СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ

В настоящее время аквариумная гидрофлора в коллекциях ботанических садов и аквариумистов насчитывает более чем 300 видов. В школьном аквариуме необходимо иметь небольшой, но всесторонне используемый в курсе биологии набор водных растений. Растения этого набора должны прежде всего отвечать следующим требованиям: 1) принадлежать к различным систематическим группам — водорослям, мхам, папоротникам и покрытосеменным, т. е. к тем группам, которые изучаются в школьном курсе биологии; 2) отличаться интересными биологическими особенностями, ознакомление с которыми поможет учащимся лучше и с большим интересом изучать школьную программу; 3) быть наименее прихотливыми, что обеспечит их выживаемость в условиях школьного аквариума.

Среди растений аквариума первое место занимают покрытосеменные, на втором — водоросли, мхи и папоротники.

Водоросли отличаются от других растений тем, что у них нет листьев, стеблей, корней. Кроме того, они никогда не цветут. Пластиды водорослей по сравнению с пластидами высших растений, имеющих постоянную форму, очень разнообразны по форме. В хроматофорах водорослей находятся специфические образования — пиреноиды*, отсутствующие у высших растений.

* Пиреноиды — особые тельца белковой природы. Вокруг них откладывается запас питательных веществ.

Присутствие водорослей нежелательно в аквариумах. При недостатке света и в затемненных углах аквариума, на его стенках, на грунте образуется коричневый налет диатомовых водорослей. Они не украшают аквариум, но в условиях школы могут стать интересным объектом для внеклассной работы. При избытке света и обилии органических выделений животных и остатков корма вода становится мутно-молочной, а затем ярко-зеленой: развиваются планктонные сине-зеленые и диатомовые водоросли. Они, как и водоросли, образующие иногда бархатисто-зеленую пленку на поверхности воды, грунте и листьях высших растений, могут быть использованы на внеклассных занятиях.

Школьная программа по биологии предусматривает изучение двух групп водорослей: зеленые водоросли (с представителями учащиеся знакомятся при изучении курса ботаники в VI классе), и сине-зеленые водоросли (обзорно учащиеся знакомятся с ними при изучении темы «Строение и функции клетки» в курсе общей биологии X класса).

Так как сине-зеленые водоросли эволюционно более древние организмы, приведем их описание вначале.

Сине-зеленые водоросли. Название этих микроскопических организмов связано с окраской. Сине-зеленые водоросли никогда не бывают чисто-зеленого цвета. Кроме хлорофилла, они имеют пигменты, окрашивающие их в сине-зеленый, фиолетовый, розовый, желто-зеленый цвет (фикоциан, фикоэритрин, каротин). Сине-зеленые водоросли, как и бактерии, не имеют четко оформленного ядра. Отсутствуют у них и настоящие хроматофоры. Половой процесс отсутствует. Одноклеточные формы размножаются делением клетки пополам, колониальные и многоклеточные— распадом нити на участки (гормогонии).

Особенность сине-зеленых водорослей — способность поглощать из окружающей среды свободный азот, тогда как другие растения усваивают этот необходимый элемент только в связанном виде. Эта особенность находит практическое применение в Социалистической Республике Вьетнам, Китае, Японии. Водоросль анабена используется там в качестве зеленого удобрения на рисовых полях, но добывают ее не в чистом виде, а вместе с водяным папоротником азоллой. Водоросль и папоротник образуют симбиоз. Анабена поселяется внутри полости папоротника. Нити водоросли бурно развиваются в этих полостях и выделяют особый секрет, который, в свою очередь, способствует усиленному росту папоротника. Возможно, что продукты выделения водорослей содержат необходимые папоротнику гормоны. Этот симбиотический организм очень быстро размножается. За 1 месяц на 1 га он образует до 50 т зеленой массы, которая содержит 120 — 140 кг азота, более 30 кг фосфора и 72 кг кальция. В итоге использования зеленой массы урожай риса повышается на 30 — 50 % по сравнению с урожаем на неудобренных полях.

Некоторые сине-зеленые водоросли, например носток сливовидный, в связи с широким содержанием протеинов употребляются в пищу народами Востока (Япония, Ява, Боливия). В народной медицине прошлых столетий успешно применялись при ушибах примочки из ностока.

Вместе с тем в период интенсивного размножения сине-зеленые водоросли выделяют в воду ядовитое вещество, вызывая ухудшение качества воды и гибель рыб. Некоторые виды водорослей показывают степень загрязненности воды при ее биологическом анализе.

При очистке аквариума с помощью шланга никогда не следует всасывать в него воду ртом, как это иногда делают аквариумисты-любители. Вода, насыщенная сине-зелеными водорослями, может вызвать отравление.

В уголке живой природы учащиеся могут наблюдать условия, при которых сине-зеленые водоросли лучше развиваются. Для этого нужно собрать в отдельные сосуды колонии сине-зеленых водорослей, которые поселяются в виде пленок на поверхности воды или стенках аквариума. Сосуды содержат в условиях разного режима температуры и освещения. Роль органических веществ для развития сине-зеленых водорослей можно установить, используя воду из разных аквариумов, более и менее загрязненных.

Интерес для учащихся представляет рассматривание сине-зеленых водорослей под микроскопом. При этом можно видеть, что цитоплазма их клеток разделена как бы на два слоя. Наружный слой насыщен зернистым пигментным веществом, за счет которого он окрашен в различные оттенки сине-зеленого цвета. Внутренний слой не содержит пигментов. В нем сосредоточено ядерное вещество.

В качестве демонстрационного материала сине-зеленые водоросли могут быть представлены (под 2 — 3 микроскопами) на соответствующем уроке в X классе. В результате их просмотра учащиеся убедятся в том, что у этих растений, стоящих на низком уровне организации, отсутствует ядро.

Зеленые водоросли. Зеленые водоросли окрашены в чисто-зеленый цвет. В их хроматофорах, кроме хлорофилла, содержатся каротин и ксантофилл, но хлорофилл преобладает. Клетки всех водорослей (одноклеточных, колониальных и нитчатых) имеют одно или несколько ядер. Зеленые водоросли запасают в клетках в основном крахмал. Размножение вегетативное, бесполое и половое.

Значение зеленых водорослей в природе и жизни человека огромно. Прежде всего они производят кислород и очищают воду в природных водоемах. Колоссальна роль зеленых водорослей в переработке углекислоты и биогенных элементов, растворенных в воде, а также в синтезе органических веществ. В последнее время пытаются получать из зеленых водорослей питательные продукты. Сухая масса хлореллы содержит большой набор незаменимых аминокислот и ценных витаминов. В настоящее время в ряде стран, в том числе и в СССР, ведутся работы по совершенствованию установок, снижающих себестоимость производства биомассы из планктонных водорослей. Это позволит широко использовать водоросли в качестве кормов сельскохозяйственных животных.

Зелеными водорослями, особенно харовыми, питаются некоторые промысловые животные: птицы, рыбы, раки. Было установлено, что хара встречается в желудке широкопалого рака в 40 % случаев, а в желудке длиннопалого — в 70 %. В период частых линек (первый год жизни) раки потребляют харовые водоросли в 2 — 6 раз чаще, чем в последующие годы. Благодаря содержанию в харах большого количества кальция они способствуют более быстрому накоплению этого элемента в гастролитах рака. Гастролиты участвуют в процессе линьки и роста рака. Используют зеленые водоросли и в медицине. Из хлореллы выделяют вещество хлореллин, подавляющий развитие ряда болезнетворных бактерий. В народной медицине пользовались компрессами из нитчатых водорослей в качестве болеутоляющего средства. В годы Великой Отечественной войны успешно применялась вата из кладофоры. Последняя хорошо переносит стерилизацию и отбелку. Имеются сведения, что харовые водоросли подавляют развитие личинок малярийного комара.

Зеленые водоросли используют в сельском хозяйстве в качестве удобрений. В ряде мест харовые водоросли применяют для известкования полей.

Крупные клетки нителлы (рис. 1) используют как модель для изучения внутриклеточных процессов в научных исследованиях, так как многие процессы в клетке нителлы типичны для всех клеток живых существ. На клетках нителлы изучают распределение внутриклеточного электрического потенциала, проницаемость оболочки для разных питательных веществ и избирательность оболочки к этим веществам.

Из водорослей изготовляют войлок, теплоизоляционный и водонепроницаемый материалы, картон, низшие сорта бумаги. Из кладофоры биохимически можно получать спирт и ацетон.

В школьном аквариуме хорошо живут с лета до весны спирогира, кладофора, нителла, улотрикс, мужоция, зигнема. Их можно использовать в учебном процессе. Найти в природе эти водоросли не трудно.

Спирогира — одна из самых распространенных нитчатых водорослей. Растет в стоячих и медленно текущих водах. Ведет неприкрепленный образ жизни. Длинные неветвящиеся и скользкие нити ее таллома переплетены в клубки ярко-зеленого цвета, образуя так называемую тину. В тине вместе со спирогирой встречаются зигнема и мужоция.

Кладофора — широко распространенная водоросль. Ее таллом состоит из многоразветвленных жестких нитей в виде подводного кустика. На нитях нет слизи.

Нителла и другой близкий ей вид — хара — по форме напоминают высшие растения (хвощ или роголистник). Их таллом разрастается в виде стебелька и мутовчато отходящих от него веточек, которые, в свою очередь, тоже ветвятся. Стебелек харовых достигает нескольких десятков сантиметров и разделен узлами на междоузлия. Обитают харовые в виде хрупких дернинок на дне спокойных чистых вод. Хара плохо адаптируется в аквариумах, так как предпочитает сильно известкованную воду. Изучение ее строения затруднено тем, что таллом этой водоросли покрыт корочкой извести. Соли кальция в составе минеральной золы хары составляют до 55 % по массе. Поэтому для школьного аквариума больше подходит нителла. Ее узнают по нежно-зеленым зарослям (рис. 1).

#doc2fb_image_03000004.png

Рис. 1. Блестянка гибкая (нителла)

Улотрикс обитает в быстро текущей воде, представляет собой длинные (в Неве до 30 см), неразветвленные нити, состоящие из коротких цилиндрических клеток. Нити образуют дернинки, которые прикрепляются к различным подводным предметам чуть ниже уровня воды.

Мужоция живет в реках, прудах, озерах, канавах. Ее нити меняют цвет от бледно-серого до ярко-зеленого. Объясняется эта особенность движением хроматофора внутри клеток. Он пластинчатый, протянут во всю длину клетки и свободно передвигается в ней. При ярком освещении хроматофор поворачивается к источнику света ребром, его почти не видно и нить становится бледно-серой с чуть заметным зеленоватым оттенком. При недостаточном освещении хроматофор поворачивается широкой стороной к источнику света и нити наливаются интенсивным зеленым цветом.

Зигнема обитает в стоячих и проточных водоемах. Нити ее иногда развиваются в больших количествах.

Каждый вид водорослей собирают обычно летом или в начале сентября в отдельные банки с небольшим количеством воды. Воду из водоема для подлива к культурам водорослей наливают также в отдельную большую банку. Водоросли в виде дернинок, клубков нельзя оставлять надолго неразобранными, так как они могут погибнуть. Не позже чем через сутки нужно все разобрать, освободить от представителей фауны и разложить в приготовленные заранее сосуды.

Водоросли лучше живут и развиваются в стеклянных невысоких сосудах с широким дном (кристаллизаторы, чашки Коха, для небольших количеств водорослей — чашки Петри), особенно если их в сосудах значительно меньше, чем воды. Большинство водорослей предпочитают нейтральную или слабощелочную среду (рН 7,0 — 7,6). Если среда кислая, в нее для нейтрализации можно по каплям внести раствор соды (Na2CO3).

