частей: головы, груди и брюшка. На голове пчелы расположены три простых и два сложных фасеточных глаза. Нектар цветков пчёлы находят с помощью усиков - органов обоняния и осязания, а высасывают его с помощью длинного хоботка.Кгруди крепятся три пары ногидве пары крыльев. На задних ногах расположены корзиночки для складывания пыльцы. С помощью средней пары ног пчела сбрасывает цветочную пыльцу из корзиночки задней ноги в ячейку улья.
Передняя пара очищает усики, глаза и голову от пыльцы. Конец брюшка заканчивается жалом, с помощью которого пчелы защищаются от других насекомых, беспрепятственно вытаскивая из них свое жало. Укусив животное, пчела погибает, потому что жало вытащить не может.
Пчёлы могут вести как уединённый образ жизни, так и жить ульями. Одиночные пчёлы — важные опылители растений, добытая ими пыльца идёт на кормление потомства. Медоносные пчёлы живут большими семьями.
Это общественные насекомые со сложной иерархией.
В каждой семье есть одна матка, несколько сотен трутней и десятки тысяч рабочих пчел. В состав пчелиной семьи входят: пчела-матка, рабочие пчелы, трутни.Пчела-матка только производит потомство. Из каждого оплодотворенного яйца рождается особь женского пола, а из каждого неоплодотворенного — мужская.
Трутни нужны для того, чтобы оплодотворять матку, после одного спаривания с ней пчелы мужского пола погибают. Если же спаривания у них не происходит, то живут они максимум 6 месяцев. Рабочие пчелы — это самки, у которых половые органы недоразвиты, поэтому спариваться они не могут. Они выкармливают личинок, перерабатывают нектар в мед, строят соты, ухаживают за маткой и трутнями, охраняют улей от других насекомых. За один полёт рабочая пчела посещает от 50 до 100 цветков, ведь она собирает корм не только для себя, но и для семьи.
Таким образом, пчелиная семья — это целостный биологический и хозяйственный механизм, в котором каждая особь точно выполняет свои функции в тесной взаимосвязи с другими особями. Цветы поставляют пчелам нектар и пыльцу, пчелы опыляют цветы. Такое содружество — один из ярких примеровсимбиоза, служащий для продолжения жизни растений, которые прямо или косвенно — пища для всех живых организмов.
Известно, что медоносные пчелы выполняют две важные функции. Во-первых, это опыление цветочных растений, во-вторых — производство продуктов пчеловодства. Кроме своих прямых функций- пчелы выполняют ряд косвенных задач: повышают урожайности растений и плодородность почвы, увеличивают количество кислорода, борются с вредными насекомыми, лишая их пищи в виде нектара. Пчелы — индикаторы здоровой экосистемы. Любая экосистема, в которой присутствуют пчелы, способна работать естественным образом, без вмешательства человека.
Вымирание пчел
Массовое вымирание пчел началось в 2006 году. Причины: изменение климата и ухудшение среды обитания. К последней относятся: техногенные загрязнения окружающей среды, сокращение площадей медоносных лугов, выращивание монокультур, обработка полей ядохимикатами. Люди используют пестициды для того, чтобы защитить урожай от вредителей, а пестициды убивают пчел, которые помогают этому урожаю существовать.
Паразитическиеклещи считаются вторым после пестицидов фактором смертности. Клещей варроа подозревают в синдроме разрушения пчелиных колоний, при котором рабочие пчёлы внезапно улетают из улья и больше не возвращаются. Похожим образом действуют на пчел неоникотиноиды, самая опасная разновидность пестицидов. Они поражают нервную систему насекомых, что приводит большинство пчел к мгновенной смерти.
Немногочисленные выжившие пчелы теряют способность ориентироваться в пространстве и не могут вернуться в улей. В некоторых странах Европы приняли решение о запрете неоникотиноидов.
Ярким примером экологической катастрофы служит гибель пчел в китайском уезде Маосянь, специализирующимся на выращивании яблок с 1946г. Фермерам пришлось ежегодно выполнять тяжелую работу по опылению яблонь вручную, используя куриные перья и сигаретные фильтры.
Этот способ требовал огромных трудозатрат, поэтому себя не оправдал, и в 2011г. китайские фермеры этого уезда отказались от выращивания яблок.
Проблемы, с которыми столкнулись фермеры в Маосянь, дают представление о том, что подобное может произойти в глобальном масштабе.
Согласно прогнозу ученых, если вымирание продолжится такими же темпами, то к 2035 году пчёлы исчезнут с лица Земли. Одно из последних исследований показывает, что всего 2 % диких пчел опыляет 80 % урожая во всем мире. Это значит, если этот маленький процент пчел исчезнет — 80 процентов нашего урожая погибнет.
Как сохранить популяцию пчел?
Для защиты пчел на государственном уровне необходимо:
– сокращать загрязнение окружающей среды отходами производства, химическими и радиоактивными веществами, уменьшить шумовой и электромагнитный фон;
– продолжать научные исследования в области селекции популяции пчел, устойчивых к изменению климата и окружающей среды;
– создавать менее вредные препараты для лечения насекомых от болезней;
– высаживать благоприятные для жизнедеятельности пчел мультикультуры.