Прямой солнечный свет недопустим при содержании водорослей в искусственных условиях. Их помещают на северо-восточном, северном или в крайнем случае на восточном окне. Зимой благоприятна температура не выше 10 — 12 °С, летом — 16 — 18 °С. Зимой водоросли подсвечивают, используя люминесцентные лампы на расстоянии 6—7 см от сосудов. Можно использовать лампы накаливания, но их следует опускать в отдельный (без водорослей) сосуд с водой, иначе может быть перегрев, вызывающий гибель культур. Оптимальный вариант светового режима водорослей в зимний период — это сочетание естественного и искусственного освещения. Водоросли лучше выживают при добавлении в воду питательного раствора Кнопа*.

* Раствор Кнопа был составлен для высших растений, но позже его с успехом стали применять для культур водорослей. Состав раствора на 1 л воды: Са(NО3)2 — 0,25 г; MgSO4 — 0,06 г; КН2РО4 — 0,06 г; КСl — 0,08 г; Fe2Cl6 — 1 капля 1-процентного раствора.

Зеленые водоросли используют на уроках. Например, изучал клетку в натуре и последовательно на таких объектах, как водоросли, папоротники, высшие растения, простейшие животные, учащиеся с большой степенью самостоятельности и интереса приходят к выводу о единстве строения, о родственных связях, о единстве происхождения различных организмов.

Использование аквариумных водорослей поможет также в изучении понятия ароморфоза (переход от одноклеточности к многоклеточности). При изучении в VI классе одноклеточных зеленых водорослей учитель обычно демонстрирует наземную водоросль плеврококк, у которой одиночные клетки иногда на некоторое время соединяются между собой. При изучении нитчатых водорослей и рассматривании под микроскопом спирогиры учащиеся наблюдают многоклеточность, но в самой примитивной форме — нить из одного ряда клеток; при демонстрации кладофоры наблюдают дальнейшее усложнение морфологии — кустики из однородных нитей.

Рассматривая под микроскопом при изучении темы «Клетка» клетки кожицы лука, учащиеся V класса, конечно, испытывают эмоциональный подъем, так как впервые в жизни самостоятельно готовят препарат, работают с микроскопом. Но впечатление, возникающее при знакомстве с нителлой, незабываемо. Клетки ее очень красивы, окрашены в изумрудный цвет. Так как они достаточно крупные (отчетливо видны при увеличении в 30 — 40 раз), их легко рассмотреть под лупой. Расстояние между узлами стебелька — это одна клетка. Иногда длина этих клеток достигает 15 — 20 мм при толщине до 0,5 мм (обычно клетки растений имеют 50 мкм в поперечнике).

Учащиеся приходят в восторг от наблюдения за движением цитоплазмы*. Это для них открытие. Причем

учитель может организовать урок так, что открытие станет самостоятельным, и это принесет особую радость учащимся. Движение — один из признаков живого. Школьники наглядно убеждаются в том, что клетки, а следовательно все растения,— это живые организмы.

* Для того, чтобы хорошо было видно движение цитоплазмы, нителлу нужно предварительно выдержать 1 — 2 ч в теплой воде с температурой 30 — 35 °С. За 15 мин до приготовления препарата в воду добавить спирт из расчета 8 — 10 капель на 100 см3.

Рассмотрение строения клеток спирогиры в VI классе при изучении нитчатых водорослей позволяет развить понятие о многообразии растительных клеток.

Для приготовления препарата спирогиры ее выдерживают в течение 2 — 3 сут. в дистиллированной воде. При этом хроматофоры раздвигаются, что облегчает их рассмотрение, и ядро становится доступным для обозрения. Крахмальные зерна хорошо видны при окрашивании препарата слабым раствором йода.

Другие нитчатые водоросли — улотрикс, зигнема, мужоция — сохраняют общие признаки, а именно нитчатый тип строения, но отличаются друг от друга разнообразием форм хроматофоров. Так, у улотрикса он похож на незамкнутый поясок, у зигнемы — звездчатый (2 хроматофора), у мужоции — в виде пластинки.

Изучение этих водорослей возможно только во внеклассной работе, результаты которой используются на уроке при изучении соответствующего материала. В уголке живой природы могут быть поставлены различные опыты с водорослями: выяснение оптимальных условий их содержания, образование запаса питательных веществ, дыхание и т. п. Составленные учителем задания, особенно для учащихся средних классов, помогут им более четко и правильно выполнить эти наблюдения.

Моховидные — представители высших растений. Тело большинства из них состоит из побега, разделенного на стебель, и листьев (фонтиналис). У некоторых представителей, стоящих на более низкой ступени организации, тело — это таллом, слоевище (риччия). Это доказывает сходство слоевищных мхов и низших растений и наряду с другими признаками (неразрывная связь с водной средой, невозможность размножения без нее, сам процесс размножения и развития) указывает на их родственные связи и общность происхождения.

Корней у мохообразных нет, но есть у ряда видов ризоиды — одноядерные, многоклеточные волоски, отчасти заменяющие корни.

Водяные мхи играют значительную роль в жизни пресных водоемов, участвуя в процессах зарастания и

заболачивания. Общее число водяных мхов достигает в некоторых водоемах 15 и более видов. Обычно это видоизмененные прибрежные растения, но при развитии в погруженном состоянии они так видоизменяются, что их трудно определить даже специалистам.

Из отечественных мхов в аквариумах можно успешно выращивать следующие: риччию плавающую, фонтиналис противопожарный.

#doc2fb_image_03000005.png

Рис. 2. Риччия плавающая

Риччия плавающая распространена в теплых районах европейской части СССР, на Кавказе, в Средней Азии, Сибири и на Дальнем Востоке. Принадлежность ее к классу печеночников характеризуется отсутствием побегов. Тело ее состоит из вильчато разветвленного слоевища, образующего плотные подушки на поверхности воды. При хорошем освещении риччия сохраняется в аквариуме всю зиму, и в лабораторных условиях можно наблюдать особенности ее строения, размножения, значение для животного населения аквариума (рис. 2). Демонстрация риччии на уроках ботаники и общей биологии при сравнении с низшими растениями и листостебельными мхами может быть направлена на развитие эволюционного понятия о постепенном усложнении организации растительного мира. Учащиеся на наглядном материале наблюдают это усложнение: одноклеточные → многоклеточные нитчатые → слоевищные → листостебельные растения.

Таким образом, растения аквариума могут быть представлены в учебном процессе как своеобразная модель развития растительного мира.

#doc2fb_image_03000006.png

Рис. 3. Водяной мох обыкновенный

Фонтиналис противопожарный по сравнению с риччией в эволюционном отношении более совершенный организм, обладает ветвящимся стеблем и трехрядно расположенными на нем листьями. Растение прикрепляется к камням и грунту подушкообразным сплетением ризоидов. В СССР фонтиналис распространен повсеместно, но предпочитает чистую воду. Во взмученной воде быстро покрывается грязью и начинает деградировать. В аквариумах фонтиналис успешно растет при хорошем освещении, но не под прямыми солнечными лучами, под которыми он быстро покрывается нитчатыми зелеными водорослями и погибает. Температура воды должна быть не выше 18 — 20 °С. Лучше фонтиналис приживается, если взять его из природного водоема вместе с тем субстратом, к которому он там был прикреплен, например с камнем (рис. 3).

Свое видовое название фонтиналис противопожарный получил в связи с тем, что стебли мха даже в сухом виде не горят, поэтому его используют иногда для законопачивания деревянных построек. Листья фонтиналиса состоят из одного слоя клеток, поэтому их легко рассмотреть под микроскопом. В результате делается вывод о единстве строения клеток различных организмов, что в свою очередь, способствует развитию понятия о единстве происхождения живой природы. Такой вывод формируется на основании уже накопленных учащимися соответствующих наблюдений: рассматривание клеток кожицы лука и других высших растений, водорослей, мха. Кроме того, учащиеся могут проследить эволюцию важнейшего органа растения — листа. У мха учащиеся наблюдают самое примитивное строение листа (один слой клеток), далее у папоротников и последующих в эволюционном отношении растительных организмов они увидят усложнение этого органа.

Наконец, знакомство учащихся с водяными мхами обогащает их знания о многообразии растительного мира и приспособленности его представителей к различным условиям жизни.

Папоротниковидные. Папоротниковидные, так же как и мохообразные,— представители высших споровых растений. Папоротниковидные более сложны по строению (настоящие корни и хорошо развитые листья). В процессе эволюции эти растения приспособились к различным условиям среды, в том числе и к водной среде. В условиях школьного аквариума из папоротниковидных можно содержать представителей следующих родов: цератоптерис, марсилея, сальвиния (рис. 4, 5).

#doc2fb_image_03000007.png

Рис. 4. Водяной папоротник капустовидный

#doc2fb_image_03000008.png

Рис. 5. Марсилея четырехлистная

Представители рода цератоптерис широко представлены в тропических пресных водах повсеместно, в природе это однолетние растения, обитающие как в воде, так и по берегам водоемов, на сильно увлажненных низменностях. Стебель у них короткий, толстый, вертикальный, листья мелко рассеченные и располагаются розеткой. Корневая система хорошо развита. Цвет листьев светло-зеленый, нижняя, сторона плавающих листьев за счет обширных аэрокамер приобретает серебристый оттенок. Черешки листьев толстые, мясистые, и в них тоже много аэрокамер.

В погруженном положении цератоптерис достигает в высоту 70 — 80 см. Надводные его листья в хороших условиях развиваются в длину до 120 см при ширине 60 см (замеры произведены в оранжереях ленинградского Ботанического сада Академии наук СССР).

У молодых листьев верхушка спирально закручена. Погруженные растения спор не образуют, но хорошо и быстро размножаются вегетативно с помощью выводковых почек, появляющихся по краям листьев. Из этих почек развиваются дочерние растения. Иногда крупные кусты буквально усыпаны вполне развитыми, с листьями и густыми корнями, молодыми растениями. Освобождаются они от материнского растения только после загнивания или обламывания его листьев. Интересно, что старые, побуревшие листья часто сохраняют эти почки и в благоприятных условиях вскоре скрываются под светло-зеленой зарослью молодых растений. Части листа длиной до 0,5 см2 имеют такую же способность к развитию. Условия развития — клетки листового края на этих кусочках.

Листья папоротника и их части легко прилипают к любому опущенному в воду предмету, к телу животных и перьям водоплавающих птиц. Не удивительно, что цератоптерис распространился по всей тропической зоне.

На некоторых листьях папоротника, возвышающихся над поверхностью воды, с нижней их стороны можно видеть сорусы, в спорангиях которых созревают споры. Надводные и плавающие листья цератоптериса, в отличие от погруженных, имеют развитые механические ткани и устьица на верхней стороне. Они обладают способностью не смачиваться, капли воды скатываются с них серебристыми шариками. У форм, существующих на границе сред воды и воздуха, проходит мощный восходящий ток воды от корней к листьям, в связи с чем появились хорошо развитые трахеиды. У этих растений корневая система особенно развита. Погруженные листья ассимилируют всей поверхностью листьев, и корки служат им в основном для закрепления на субстрате. Цератоптерисы обитают в районах с периодически меняющимся уровнем воды и хорошо приспособились к этим колебаниям.

Благодаря своей декоративности и быстрому вегетативному размножению разновидности папоротника — цератоптериса — василистниковидного, суматранского и плавающего — приобрели большую популярность у многих школьных аквариумистов. Их используют как декоративные растения и как объекты наблюдений и исследований. Условия содержания: обилие света, температура воды 22 — 28 °С, мягкая вода (при жесткости выше 5 % листья покрываются беловатой корочкой солей кальция, поры их закупориваются и растения разрушаются). Плавающая форма папоротника требует и влажного теплого воздуха над водой, но большое содержание паров воды приводит к тому, что капли ее перестают скатываться с поверхности листьев и они загнивают. Листья чувствительны и к воде, конденсирующейся на покровном стекле. Стекло рекомендуется устанавливать над аквариумом под наклоном, чтобы вода могла с него стекать по стенкам.

Несмотря на то, что цератоптерисы — однолетние растения, в аквариуме при хороших условиях они могут прожить и более одного года. Известны случаи их жизни в аквариумных условиях до трех лет. Молодые растения легко перезимовывают при подсветке электролампами.

Водные папоротники используются как на уроках, так и во внеклассной работе.

При изучении клетки в курсе ботаники можно показать учащимся через микроскоп клетки молодого листа цератоптериса. Под микроскопом хорошо видны хлорофилловые зерна, движение цитоплазмы, сходство со строением клеток других растений. Клетки цератоптериса окрашены в изумрудный цвет, и впечатление от наблюдения эмоционально обогащает учащихся.

Папоротники — интересный объект для опытов по вегетативному размножению. В частности, цератоптерис размножается листом и кусочками листа.

На примере водных папоротников при сравнении их с фонтиналисом можно убедиться в эволюционном усложнении этих организмов. Это усложнение проявляется прежде всего в развитии корневой системы и в усложнении главного ассимилирующего аппарата — листа. Если у фонтиналиса учащиеся наблюдали упрощенное строение листа (один слой клеток), то у папоротников ясно выражено многослойное клеточное строение листа с проводящими путями.

ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ

Покрытосеменные — наиболее высокоорганизованные растения на земном шаре. Наиболее характерно для них наличие цветка, в завязи которого укрыты семяпочки. После оплодотворения из завязи развивается плод с семенами внутри. Способность к видообразованию у покрытосеменных очень хорошая. Поэтому среди покрытосеменных много видов водных растений, чрезвычайно интересных по своим биологическим особенностям.

Общие экологические признаки различных видов водных растений появляются в результате естественного отбора. Основные средства приспособленности растений к современным условиям жизни в воде: 1) рассечение листовых пластинок на мелкие нитевидные доли, что обеспечивает растению увеличение поверхности при поглощении световых лучей, кислорода, углекислого газа, минеральных солей; 2) сильное развитие аэрокамер в связи с недостаточным количеством воздуха в воде, что уменьшает также плотность растения, способствующую вертикальному положению в воде и вынесению на поверхность воды листьев и цветков; 3) отсутствие устьиц за исключением верхней поверхности плавающих листьев, так как газообмен происходит через всю поверхность водных растений; 4) слабое развитие кутикулы, утратившей свою защитную функцию; 5) слабое развитие корневой системы или отсутствие ее, так как функцию поглощения воды и растворенных в ней солей выполняет вся поверхность растения; 6) отсутствие сосудов в связи с утратой необходимости проводить воду и минеральные соли, что связано с поглощением их любой частью растения (характерно только для полностью погруженных растений); 7) частичная редукция механической ткани в связи с большей, чем воздушная среда, плотностью воды; механическая ткань сохраняется только в центральных частях стебля в виде тяжей, которые позволяют растению испытывать натяжение, противостоять движению воды; 8) частичное или полное отсутствие дифференциации ткани листа на губчатую и столбчатую, что связано с недостаточным проникновением света даже на небольшую глубину; 9) сравнительно быстрый рост водных растений, благоприятные условия для которого обеспечиваются водной средой; 10) способность к вегетативному размножению намного большая, чем у наземных видов, что позволяет водным растениям выживать в сложных условиях обитания в водной среде; 11) выделение поверхностью слизи, что уменьшает трение органов друг о друга, предохраняет ткани от выщелачивания, защищает зимующие почки от охлаждения и спасает на некоторое время растения от высыхания при • понижении уровня воды. Все эти общие черты приспособленности в той или иной степени можно наблюдать у аквариумных цветковых растений.

Вместе с тем водные растения отличаются друг от друга и видовыми приспособительными признаками. Например, некоторые виды рдестов могут существовать только при связи с тремя средами — водой, почвой и атмосферой. Роголистник живет без почвы, при соприкосновении с атмосферой погибает, и ему достаточно только водной среды.

По отношению к почве, воде и атмосфере водные растения можно разделить на несколько экологических групп: 1. Жизнедеятельность происходит в основном в толще воды. 2. Необходимые условия жизни вида — вода и атмосфера. 3. Растения связаны только с водой и почвой. 4. Растения нуждаются в почве, воде и атмосфере (укоренены на дне, листья плавающие). 5. Растения частично возвышаются над водой, будучи укорененными в почве.

#doc2fb_image_03000009.png

Рис. 6. Элодея канадская

К первой группе растений относятся элодея канадская, элодея зубчатая, роголистник темно-зеленый, пузырчатка обыкновенная, альдрованда пузырчатая, ряска трехдольная.

Элодея канадская принадлежит к семейству водокрасовых (рис. 6). Родина — пресные водоемы Америки. В XIX в. этот вид спонтанно акклиматизировался в Англии, а затем в Европе.

Элодея канадская быстро освоила водоемы нового ареала, вытеснив многие аборигенные растения. За быстрое распространение этот вид получил название «водяная чума». В Европу попали только женские экземпляры растения (оно двудомное), позднейшие попытки целенаправленно акклиматизировать мужские экземпляры эффектов не дали, так как пригодные для обитания экологические ниши уже были заняты женскими растениями. Поэтому быстрое распространение элодеи обеспечивалось исключительно вегетативным размножением. В настоящее время элодея канадская широко распространена в водоемах европейской части СССР, а в последнее десятилетие все чаще встречается и в Сибири, например в Ангаре, в районе Иркутска.

Листья элодеи собраны в мутовки по 3 — 4, мелкие, обычно длиной 7 — 12 мм, продолговатые, по краям мелкозубчатые (это заметно только в лупу). Стебель тонкий, ломкий, длиной 40 — 60 см, ближе к поверхности воды ветвится. Цветки образуются в пазухах верхних листьев на тонкой и длинной трубке, похожей на цветоножку: у них три белых лепестка. Корневая система развита слабо, ассимиляция идет всей поверхностью растения. В природе встречается в прудах, тихих заводях речек и озер, предпочитает слабопроточные воды. В некоторых водоемах (Московская область) образует большую сырую биомассу—более 4 кг на 1 м2.

Заросли элодеи населены огромным количеством беспозвоночных пресных вод и охотно посещаются рыбами. Эти же заросли служат субстратом для икры рыб, среди ветвей элодеи первое время прячутся и кормятся стаи мальков. Растения употребляются в пищу многочисленными водными обитателями, в том числе карповыми рыбами, окунем, ондатрой. Но есть интересные наблюдения, в результате которых установлено, что прудовик обыкновенный использует в пищу 40 видов высших растений, а элодею канадскую отвергает даже при сильном голоде.

Пищевая ценность элодеи очень высока: белков она содержит более 18 %, жира — около 3 %. Каротин, содержащийся в элодее, превращается в организме животных в витамин А. Элодею используют и на корм скоту с различными кормовыми добавками. Заготавливается высушиванием, силосованием; из нее приготовляют витаминную муку. При избытке растений или при расчистке водоемов употребляется как зеленое удобрение.

При сборе элодеи на экскурсии следует обратить внимание на серый налет, обычно покрывающий листья и стебли растений. Чем выше жесткость воды природного водоема, тем больше на листьях налета. Это осадок соли кальция СаСО3, выделенный растением в процессе ассимиляционной деятельности. Световой период фотосинтетического процесса связан с поглощением растворенного в воде углекислого газа. Когда его в воде недостаточно, растения начинают вырабатывать углекислый газ из гидрокарбоната кальция:

Са(НСО3)2 = СО2

потребляется

растениями

+ H2O + CaCO3

выпадает

в осадок

Ночью, когда растения не поглощают углекислый газ, он снова накапливается в водоеме в результате дыхания растений и животных, и при взаимодействии углекислого газа с нерастворимым в воде карбонатом кальция (CaCO3) образуется угольная кислота (H2CO3). В кислой среде карбонат кальция превращается в гидрокарбонат Са(НСО3)2, т. е. реакция идет в обратном направлении. Заросли элодеи могут вызвать ночью замор — удушье рыб в результате бурного обратного процесса реакции к появления избытка углекислоты в воде.

Осенью элодея образует зимующие почки, которые опускаются на дно и пережидают зиму в состоянии покоя. Иногда внезапные холода осенью или на мелководье вызывают вмерзание неопавших почек и стеблей в лед. Куски льда с вмерзшими частицами элодеи следует поместить в холодную воду и оттаивать в прохладном помещении (быстрое оттаивание в теплой воде вызовет гибель растения). Затем оттаявшие стебли и почки элодеи выставляют на солнечное окно или освещают электролампами. Вскоре почки трогаются в рост. Перезимовавшие в природе веточки элодеи хорошо и быстро разрастаются в аквариумах. При многолетнем содержании в аквариуме элодея постепенно мельчает, замедляет рост. Для содержания в школьном аквариуме следует рекомендовать более красивый и легко разрастающийся в искусственных водоемах вид элодеи из Аргентины — элодею зубчатую*, или эгерию. Зубчатая элодея — тропическое растение, не имеет сезонных циклов и растет в аквариумах круглый год, легко размножается вегетативно. Стебли длинные, более толстые, ярко-зеленые. Заостренные на концах ланцетовидные листья собраны в мутовки, которые расположены тем чаще на стебле, чем ярче освещение. Длина листьев до 15 мм, стебли достигают в длину 2 м. Хорошо растет при температуре воды от 16 до 30°С, у поверхности воды стебли обильно ветвятся. Растение очень ломкое, большое количество обломков стеблей выделяет в воду сок, который содержит, по-видимому, ядовитые вещества (улитки это растение не едят). Элодея зубчатая может свободно располагаться в толще воды и при этом хорошо себя чувствовать, но аквариум выглядит красивее, если элодея посажена пучками стеблей. При посадке нужно прижать их нижние концы камнем.

* Элодея зубчатая выделена в самостоятельный род эгерия.

Корни у элодеи немногочисленные, в виде отдельных белых неветвящихся нитей, функция которых — закрепление растения на субстрате. Функцию поглощения выполняет вся поверхность тела.

Элодея используется в курсе ботаники и общей биологии для рассмотрения пластид при большом увеличении микроскопа. Это округло-овальной формы образования зеленого цвета. В теме «Лист» используют элодею для демонстрации мутовчатого расположения листьев, тем более что среди комнатных растений, используемых при изучении листорасположения, очень редко встречаются растения с мутовчатым расположением листьев. При изучении вегетативного размножения растений на уроке можно использовать результаты опыта, поставленного в уголке живой природы.

С этой целью за месяц до урока надо отрезать и поместить в хорошо освещенный сосуд верхушки стебля, черенок стебля снизу, часть стебля с двумя мутовками, часть стебля с одной мутовкой, отрезок стебля между мутовками. За месяц от этих отрезков (кроме последнего) начинают расти новые стебельки.

#doc2fb_image_0300000A.png

Рис. 7. Роголистник темно-зеленый

Роголистник темно-зеленый (семейство роголистные) — одно из самых распространенных растений в пресных водоемах нашей страны и представляет исключительный интерес как пример полной адаптации к водной среде (рис. 7). Роголистник — единственное из наших водных растений, цветущее под водой. Как и другие растения этой группы, роголистник утратил тесную связь с почвой, корней у него нет. Изредка можно наблюдать отходящие от стеблей белые неветвящиеся нити, но они представляют собой видоизмененные ветки, играющие роль якоря.