В настоящее время сельские жители имеют приусадебные участки, а многие городские жители- дачные участки. Существование этих экосистем существенно зависит от человека. Владельцам земельных участков можно дать следующие советы:
– свести к минимуму количество химических препаратов, обрабатывать растения отварами пахучих растений (пижма, полынь, ромашка, одуванчик, чеснок);
– пользоваться ядовитыми веществами только вне сроков цветения;
– проводить скашивание медоносной растительности под плодово-ягодными культурами за несколько дней до их обработки ядохимикатами;
– высаживать медоносные растения, цветущие по очереди с ранней весны до поздней осени (пион, мелиса, пустырник, шалфей, чабрец, тимьян, базилик, лаванда, фиалки, алиссум, астра);
– активно заменять минеральные удобрения компостом, навозом, растениями-сидератами (фацелия, горчица);
– высаживать растения, защищающие посадки от вредителей (бархатцы, пиретрум, настурция, пижма, календула).
Практическая часть
Результаты исследования
С целью получения информации об уровне осведомленности обучающихся по теме данной работы составлена анкета (см. Приложение) из шести вопросов. Анкетирование проведено среди 67 респондентов: обучающихся 8-х-10-х классов. Вопросы анкеты носят закрытый характер: выбирается один ответ из трех предложенных. Что такое экология знают 23 чел.- 34 %. Остальные пять вопросов были о пчеле. Какая наука изучает медоносных пчел знают 15 учеников-23 %. На третий вопрос о количестве существующих видов пчел правильно ответили 22 человека-33 %. Большие трудности вызвал вопрос: «Что такое медонос?», только 21 чел.-31 % респондентов ответили на него верно. С вопросом «Кто такой трутень?» справились 33 чел.-49 %. На последний вопрос о дате проведения Всемирного дня пчел ответил верно 31чел.-46 %.
Обсуждение
Анализ результатов анкетирования говорит о неудовлетворительной степени информированности опрошенных. Это не удивительно, поскольку пчеле в курсе биологии уделено недостаточно внимания. С 10-го класса начинается профильное обучение и получение знаний по биологии и экологии перестает быть массовым. Возникает необходимость в просветительской деятельности среди учеников школы.
Заключение
В ходе исследования было выяснено, что медоносная пчела, как отправная точка в цепи питания всех живых организмов, находится под угрозой вымирания. Для понимания смысла надвигающейся катастрофы, были изучены и систематизированы особенности существования пчелиной семьи и способы ее взаимоотношений с цветковыми растениями.
Антропогенное воздействие на окружающую среду, наряду с естественными врагами пчелы, значительно уменьшает возможности этого уникального насекомого.
Поэтому меры по спасению медоносной пчелы должны приниматься как на государственном уровне, так и, по возможности, каждым человеком. В работе сформулированы рекомендации для владельцев земельных участков.
Тестирование 67-ми респондентов было направлено на выявление общего кругозора по исследуемой теме и показало, что учащиеся забывают информацию, полученную на уроках. В итоге были созданы памятки опылительной функции медоносной пчелы.
Выводы
В заключение можно сделать следующие выводы:
- опыление пчелой цветковых растений — основной способ размножения покрытосеменных растений
- причины исчезновения пчел носят антропогенный характер
- гипотеза исследования не подтвердилась: опыление медоносными насекомыми, как основа жизни на Земле, это не общеизвестная информация.
Приложение
Анкета для социологического опроса
1. Экология — это:
а) наука о взаимоотношениях человека с окружающей средой
б) наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой
в) охрана природы
2. Как называется наука, изучающая медоносных пчел?
а) пчеловодство
б) апиология
в) гирудология
3. Сколько тысяч видов пчел существует?
а) 31
б) 21
в) 41
4. Что такое медонос?
а) улей, где живут пчелы
б) пчела, которая производит мед
в) растение, посещаемое пчелой
5. Кто такой трутень?
а) рабочая пчела
б) пчелиная матка
в) самец пчел
6. Всемирный день пчел отмечается
а) 20 мая
б) 20 августа
в) 20 сентября
Литература:
- Кравцов Н. И. Основные медоносы и пчелоопыление.-М.:Вереск, 2011–64с
- Насекомые. Полная энциклопедия. Пер. с англ. М. Авдониной. — М.: Эксмо, 2009.
- https://kratkoe.com/znachenie-pchel-v-prirode-i-zhizni-cheloveka.
- https://givnost.ru/pchela-nasekomoe-opisanie-osobennosti-vidy-obraz-zhizni-i-sreda-obitaniya-pchely/
- https://direct.farm/post/opyleniye-1111
- https://trends.rbc.ru/trends/green/60a6826c9a7947350c788b41.
- https://zaochnik.com/spravochnik/biologija/botanika/opylenie-rastenij/