Листья роголистника темно-зеленые, вильчато рассечены на 2 — 4 доли. На одной из сторон мутовками расположены беловатые зубчики. При демонстрации растения следует обратить внимание на радиальную симметричность мутовок. Стебли тонкие, ломкие, особенно к концу лета, тянутся на 30 — 80 см, густо ветвятся. Роголистник образует подводные леса в озерах, лесных болотах, речных заводях. Вся масса зарослей легкоподвижна, поэтому на быстрых течениях не растет, растения уносятся водой. Изредка летом при быстром реете отдельные верхушки игольчатых частей листа пронзают поверхностную пленку воды и выходят в воздушную среду, но остаются живыми, пока не обсохнут. Это единственная и не обязательная связь растений с воздушной средой. Цветет на широте Москвы в июле — августе. Цветки однодомные, мелкие, невзрачные, сидят в пазухах листьев. Тычиночные цветки образованы зелеными листочками околоцветника и тычинками (10 — 12, иногда больше), пестичные имеют 8 — 12 листиков в околоцветнике и один пестик. Пыльники на 1/3 заполнены воздухом. Созревая, они отрываются и благодаря воздухоносной полости всплывают (сравните с валлиснерией), но не до поверхности, а держатся около нее. В момент подъема пыльник раскрывается, пыльца попадает в воду. Ее плотность такая же, как у воды, поэтому она остается в стоячей воде на том уровне, где вышла из пыльника. Таким образом, поднимающиеся к поверхности пыльники заполняют пыльцой всю толщу воды до поверхности, а слабые течения в воде, волны в глубине от проплывших рыб и насекомых перемещают пыльцу в слоях воды горизонтально. На рыльцах пестичных цветков есть клейкие вещества, нерастворимые в воде, к ним прилипает пыльца. Опыление, следовательно, происходит легко, и с августа зреют снабженные шипиками плоды.

Роголистник легко размножается вегетативно. От каждого кусочка стебля с мутовкой листьев могут начать жизнь новые растения. Эти обломки легко переносятся птицами и другими животными, а также лодками из водоема в водоем. Зимует растение подо льдом, к осени вся заросль утяжеляется и опускается на дно. Верхушки стеблей, тесно сжимая верхушечные листья, образуют своеобразную почку, которая может зимовать на стебле, а может отвалиться и опуститься на дно. Все эти особенности роголистника способствуют очень раннему пробуждению растения весной по сравнению с другими гигрофитами и быстрому заселению новых территорий и водоемов. Поэтому в ряде мест роголистник — главное растение водоема, затеняет и подавляет другие виды.

Роголистник образует летом большую биомассу: в районе Москвы в сырой массе — 4 кг/м2, а в озере Севан — до 20 кг/м2. В Средней Азии биомасса роголистника достигает 300 т/га. В природе служит субстратом для многих водных животных. В его зарослях скрываются мальки промысловых рыб, промысловые грызуны

используют это растение в качестве корма. Измельченный и смешанный с мучной пылью роголистник, используется в корм домашней водоплавающей птице. В зарослях роголистника обильно развиваются личинки комара. В связи с ликвидацией в СССР очагов малярии такая особенность этого растения для нас не особенно важна, но в других странах, где малярия еще имеется, например в Индии, скопления больших зарослей роголистника создают благоприятные условия для развития личинок малярийного комара, обеспечивая им защиту и не препятствуя разрастанию фитопланктона, служащего им пищей.

Для аквариума из природного водоема роголистник лучше брать летом и не целые побеги, а молодые, хорошо развитые их верхние части. Период акклиматизации обычно длится до осени, но, пережив его, растения могут хорошо перенести зиму, хотя листья мельчают и все растение утрачивает свой прежний привлекательный вид. Во избежание гибели растений рекомендуется по мере их роста, отрезать и удалять из аквариума нижние части ветвей. Взятые из природы осенью побеги роголистника, как правило, не доживают до весны.

Пузырчатка обыкновенная (семейство пузырчатковые) распространена в европейской части СССР, Сибири, Средней Азии, на Кавказе и Дальнем Востоке. Растет в канавах, прудах и других водоемах с медленно текущей водой. Длинный ветвистый стебель без корней свободно плавает в воде около поверхности и бывает иногда длиной 1 м. Листья рассечены на нитевидные доли, некоторые из них снабжены пузырьками — видоизмененными долями листа. Пузырьки, сидящие на ножках, бледно-зеленого цвета, сжаты с боков, боковые стенки полупрозрачны. На пузырьке имеется отверстие, усаженное по краям жесткими, острыми щетинками, нижний край отверстия утолщен и имеет плотный выступ, вдающийся внутрь пузыря, с верхнего края отходит тонкий прозрачный клапан, который, смыкаясь с выступом нижнего края, плотно закрывает отверстие. Клапан при малейшем давлении извне вдается внутрь и открывает отверстие, но вследствие упругости при прекращении давления сразу возвращается на старое место, перекрывая вход. Изнутри открыть клапан невозможно из-за выступа нижнего края отверстия. Эти пузырьки — ловчие камеры. Натыкаясь на клапаны, мелкие водные животные открывают клапан, проникают в пузырь и оказываются в западне (рис. 8).

Пузырчатка использует животные белки, так как воды, в которых она обитает, отличаются бедностью азотистых соединений. Однако причислить пузырчатку к растениям-хищникам можно лишь с некоторой оговоркой. «Охота» пузырчатки пассивна. Животное само нажимает на клапан и оказывается в пузырьке, выход из которого невозможен из-за конструкции клапана. Животное задыхается, погибает и разлагается. Образующиеся при разложении соки поглощаются стенками пузырька. В этом смысле пузырчатка существенно отличается от настоящих растений-хищников, например росянки, что дало повод Ч. Дарвину метко окрестить пузырчатку растением-стервятннком (питающимся падалью). Стенки пузырька выделяют особые ферменты и бензойную кислоту, предохраняющие погибшую жертву от загнивания, вызываемого микроорганизмами. Таким образом пузырчатка как бы консервирует жертву, обеспечивая длительное ее усвоение.

#doc2fb_image_0300000B.png

Рис. 8. Пузырчатка обыкновенная

Цветет пузырчатка летом. Желтые цветки поднимаются на высоких тонких цветоножках над поверхностью воды. Они неправильной формы, двугубые со шпорцем. Нижняя губа венчика длиннее верхней. Осенью листья на концах стеблей прекращают рост и складываются шаровидно, образуя простейшую зимующую почку. Растение опускается с холодами на дно, теряет из полостей воздух, но почки сохраняют воздушные полости. Поэтому почка при зимовке направлена вверх. Весной она отрывается от гниющего стебля, всплывает и быстро начинает расти в теплых поверхностных слоях воды на ярком освещении.

В аквариумах пузырчатка хорошо живет в летние месяцы и при ярком солнечном освещении иногда зацветает. Сохранить в аквариуме пузырчатку обыкновенную зимой трудно. Но если остались почки, взятые осенью в природном водоеме, их держат в сосуде с водой на окне при температуре на 2 — 3 °С ниже комнатной. С наступлением весны при дополнительной подсветке почки трогаются в рост и молодые растения переносятся в аквариум. Учащиеся могут наблюдать пузырчатку обыкновенную в аквариуме от почки до образования новых почек.

Большинство растений семейства пузырчатковых распространены в тропических пресных водоемах, из них 2 — 3 вида прочно акклиматизировались в любительских аквариумах. Чаще других в аквариуме содержат пузырчатку горбатую. От пузырчатки обыкновенной она отличается более тонким и гибким стеблем и очень узкими и короткими листочками. Зимой хорошо чувствует себя в аквариуме при достаточной подсветке и температуре около 20 °С.

В пресных водах СССР обитает настоящее растение-хищник альдрованда пузырчатая. Это родственница широко известной росянки круглолистной, обитающей на болотах. Оба растения принадлежат к семейству росянковых. Альдрованда пузырчатая в СССР встречается на Украине, Кавказе, в дельте Волги, местами в Курской, Ленинградской областях, а также в Средней Азии. Растение плавает у поверхности, корней нет, листья на горизонтальном стебле расположены по 8 — 9 мутовками, черешок клиновидный, плосковатый, на конце ложковидная пластинка, которая может складываться. Возле пластинки длинные чешуйки. Обычно створки пластинки-клапана составляют угол 60°. Край покрыт острыми щетинками, затем идет зона выделяющих слизь железок, зона без железок и, наконец, зона с переваривающими железками и чувствительными щетинками. При складывании пластинок две зоны плотно смыкаются, а вогнутая — образует полость.

Механизм активной охоты у этого растения таков. Щетинки воспринимают раздражение и приводят в движение аппарат сведения пластинок. При раздражении только внешних щетинок пластинки сходятся медленнее, при раздражении и внутренних — быстрее и плотнее. Створки замыкаются герметически. Пойманное мелкое животное бьется в полости, своим движением раздражая щетинки и вызывая еще более сильное смыкание створок. Это же раздражение запускает в действие пищеварительные щетинки, они выпускают особый фермент, убивающий и переваривающий добычу. По завершении поглощения соков возбуждение спадает и створки раскрываются, непереваренные остатки смываются с пластинок водой.

Альдрованда хорошо растет и вегетативно размножается в аквариумах с верхним освещением лампами накаливания. Скопления пузырчатки у нас и в тропических водоемах— благоприятный биотоп для развития личинок комаров. Ареал альдрованды разорван не только на территории СССР, но и за ее пределами (местами в ГДР, Польше, Северной Италии, Южной Франции, в болотах Бенгалии, в тропической части Восточной Австралии). Это растение находится под охраной.

#doc2fb_image_0300000C.png

Рис. 9. Ряска трехдольная

Из семейства рясковых на территории СССР обитает пять видов. Ряска трехдольная живет целиком погруженная в воду. Ряска трехдольная в условиях школы — хороший объект наблюдения (рис. 9). Интересны ее морфология, оригинальный способ вегетативного размножения, условия перезимовки в аквариуме, значение для других обитателей искусственного водоема. Остальные виды рясок живут на поверхности водоема, соприкасаясь, как с водой, так и с атмосферой: ряска малая размером всего 2 — 3 мм, ряска горбатая 5 — 6 мм, спироделла многокорневая и вольфия бескорневая — 1,5 мм.

Зеленые пластинки рясок — это не листья, а видоизмененные стебли, принявшие на себя функцию фотосинтеза. Стебли ряски сравнивают с листьями кувшинок или водокраса: интересна конвергенция различных органов растений разных семейств, находящихся в сходных условиях обитания.

На экскурсии и на занятиях кружка следует внимательно рассмотреть растение. Стебель безлистный, округлый (у ряски малой — овальный). Из центра пластинки снизу отходит один полупрозрачный корешок (у многокоренной — их несколько). Конец корешка заключен в конусовидный кармашек — противовес. Корешки обеспечивают устойчивость растения на поверхности водоема. Под лупой в тканях пластинки видны аэрокамеры, наполненные воздухом. Они способствуют плавучести пластинки. Проверить это положение можно на занятии — осторожно пинцетом взять ряску за корешок и заглубить. Отпущенная пластинка ряски всплывает. Летом пластинки ряски многокоренной снизу красные.

Красная окраска многих гигрофитов объясняется присутствием в клетках пигмента антоциана. При ярком освещении хлорофилл частично разрушается и антоциан экранирует хлорофилл от излишнего света. Колпачок ряски подобен по происхождению корневому чехлику наземных растений, но специфика обитания в воде привела к редукции внутреннего строения чехлика: исчезли подвижные крахмальные зерна — статолиты, осталась лишь внешняя часть — оболочка. Один из представителей рясковых — вольфия утратила и корешок.

Цветут ряски чрезвычайно редко. В связи с этим до начала XVIII в. даже ботаники относили ряски к водорослям*. Цветки ряски появляются на краю пластинки — стебля. Один женский и два мужских цветка сидят как бы в мешочке, и это соцветие рассматривают как крайне упрощенный початок. Найти цветок ряски — большая удача даже для ботаника. Он считается самым маленьким цветком в мире. За последние 200 лет в скандинавских странах зарегистрировано 33 случая цветения, в Польше — 2, в нашей стране — 26.

* Впервые обнаружил цветение ряски итальянский ботаник Валлиснери.

Плод ряски размером с маковое зернышко снабжен килем, с помощью которого недолго плавает и через один-два дня прорастает.

Обычно ряски размножаются вегетативно. На краю пластинки образуется почка, затем из нее развивается пластинка.

Зимой ряски хорошо растут в аквариумах, освещаемых электролампами. В природе пластинки опускаются под лед. Происходит это потому, что масса ряски равна массе воды при температуре +4 °С. По мере охлаждения воды аэрокамеры наполняются водой, ряска становится все тяжелее и, опускаясь, избегает вмерзания в лед. Быстрое развитие рясок может вызвать нежелательные последствия для других обитателей водоема, так как ряски препятствуют проникновению солнечного света и кислорода сверху, отчего страдают погруженные высшие растения, фитопланктон и животные, которым для дыхания необходим атмосферный кислород.

Умеренное развитие ряски создает благоприятные условия для жизни многих водных организмов. Ряски значительно способствуют обогащению воды кислородом, что можно проверить в условиях уголка живой природы.

Ряска как в природе, так и в аквариуме служит хорошим убежищем для многих беспозвоночных животных и мальков рыб. Многие животные употребляют ряску в пищу (рыбы, птицы, ондатра и др.). Ряска используется и как дополнительный корм свиньям и домашней птице. Особой питательностью отличается ряска малая. В сухой массе ее содержится до 25 % банков, до 4—5 % жира, 30 % безазотистых экстрактивных веществ, до 20 % клетчатки и 18 % золы.

Ряску заготовляют и как добавку к силосу, используют также для приготовления кормовой муки. Употребляют ее и в качестве зеленого удобрения.

#doc2fb_image_0300000D.png

Рис. 10. Водокрас лягушачий

Вторую группу составляют водокрасы, лимнобиумы и телорезы. Водокрас, или лягушатник (семейство водокрасовые), — обычное растение стоячих и слабопроточных вод Средней России. Встречается даже в мелких водоемах и дренажных канавах вдоль шоссе (рис. 10).

Водокрас имеет округлые с сердцевидным вырезом у основания ярко-зеленые выпуклые пластинки листьев, лежащие на поверхности воды. При ярком солнечном освещении на поверхности листьев проступают пунцовые пятна антоциана или же листья приобретают общий оливково-коричневый оттенок. При освещении молодые листья могут быть розовыми, красноватыми — антоциан защищает в молодых листьях хлорофилл от разрушения избыточным освещением. Черешки листьев длиной 5 — 10 см отходят розеткой от короткого стебля 1 — 2 см. Вниз от стебля опускаются немногочисленные толстые неветвящиеся белые корни, покрытые белыми волосками. От стебля отходят и боковые побеги, из почек на их концах развиваются дочерние кустики. Часто, потянув за одно растение, можно вытащить целую цепь из 10 — 15 растений-потомков. Осенью на концах столонов почки не развиваются (задержку вызывают сокращение освещенности и холодная вода), а обилие питательных веществ делает такую почку более тяжелой. Оторвавшись от материнского растения, почки плавно опускаются ко дну и останавливаются у поверхности грунта. Весной с увеличением освещенности и температуры воды активизируется фотосинтетический процесс в почках, в специальных полостях накапливается воздух, почка становится легче воды, устремляется к поверхности и вскоре выпускает первый плавающий лист. Водокрас может зимовать в аквариумах при электроосвещении, но сильно мельчает зимой. Гораздо устойчивей для аквариумной культуры его американский родственник лимнобиум, или трианея, который при электроосвещении хорошо растет круглый год.

Рассматривая водокрас или лимнобиум, обратите внимание на лист. Лист обеспечивает связь этого пришельца в воду с воздушной средой. Поверхность гладкая, выпуклая, покрыта восковым налетом, отчего лист не смачивается (показать это можно, слегка заглубив лист палочкой в воду — он тотчас всплывет на поверхность; старые листья постепенно погружаются, отслужив свою службу). На верхней стороне много устьиц, испарение идет непрерывно: во-первых, не надо экономить влагу, как наземным растениям; во-вторых, непрерывное испарение обязано сильному восходящему току от корней к листьям. Если чистое, с белыми корнями растение поместить в мутную воду, уже через час волоски на корнях покрываются частицами мути, что показывает, с какой силой тянут корни воду.

В аквариумах с плотным покрытием поверхности воды листьями водокраса или лимнобиума листья располагаются на поверхности воды горизонтально: молодой, свернутый лист начинает еще под водой отклоняться в сторону от вертикальной оси. Отошедший в сторону черешок выносит постепенно разворачивающийся лист к поверхности по касательной. При плотной засадке лист выходит наполовину из воды еще свернутым, черешок уплотнен, острие свернутого листа действует наподобие шила, протыкая закрытую листьями поверхность, отклонение листа в сторону от оси стебля незначительно. Сначала лист поднимается наполовину из воды, затем начинает отклоняться на черешке, а листовая пластинка одновременно разворачивается. Таким образом каждый молодой лист оказывается обязательно над более ранними листьями, обеспечивая растению прогресс в росте и завоевании пространства. Эту приспособленность водных растений с плавающими листьями к разной плотности посадки можно использовать при объяснении материала по экологии в курсе общей биологии.

Розетки лимнобиума в аквариуме редко превышают в диаметре 5 — 8 см. Тропическую красоту этого растения можно увидеть теплой весной и летом в водоеме, плотно прикрытом парниковой рамой, на ярком солнце, Тогда маленький лимнобиум достигает в диаметре 20— 25 см, а листья приобретают пунцовую окраску.

Телорез сабуровидный (семейство водокрасовые) широко распространен в пресных водоемах нашей страны и интересен прежде всего своим историческим возрастом — близкие ему формы жили еще в третичный период.

На краях листьев расположены жесткие иглы, которые могут больно поранить тело человека. По сходству с известным комнатным суккулентом алоэ (по внешнему виду) распространено и другое его русское название — водяное алоэ. Листья телореза жесткие, ломкие, саблевидно изогнутые, в сечении (особенно у основания) трехгранные, конец сильно заострен. Листья собраны в густую розетку от короткого мясистого толстого стебля (длина его до 1,5 см, диаметр до 5 см), внизу которого расположено и жесткое корневище. Корни — длинные белые нити без разветвлений, обычно 3 — 6 нитей длиной до 30 см. Общий размер растения без корней до 40 — 45 см. Размножается преимущественно вегетативно. Телорез — двудомное растение, но встретить одновременно в водоеме и тычиночные и пестиковые экземпляры довольно трудно: обычно бывают либо те, либо другие. Цветки крупные (диаметром до 2,5 см), белые, трехлепестковые, мужские со «многими тычинками, женские с пестиком, окруженным недоразвитыми тычинками (стаминодиями). Вегетативное размножение осуществляется образованием дочерних кустиков на побегах, которые появляются из влагалищных почек. Осенью на материнском кусте образуются зимующие почки, но отделяются не они, как у водокраса, а листья материнского растения. Отпадают и его корни. Остается корневище с почками, оно опускается на дно для зимовки. Весной из почек прорастают новые кусты, они используют питательные вещества корневища. В разгар лета колючие листья телореза покрывают огромные пространства водоемов. Вегетативное размножение вполне обеспечивает биологический прогресс этого вида и свидетельствует о его высокой стойкости: часто под густым покровом телореза гибнет другая водная растительность.

#doc2fb_image_0300000E.png

Рис. 11. Телорез алоевидный

Интересен механизм вертикальной миграции телореза.

Весной, с увеличением освещенности, возрастает фотосинтетическая деятельность в почках, и они заполняются воздухом. Зимующее корневище становится легче воды и всплывает к поверхности. Из нескольких почек на одном корневище образуются листовые розетки. Они плавают около поверхности. Листья светло-зеленые, погруженные, ломкие. Разрастаются свободно свисающие вниз корни. Созреванию бутонов предшествует утолщение листьев, они уже не так саблевидно изогнуты, концы их направляются вверх, все большее число новых листьев появляется над поверхностью воды, сначала кончиками, а потом и на всю длину. В толстых надводных листьях увеличивается количество аэрокамер, что вызывает приподнимание всего куста за пределами водной среды (рис. 11). Цветки раскрываются над водой. После оплодотворения или отцветания всех цветков этого лета растение начинает медленно опускаться в воду. Надо обратить внимание и на такие особенности водяного алоэ: при погружении корни растения могут коснуться грунта и тогда врастают в него, препятствуя последующему всплытию; при образовании густой переплетенной дерновины в результате бурного вегетативного размножения телорезы могут и не погружаться после цветения. В обоих случаях форма куста меняется: вместо розетки раскинутых в стороны листьев они направлены вверх, и лишь слегка расходятся в стороны их концы. Такие растения могут нормально существовать либо укорененными в грунте, либо в сообществе поддерживающих друг друга растений. Отдельный такой куст плавает у поверхности на боку, а иногда и вверх корнями. Естественно, что вертикально мигрировать он не может.

К осени с уменьшением освещенности телорез вновь приподнимается к поверхности воды, но, как правило, уже не выходит листьями в воздушную среду. Летние надводные листья из-за обильного образования антоциана могут приобретать вишнево-свекольный оттенок и заросли телореза представляют в этот период изумительное по красоте зрелище.

Телорез интересен не только как экскурсионный объект, но и как объект работы в уголке живой природы. Из природного водоема можно перенести в школьный аквариум растения на разных этапах вегетации. Содержать их надо в чистой прозрачной воде, на ярком освещении (желательно использовать электроподсветку). К сожалению, телорез в аквариуме долго не живет, более или менее быстро погибает. Но можно сохранить растения при хороших условиях несколько месяцев. Поиски оптимальных условий наиболее длительного сохранения этого растения в аквариумах — одно из возможных заданий во внеклассной работе. Получение из собранных осенью со дна водоемов корневищ с почками новых растений ранней весной — другое задание. Вертикальной миграции телореза в аквариуме пока не наблюдалось. Возможно, что кому-то из юннатов удастся наблюдать и зафиксировать это явление.

Телорез, водокрас и валлиснерия — три представителя семейства водокрасовых — имеют общего предка. Они в разное время и в разных условиях приспосабливались к существованию в водной среде, чем объясняется их анатомическое и экологическое различие. Как и элодея, телорез может выделять необходимые вещества из бикарбонатов, при этом листья его покрываются серой известковой корочкой. Опадая на дно летом, опускаясь с гибнущими листьями осенью, эти отложения пополняют осадочный слой так называемого озерного мела. Известковую корочку на листьях можно предложить учащимся обнаружить на экскурсиях. Измельченный и смешанный с отрубями или картофелем телорез с большим успехом применяется для откорма свиней. Летом растение быстро наращивает биомассу за счет активного вегетативного размножения, а густые плавающие дерновины этого растения можно легко собирать и заготавливать с поверхности водоемов. Урожайность телореза достигает к концу лета 10 — 13 кг биомассы на 1 м2 поверхности водоема. Зола растения содержит 30,8 % калия, 10,7 % извести. К сожалению, этот вид добавки к кормам в животноводстве пока используется очень слабо.

#doc2fb_image_0300000F.png

Рис. 12. Валлиснерия гигантская

Третью группу аквариумных растений представляют растения рода валлиснерия и уруть. Почва — один из необходимых факторов жизни этих водных растений в природе. В связи с этим в аквариумных условиях при их содержании нужно уделить внимание грунту. Можно в отдельных случаях растения сажать в горшочки с землей и сверху засыпать ее слоем песка.

Валлиснерия спиральная — широко известное аквариумное растение семейства водокрасовых. В культуре несколько видов. Валлиснерия встречается в водоемах тропиков и субтропиков, в СССР — в дельте Волги, на юге и юго-западе европейской части Союза, в Средней Азии (бассейны Амударьи и Сырдарьи, в ряде озер и даже в опресненных морских заливах). Листья ярко-зеленые, линейные, центральная жилка не заметна, конец листа закруглен, в лупу видны по кромке конца зубчики. Корневая система развита, корни тонкие, белые, узловатые, расположены пучком. Размножается боковыми побегами, на концах которых почка. Из нее развивается дочернее растение, от него через некоторое время отходит новый побег и т. д. В природе достигает в высоту 1 м при ширине листьев до 8 мм, в аквариуме мельчает (до 30 — 40 см). В аквариумах любителей распространены еще 4 вида. Один из них имеет спирально закрученные плотные листья, растет и размножается сравнительно медленно — азиатская валлиснерия. Два вида представлены гигантскими растениями — гигантской валлиснерией из Новой Гвинеи (рис. 12) и красной валлиснерией из Флориды и Кубы — валлиснерией неотропикалис. В аквариумах длина листьев у обеих достигает 2,5 м при ширине листа до 2 см. Первая имеет зеленые листья с характерным утолщением в виде валика по краю, у второй валика нет, лист коричнезо-красный, вишневые жилки образуют на нем красивый рисунок. В аквариумах валлиснерии четырех видов растут без проблем, кроме случаев соприкасания воды с ржавчиной; замедленно растут они и в очень мягкой, кислой воде.

На примере валлиснерии можно показать приспособленность растения к жизни в водной среде. Листья лишены несущих прочных конструкций и без воды сразу опадают, быстро вянут. В то же время лист обладает большой прочностью на растяжение — течению воды, водным животным не так-то просто его порвать. Без воды, в полупогруженном состоянии это растение не может существовать. Оно — настоящее водное. Но валлиснерия не утратила связи с воздушной средой и выносит к поверхности генеративные органы. Растение двудомное, цветки — на концах подводных цветоножек и заключены в особые пузыри из двух плотно сомкнутых прицветников. В пузыре пестичного растения — один цветок, в каждом пузыре тычиночного их несколько. Тычиночные цветки очень мелкие, и те и другие невзрачные. Женская цветоножка удлиняется и выносит цветок к поверхности, где он раскрывается в воздушной среде. Тычиночные цветки постепенно отрываются и всплывают. В воде они похожи на шарики, на поверхности цветок раскрывается. Ветер подгоняет его к женскому цветку, раскрытому чуть выше поверхности воды. Пыльца попадает на рыльце, оплодотворенный цветок уходит под воду за счет спирального скручивания цветоножки (отсюда и название — валлиснерия спиральная). Плоды развиваются у самого дна. В культуре обычны пестичные растения, за исключением красной валлиснерии (встречаются экземпляры обоих полов). Поэтому оплодотворение в аквариумах увидеть трудно, хотя цветут растения регулярно. Чаще цветение наблюдается в аквариумах, глубина которых превышает 60 см.

Валлиснерия — незаменимый объект при демонстрации на уроках выделения растением кислорода в процессе фотосинтеза. Описанный в учебнике ботаники процесс выделения кислорода элодеей на свету не всегда успешно проходит. Более удачно осуществляется этот процесс у валлиснерии. Для наблюдения надо взять сильный куст валлиснерии и срезать у него верхнюю часть листьев. Вскоре из сосудов на срезе к поверхности устремляется цепочка мелких пузырей. Это выделяется кислород.

#doc2fb_image_03000010.png

Рис. 13. Перистолистник разнолистный

Уруть, или перистолистник,— растение семейства сланоягодниковых: его листья значительно мягче по сравнению с жесткими иглами роголистника. Вынутый из воды, роголистник сохраняет свою форму — эластичные листочки урути спадают и слипаются в кисточку. Впрочем, это касается только подводных, нежных, перисторассеченных листьев. Стебли этого растения, достигнув поверхности, могут выходить в воздушную среду. Особенно это характерно для тропических видов перистолистника. В этом случае происходит сложная перестройка анатомии растения, в стеблях образуются твердые несущие тяжи, листья укорачиваются и в воздушной среде сохраняют упругость (рис. 13).

* См.: Катанская В. Высшая водная растительность континентальных водоемов. М., 1981, с. 5 — 11; Кокин К. Экология высших водных растений. М., 1982. с. 84 — 107.

На примере урути, которая иногда выносит свои стебля на поверхность воды, видно, что резкой границы у экологических групп водных растений нет*. В каждой группе можно встретить растение, имеющее некоторые черты, свойственные представителям другой экологической группы. В данном случае уруть иногда бывает связана с воздушной средой, как растения четвертой группы, о которой речь пойдет дальше. Как и большинство водных растений, уруть размножается преимущественно вегетативно, ветвлением стеблей. Отдельные веточки, кусочки стебля с одной мутовкой листьев дают начало новому растению. Количество перисторассеченных листьев в мутовке служит видовым признаком. Корневая система развита слабо, обычно это толстые белые извилистые корни-якоря. У больших кустов с сильным разветвлением многих стеблей развивается и довольно мощная корневая система. Выход верхушек стеблей над поверхностью воды также стимулирует развитие корневой системы растения.

Осенью уруть образует зимующие почки — верхушки стеблей с плотно сложенными листьями. Эти почки могут оставаться на растении, но чаще стебель в их основании надламывается и они опускаются на дно. Собранные осенью в водоемах, эти почки быстро двигаются в аквариуме в рост и растут круглогодично, не останавливая рост и зимой, если аквариум освещается электросветом. Тропические виды перистолистников хорошо растут при электроосвещении аквариума тоже круглогодично.

Поднятые над водой стебли несут зачатки цветочного колоса. Цветки разнополые, в нижней части колоса — пестичные цветки, в верхней — тычиночные. Опыление происходит либо при помощи ветра, либо при колебании плавающих колосков волнами. Есть сведения, что порой цветки опыляются и в воде, когда колос не достигает поверхности.

Среди представителей четвертой группы аквариумных растений, связанных с водой, почвой и атмосферой, интересна кабомба. Сейчас это одно из распространенных и хорошо известных аквариумистам растений. Родина его — субтропические и тропические районы Америки. Род кабомба представлен в аквариумной культуре рядом видов, точное определение которых в условиях школьного аквариума излишне. Этот род образует самостоятельное семейство кабомбовых, а ранее был включен в семейство нимфейных.

Внешне растение состоит из тонких, длинных (до 2 м) стеблей, более или менее густо облиственных. Листья глубоко рассечены, расположены супротивно; у некоторых видов в мутовках по три листа. Около поверхности растение образует надводные белые или желтоватые небольшие цветки на коротких цветоножках. Почему же это столь своеобразное, более похожее на перистолистник растение объединялось с нимфеями? Внешний вид нимфей-кувшинок хорошо знаком каждому школьнику. Дело в том, что у кабомб тоже есть похожие на нимфейиые плавающие листья, они невелики, возникают на верхушке стебля перед самым цветением.

Представители пятой группы — земноводные растения стрелолист и гигрофила.

#doc2fb_image_03000011.png

Рис. 14 Стрелолист обыкновенный

Стрелолист обыкновенный (семейство частуховые) — типичное земноводное растение нашей страны. Растет как в воде у берегов, так и в прибрежной зоне. Онтогенетические этапы развития стрелолиста соответствуют определенным сезонным изменениям. Семена прорастают весной на хорошо прогреваемом мелководье, на заливных лугах, в поймах или осенью в русле небольших речек, водоемов. Молодые, полностью погруженные листья очень похожи на листья валлиснерии — линейные, гибкие, мягкие (явление конвергенции). Отличить эти два растения в аквариуме иногда трудно с первого взгляда. У всех стрелолистов (аквариумные культуры растений этого рода называют обычно сагиттарии) более или менее четко проглядывается центральная жилка листа, конец заострен более резко, чем у листа валлиснерни. Линейные листья — это ювенильная листовая форма.

У стрелолиста обыкновенного по мере развития растений листья все удлиняются, и в русле рек доходят до поверхности, стелются около нее, иногда и на ней (верхняя часть концов листьев выходит на поверхность, высыхает и приобретает несмачиваемость). На этом этапе развития растения достигают солидной длины (например, в протоках Невы — до 1,5 м). Затем на смену мягким линейным выходят на мягких черешках более плотные, овальные, несмачиваемые сверху листья: они плавают на поверхности воды. Жесткие несущие черешки листа овальные, а позднее ложкообразные и поднимаются над водой. Последняя стадия — появление стреловидных листьев. Вслед за ними растение выносит над водой соцветие (рис. 14). Когда спадает вода, растения сбрасывают лентовидные листья и на упругих несущих черешках образуют овальные, а потом стреловидные листья. В зависимости от уровня воды это может произойти на разных этапах онтогенеза. Поэтому в русле рек стрелолист образует мощные подводные кусты высотой до 2 м с лентовидными листьями, цветки поднимаются над водой. На осушенной территории растут и большие и мелкие растения со стреловидными листьями, многие из них так и не успевают зацвести до холодов.

В аквариумной культуре несколько видов сагиттарий (стрелолистов) — стрелолист плавающий, распространенный широко по территории СССР, ряд видов из тропической и субтропической Америки. Плавающая сагиттария перед цветением — и то не всегда — образует овальные плавающие листья. Большинство же сагиттарий в аквариумах сохраняют ювенильную форму линейных листьев. Для получения надводных форм листьев надо усилить освещение и постепенно снизить уровень воды, сохраняя высокую влажность воздуха, в этом случае образуются овальные листья. В аквариуме хорошо наблюдать за перестройкой конструкции черешка и листа при переходе от погруженного положения к полупогруженному.

Стрелолист обыкновенный широко используется в хозяйственной деятельности человека. Клубни его содержат 27 — 33 % крахмала, 10 — 11 % белков, свыше 3% сахара, 0,44 % жиров. В СССР практически в пищу не употребляется (употреблялся ранее на Руси), а в Китае и Японии клубни стрелолистов готовят в печеном и вареном виде, один из подвидов стрелолиста специально культивируют. Вареные клубни по вкусу напоминают каштаны. В Китае из клубней делают муку. Высушенные, обжаренные и размолотые клубни хорошо заменяют кофе. Мучнистые корневища идут на корм водоплавающей птице. В Японии выведена культурная форма для оформления водоемов, на соцветиях этих растений белые махровые цветки в поперечнике до 2 см.

На экскурсиях нельзя путать болотное растение частуху со стрелолистом и допускать, чтобы учащиеся брали в рот листья, черешки, корневища частухи или попытались сварить «на пробу» ее корневище, клубни. В отличие от стрелолиста частуха ядовита!

Гигрофила — род тропических прибрежных растений семейства акантовых. Оно влаголюбивое («гигро» — влага), но не водное. В природе обитает по берегам водоемов с колеблющимся уровнем воды, а в тропиках эти колебания достигают 5 — 20 м. Разные виды этого рода распространены в тропических зонах Азии и Америки.

Стебель тонкий, ветвится; листья супротивные, овальные, с закругленным концом у одних видов, длинные, ланцетовидные, с острым концом у других; размер листьев колеблется в зависимости от вида от 5 до 15 — 20 см.

Приспособление к широкому распространению, завоеванию новых ареалов проявляется у гигрофил в их удивительном вегетативном размножении. У этих растений не только черешок или обломок стебля может дать начало новому растению, но и мельчайшая часть листа.

В природе семена этого растения расселяют птицы и другие животные.

Используя сравнительно небольшую группу растений, учитель может существенно оживить уроки биологии (и не только по курсу ботаники), способствовать развитию интереса к предмету у учащихся, развить их способность творчески осмысливать биологические закономерности и понятия.

ПРОСТЕЙШИЕ

Название типа в наше время можно считать условным. Возможности современной увеличительной техники

позволили установить, что и по строению, и по своим физиологическим отправлениям простейшие не так уж просты. При сравнении клетки человека и простейшего видны одни и те же органоиды.

Самые характерные признаки животных этого типа — их одноклеточность и микроскопичность. Морфологическое многообразие также свойственная им черта. Есть виды, напоминающие бесформенные комочки, кляксы (амебы), а есть виды, отличающиеся геометрически правильной структурой (лучевики). Анатомически простейшие похожи на клетки многоклеточных организмов, но физиологически это самостоятельные организмы, активно взаимодействующие с окружающей средой. В процессе длительной эволюции они хорошо приспособились к ней, благодаря чему смогли дожить до наших дней, выдерживая постоянную конкуренцию в борьбе за существование с организмами других типов.

Среди приспособительных признаков простейших к среде обитания прежде всего можно выделить следующие:

1) микроскопические размеры (служат добычей только самым мелким животным);

2) быстрота размножения (при благоприятных условиях у некоторых видов деление происходит через каждые 8 — 10 ч);

3) способность большинства из них образовывать цисту также микроскопических размеров, что обеспечивает быстрое и легкое расселение и переживание неблагоприятных условий.

Жизнь простейших, как и всех живых организмов, невозможна без постоянного обмена веществ с окружающей средой. Обмен веществ осуществляется специфическими органоидами. Некоторые из них можно рассмотреть на соответствующих уроках. Например, при изучении класса ресничных, или инфузорий, в качестве демонстрационного материала может быть представлена инфузория-туфелька с окрашенными пищеварительными вакуолями.

Для окраски используют краску конго-рот, акварельный кармин или мелко растертый древесный уголь. Красящее вещество добавляют в каплю настоя с инфузориями на предметном стекле и размешивают. Препарат закрывают покровным стеклом и рассматривают под микроскопом. Через несколько минут хорошо будут видны образующиеся пищеварительные вакуоли, в которые вместе с пищевыми частицами попало красящее вещество. Из пищеварительных вакуолей в цитоплазму проникают питательные вещества и вода.

Жидкие продукты обмена веществ выделяются в окружающую среду через сократительные вакуоли. Эти образования нельзя сравнивать с органами выделения высших животных. Такие своеобразные «насосы», служащие для удаления избытка воды, свойственны только простейшим, в основном пресноводным. Цитоплазма простейших, живущих в пресной воде, имеет более высокую концентрацию солей, чем окружающая среда, и вода проникает внутрь животного путем осмоса. Многие морские простейшие не имеют сократительных вакуолей, потому что концентрация солей в морской воде и в их цитоплазме примерно одинакова. Закон осмоса не действует в данном случае. Избытка воды в клетке не образуется, необходимости в сократительных вакуолях нет.

На уроках по теме «Тип простейшие» можно наблюдать у амебы обыкновенной и инфузории-туфельки выбрасывание излишков воды, сократительные вакуоли и их деятельность и способы передвижения различных простейших. Подвижность этих животных обеспечивается биением микроскопических волосков — ресничек, жгутиков или медленным течением массы цитоплазмы (амебоидное движение).

У инфузорий-туфелек биение ресничек происходит в косом направлении, заставляя животное одновременно с поступательным движением вращаться вокруг продольной оси. Под микроскопом характер движения туфелек искажается, движение убыстряется. Чтобы представить, как на самом деле движутся инфузории, учащимся предлагается посмотреть на черном фоне пробирку с сенным настоем: инфузории движутся медленно и плавно.

У представителей класса жгутиковых (эвглена зеленая — урок «Класс жгутиковые») передвижение с помощью жгутика трудно рассмотреть на уроке. Учащиеся из рассказа учителя знают, что жгутик — это вырост цитоплазмы. Он ввинчивается в воду, увлекая за собой животное, которое при этом не только движется вперед, но и вращается вокруг своей продольной оси. На уроке можно рассмотреть жгутик. Для этого нужно к препарату с эвгленой добавить каплю йодной настойки.

Механизм амебоидного способа передвижения еще недостаточно изучен. Известно, что движется не вся цитоплазма, а только центральная ее часть, более жидкая. Более плотный слой цитоплазмы находится у поверхности клетки, но отсутствует на конце ложноножки (псевдоподии). Плотный слой способен сокращаться, выжимать в ложноножку более жидкую часть цитоплазмы. Особенно хорошо виден такой способ передвижения у амебы лимакс.

На уроке можно наблюдать ответные реакции простейших на раздражение окружающей среды. Если у высших животных на раздражения отвечают какие-то специализированные клетки, то здесь реагирует вся клетка, т. е. весь организм. Наиболее показателен опыт с выбрасыванием трихоцист у инфузорий. Трихоцисты — длинные нити, выбрасываемые из цитоплазмы. Они помогают удерживать добычу, умерщвляют ее или имеют защитное значение. Трихоцисты вносят в ранку жертвы ядовитое вещество.

Для получения препарата с трихоцистами к препарату с инфузориями добавляют с одного края покровного стекла каплю уксуса, а с другого края при помощи кусочка промокательной бумаги, впитывающей настой, подтягивают уксус к центру препарата. При соприкосновении с химическим раздражителем инфузории выбрасывают трихоцисты.

При более длительных наблюдениях во внеклассной работе можно наблюдать размножение простейших. Обычно оно происходит путем деления. Инфузории-туфельке свойственно своеобразное половое размножение — конъюгация. Этот способ размножения наступает, как правило, при неблагоприятных условиях. Механизм его наблюдать в условиях школы невозможно.

Конъюгация — это еще не та форма полового размножения, когда две половые клетки сливаются в одну, а только процесс, при котором две инфузории обмениваются частями своих ядер. Конъюгация туфельки — прообраз оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, что характерно для более высокоорганизованных организмов. Уже на уровне одноклеточного организма половое размножение ведет к обновлению, в дальнейшем оно становится основой новой комбинации генов. Уже на уровне простейших были заложены возможности эволюции, формирование многообразия животного мира. При изучений курса общей биологии в теме «Развитие органического мира» пример с конъюгацией у инфузорий можно использовать для иллюстрация понятия об ароморфозах, при которых повышается жизнедеятельность организмов и расширяются возможности перехода в новую среду обитания.

При изучении простейших в курсе зоологии большое значение приобретает использование их в качестве раздаточного материала, что способствует развитию правильных представлений о форме, способах передвижения, строении этих удивительных животных. Очень важно показать учащимся эвглену зеленую. Этот организм стоит на грани растительного и животного миров. Эвглене свойственны одновременно автотрофный и гетеротрофный способы питания. Предполагают, что жгутиковые ближе всего стоят к общему стволу предков растительных и животных организмов, остальные классы произошли от древних жгутиковых. Это доказывает наличие жгутиков у гамет некоторых саркодовых (корненожек). У инфузорий — самой сложной группы простейших — реснички по строению напоминают жгутики.

Знакомясь с характерными особенностями эвглены зеленой, сочетающей в себе признаки растительного а животного организма, учащиеся приходят к выводу, что растения и животные связаны между собой общим происхождением. В такой трактовке учебного материала об эвглене зеленой заложены большие воспитательные возможности атеистического плана.

При рассмотрении эвглены зеленой пользуются гигроскопической ватой. Прежде всего на предметное стекло накладывают несколько ее волокон, для того чтобы они ограничили движение эвглен. Потом на волокна наносят пипеткой каплю настоя с эвгленами и закрывают покровным стеклом. Препарат рассматривают при малом увеличении, затем при большом. На переднем конце тела эвглены хорошо видна вакуоль округлой формы и рядом с ней светочувствительный «глазок». В цитоплазме заметны мелкие хлоропласты и более крупные темной окраски, с запасом питательных веществ. Ядро, как правило, просматривается с трудом.

Наличие хлоропластсв указывает на признаки растительного организма, а признаки животного организма (гетеротрофность) можно определить во внеклассной работе. Банку с эвгленами помещают в темноту и добавляют в нее готовые органические вещества (несколько капель картофельного отвара). Через месяц рассматривают светлоокрашенных эвглен (хлорофилл в темноте разрушился). Как правило, все эвглены выживают.

Амеба протеус — крупный объект, в 1,5 раза больше эвглены зеленой. На предметном стекле ее легко раздавить покровным стеклом. Для того чтобы этого не случилось, на покровном стекле делают специальные ножки — на уголки очень осторожно наносят маленькие кусочки размягченного пластилина или воска. Рассматривают амеб под малым увеличением. При этом хорошо видны зернистая цитоплазма, находящаяся в постоянном движении, ложноножки и сократительная вакуоль. Увидеть ядро удается редко.

Инфузорий-туфелек учащиеся получают в пробирках и рассматривают их невооруженным глазом. Инфузории лучше видны на черном фоне (используется черная бумага). Рассмотрение инфузории-туфельки невооруженным глазом создает реальные представления о ее размерах. Для детального изучения инфузории-туфельки учащиеся самостоятельно готовят препарат. На предметное стекло накладывают несколько волокон гигроскопической ваты с учетом того, чтобы из них образовались камеры, сковывающие движения туфелек. На волокна наносят пипеткой каплю настоя из верхнего слоя, где наибольшее скопление инфузорий, и закрывают покровным стеклом. Рассматривать туфелек лучше под малым увеличением, так как из-за их длины (около 0,2 мм) под большим увеличением не удается увидеть объект полностью.

В наиболее просторных камерах можно видеть поступательное движение туфельки. При этом учащиеся наблюдают вращение животного вокруг своей оси, как бы вбуравливающегося в воду. При внимательном рассмотрении можно видеть в середине тела туфельки ротовую впадину и на концах тела сократительные вакуоли, которые лучше видны при большом увеличении.

На уроке при изучении инфузории-туфельки учащиеся могут провести интересное наблюдение за хемотаксисом у инфузорий. Для этого учащиеся наносят на предметное стекло каплю настоя с инфузориями, рядом — каплю чистой воды и соединяют водяным мостиком вторую каплю с первой. У края капли с инфузориями помещают кристаллик поваренной соли. Через лупу учащиеся наблюдают, как все инфузории переплывают в каплю с чистой водой. Это простое наблюдение способствует развитию важнейшего биологического понятия о раздражимости живых организмов.

В массовых культурах могут оказаться различные простейшие, интересные по своим биологическим особенностям. Демонстрация их на уроках или во внеклассной работе способствует развитию общебиологического понятия о многообразии органического мира.

Инфузории. Трубач — одна из крупных инфузорий. Его длина достигает 1 мм. В отличие от всех других инфузорий, отличающихся, как правило, бесцветностью, трубач окрашен в зеленый или сине-голубой цвет. При плавании его форма тела бочонкообразная или грушевидная. При прикреплении к какому-либо предмету трубач изменяет форму и становится похожим на трубу. На переднем конце тела хорошо заметна ротовая воронка с предротовыми ресничками.

Спиростомум можно рассмотреть невооруженным глазом. Его размер иногда достигает 2 мм. Тело червеобразной формы, сероватой окраски. Под малым увеличением микроскопа хорошо видны предротовые реснички и ротовое отверстие, расположенное в средней части тела. На заднем конце хорошо видна сократительная вакуоль, занимающая 1/4 тела.

Бурсария также относится к крупным инфузориям. Размер ее до 1 мм. Тело бочкообразной формы и бесцветно. Под микроскопом хорошо видны лентовидное ядро и темные пищеварительные вакуоли. На переднем конце ясно различимы предротовые реснички и рот.

Стилонихия мельче других инфузорий — в среднем 200 мкм. Узнать ее можно по ресничкам-щетинкам, при помощи которых стилонихия передвигается, опираясь на грунт. Особенно хорошо видны 3 — 4 щетинки на заднем конце ее тела.

Жгутиковые. Одиночные жгутиковые очень мелки. Размеры их от 50 до 10 мкм. Узнать их можно при малом

увеличении микроскопа по овальной и веретеновидной форме тела и характерному для них способу передвижения — покачивание из стороны в сторону. В массовых культурах наиболее часто встречается эвглена окус, эвглена оксиурис.

Корненожки. Амеба лимакс имеет диаметр примерно 100 — 200 мкм. Интересна тем, что по сравнению с другими амебами очень активна в движении. Под малым увеличением микроскопа видно, как амеба лимакс выпускает в одну сторону прозрачную широкую ложноножку, переливается в нее и опять выпускает ложноножку. Амеба лимакс, как и амеба протеус, относится к голым амебам.

В массовых культурах простейших можно встретить раковинных корненожек.

Арцелла. Раковина у арцеллы округлая, в диаметре 100 — 200 мкм с отверстием для выхода ложноножки. Окраска арцелл может варьировать от светло-желтой до желтой или даже бурой.

Диффлюгия. Размер от 100 до 400 мкм. Форма тела овальная или грушевидная. Раковина построена из мельчайших песчинок.

Из всех водных животных простейшие наиболее доступны для разведения и содержания в живом уголке Их можно получить в любое время года, в любом количестве и в условиях любой школы.

В воде аквариумов всегда присутствуют простейшие разных видов, но там, где содержат моллюсков, членистоногих, средних и крупных рыб, их больше. В аквариуме с мальками рыб или рыбами с особым фильтрующим устройством в жаберном аппарате (например, рыбки из бассейна Амазонки — нанностомусы) их значительно меньше.

Известно также несколько несложных по своей методике способов получения массовых культур простейших, на основе которых можно получить чистые культуры.

При разведении простейших необходимо соблюдать следующие правила: 1) использовать воду естественных водоемов, в крайнем случае отстоянную из водопровода; 2) для гарантии получения культур закладывать их в 2 — 3 аквариума; 3) аквариумы закрывать сверху стеклом; 4) ставить их в теплое место при температуре 20 — 25 °С; 5) выдерживать культуры 2 — 3 недели.

Культуры простейших выращивают на разных субстратах.

1. Культура на придонном иле естественных водоемов. В конце августа — начале сентября в аквариум из водоемов — прудов, канав, больших луж, заводей рек — помещают небольшую порцию придонного ила и заливают водой из того же водоема. При зарядке аквариума удаляют всех видимых животных, даже таких мелких, как дафнии и циклопы. При удалении их используется марля, через которую процеживают раствор ила.

Культуру простейших можно получить и зимой, взяв ил через прорубленный лед недалеко от берега.

2. Культура на настое сена. Луговое сено (лучше 2 — 3-летней давности) или сенную труху заливают водой комнатной температуры из расчета 1 стакан трухи или нарезанного сена на 1 л воды.

3. Культура на настое навоза. Полежавший несколько дней на воздухе навоз заливают водой: на 1 часть навоза — 5 частей воды.

4. Культура на настое почвы. Хорошо удобренную огородную или садовую землю размешивают с небольшим количеством воды в течение 2 — 3 суток. Еще дней через 5 можно снимать простейших с поверхностной пленки настоя. В таком настое особенно много амеб.

5. Культура на настое банановых корок. 1 — 2 банановые корки (можно сухие) заливают 1 — 2 л воды.

Чистые культуры простейших также выращивают несколькими способами.

1. Культура инфузории-туфельки и эвглены зеленой. Измельченное луговое сено (для эвглены лучше из тимофеевки) небольшими порциями закладывают в химические колбочки и заливают водой. Колбочки закрывают ватными пробками и кипятят 15 — 20 мин, В тепле (20 — 25 °С) через 3—5 суток на поверхности отвара появляются пленки с бактерией сенной палочки. В такой отвар пипеткой, максимально соблюдая стерильность, переносят инфузорий-туфелек или эвглен зеленых из массовой культуры. Колбочки с чистой культурой следует оставить закрытыми. Через неделю в колбочках в массовом количестве разовьется чистая культура. Бактериальной пищи в отварах сена хватает простейшим от четырех недель до двух месяцев. По истечении этого времени в случае необходимости можно сделать пересев культуры в новый отвар сена. Перед посевом культуры обычно проверяют при помощи лакмусовой бумажки реакцию в колбочках. Если она окажется кислой, в колбочки добавляют по 2 — 3 капли 10-процентного раствора пищевой соды.

2. Культура инфузорий-туфелек на молочном растворе. В тщательно вымытой стеклянной банке приготавливают молочный раствор из расчета 5 — 10 капель снятого молока (со дна бутылки) на 100 см3 воды, хорошо размешивают его и разливают по пробиркам. После перенесения в пробирки с молочным раствором инфузорий-туфелек пробирки закрывают рыхлыми ватными пробками и оставляют в тепле на 5 — 7 суток.

3. Культура амебы протеус. В новые или очень хорошо вымытые чашки Петри помещают 5 сырых зернышек риса, заливают их кипяченой водой и помещают в теплое место. Дней через 5 в настой риса пересаживают амеб, найденных в массовых культурах. В настое риса амебы хорошо живут 3 — 4 недели. По истечении этого срока их нужно переселять в новый настой.

КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ

Изучение этого типа имеет большое познавательное мировоззренческое значение. На примере представителей кишечнополостных учащиеся видят эволюционное становление и дальнейшее совершенствование животного мира.

Кишечнополостные — это многоклеточные животные. Они обладают некоторыми специализированными клетками, выполняющими разные функции, но простота их организации (наличие только двух слоев клеток, многие ткани находятся только в зачаточном состоянии, диффузность нервных клеток, отсутствие органов) указывает на принадлежность их к низшим многоклеточным животным.

В любительском аквариуме гидры — нежелательные гости; в школьном — один из интереснейших объектов для наблюдений и экспериментов. Появляются они в аквариумах случайно с кормами, прудовыми растениями (рис. 15). Выловленные из природных водоемов, гидры хорошо живут в любых сосудах с чистой водой и растениями. Их собирают в конце лета — начале осени с растений (злодея, листья кувшинок, рдест и др.). Здесь же набирают в банки воду и дают ей отстояться на твердом грунте. Если в банку с растениями попали гидры, то через 20 — 30 мин они расправят тела и щупальца и станут хорошо заметны через лупу или даже невооруженным глазом. Если гидр не окажется в банках, нужно собрать растения в другом месте.

#doc2fb_image_03000012.png

Рис. 15. Гидры на растении

Извлекают гидр из сосудов при помощи стеклянной трубки с оплавленными концами. Один конец трубки плотно закрывают пальцем и опускают ее в воду рядом с гидрой. Нижним концом трубки осторожно сдвигают гидру с места, отрывая ее подошву от грунта. Сразу же устанавливают трубку над гидрой и быстро отпускают палец, которым было закрыто верхнее отверстие. Вода вместе с гидрой поднимается в трубку. Закрыв опять трубку, вынимают ее из воды и переносят в отдельный аквариум, где освобождают гидру.

Кормят гидр живыми циклопами, которых можно вылавливать и зимой в проруби. Для кормления используют также мелких дафний, трубочника, кусочки дождевых червей. При отсутствии живого корма гидр можно кормить мелко нарезанными кусочками мяса или рыбы, которые подносятся пинцетом к щупальцам гидры. После кормления гидр со дна аквариума при помощи стеклянной трубки удаляются все остатки пищи, так как гидра совершенно не переносит среды с разлагающимися органическими веществами. Необходимо также периодически менять часть воды в аквариуме с гидрами. При кормлении один раз в 2 — 3 дня, умеренном освещении и температуре 18 — 22 °С гидры быстро размножаются почкованием, хорошо живут в аквариумах и могут быть использованы на уроках как раздаточный материал.

Гидры используются на уроках зоологии в качестве раздаточного материала. На часовом стекле в небольшом количестве воды (или в чашке Петри) на фоне белой бумаги через ручную лупу учащиеся рассматривают гидр. Учитель предупреждает учащихся, что недопустимы неосторожные резкие движения, так как от малейшего сотрясения тело гидры съеживается в малозаметный комочек.

Не имеет принципиального значения, какой вид гидры рассматривается на уроке. Гидры разных видов отличаются деталями строения. Чаще других в школьных уголках живой природы содержатся длинностебельчатая гидра, обыкновенная гидра и зеленая гидра.

Учащимся можно показать почкующуюся и регенерирующую гидру. В уголке живой природы могут быть повторены известные опыты швейцарского учителя Трамбле (1710 — 1784 гг.), который более 200 лет назад установил высокую регенеративную способность гидры. Он разрезал ее поперек и вдоль, и всегда после таких операций каждая часть восстанавливала утраченную, превращаясь в гидру. Однажды Трамбле разрезал продольно верхнюю часть гидры на 7 частей и получил «семиглавую» гидру. Были отрезаны все «головы» и опять наблюдалась регенерация. Со времени опытов Трамбле это животное стали называть гидрой, так как эти опыты напоминали древнегреческий миф о сражении Геракла с гидрой.

Тематика других наблюдений и опытов, а также сообщений о них может быть следующей: 1) передвижение гидры; 2) питание гидры; 3) почкование гидры; 4) половое размножение гидры.

Сообщения учащихся будут наиболее интересными, если их сопровождать демонстрацией рисунков, схем, выдержками из записей в дневниках наблюдений.

Задания для наблюдений и опытов с гидрами учащиеся должны получить от учителя минимум за 2 — 4 недели до соответствующих уроков. Эти же задания могут быть повторены другими учащимися с целью конкретизации и закрепления знаний как сразу после изучения темы, так и в период летних каникул (летние задания).

ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ

Изучение этого типа в курсе зоологии, безусловно, очень важно, но учебный процесс страдает без натурального живого материала планарий, которые легко живут в уголке живой природы. Некоторые виды планарий легко и быстро размножаются.

В аквариумах с крупными рыбами и насекомыми в грунте скапливается большое количество остатков корма. Здесь планарий появляются в изобилии. Рыбы и насекомые их не едят, некоторые рыбы берут в рот, но очень неохотно, если отсутствуют другие живые корма. Скопления планарий образуют за ночь на стенках густую массу в 4 — 5 см от поверхности воды. Удалять планарий из такого аквариума довольно сложно. Есть два способа: 1) перемыть аквариум с прокаливанием грунта и полной заменой растений; 2) спускать вечером на дно кусочек мяса, привязанный за нитку, а утром удалять его вместе со скопившимися на нем червями. Впрочем, именно когда эти черви нужны для прохождения соответствующей темы курса, их может и не оказаться в аквариуме. Поэтому надеяться на их спонтанное появление в аквариумах опасно, лучше завести специальную их культуру. В природе планарий встречаются в течение всего года на нижней поверхности подводных камней, листьев и др.

Наиболее распространены в наших пресных водоемах мезостома, планарии молочно-белая, бурая, траурная, многоглазка, черная.

При сборе планарий пользуются небольшой мягкой кисточкой, которой осторожно стряхивают их в банку с водой. Содержат планарий в низких, но широких стеклянных банках в воде из того же водоема, где их собрали. По мере испарения воды можно добавлять небольшими порциями отстоянную водопроводную воду. На дно банки следует положить небольшие камешки, под которые будут прятаться планарии, и несколько веточек водных растений. Температура содержания планарий должна быть на 4 — 6 °С ниже комнатной, т. е. 12 — 15 °С. Для обеспечения такой температуры в школьных условиях в осенне-зимний период планарий содержат на подоконниках или между оконными рамами. Кормить планарий можно мотылем, трубочником, водяными осликами, дафниями, кусочками нежирного мяса.

В уголке живой природы легко содержать планарию тигровую родом из пресных водоемов Америки. Планарня тигровая была завезена в научные лаборатории нашей страны и быстро размножилась благодаря свойственному ей бесполому размножению (делению на две части). В школе планарии тигровая и молочно-белая могут быть использованы как раздаточный материал на уроке, так и для опытов и наблюдений во внеклассной работе.

На уроке может быть заслушано краткое сообщение ученика о предварительно поставленном опыте по регенерации планарии. При сообщении демонстрируются планарии, восстановившие утраченные части. Интересны также наблюдения за питанием планарии.

МОЛЛЮСКИ

Тело большинства моллюсков заключено в известковую раковину, которая защищает их. Под раковиной находятся мантия, характерная для моллюсков.

Пресноводные моллюски встречаются почти во всех стоячих и слабо текущих наших водах. Они легко адаптируются в аквариумах, а некоторые успешно размножаются в них и живут годами. Многие виды пресноводных моллюсков сокращаются в числе, их нельзя собирать и держать в аквариумах. Из моллюсков наиболее распространены брюхоногие. У брюхоногих при передвижении из раковины высовывается часть тела, называемая ногой. Ее брюшная сторона уплощена и служит для движения, спереди расположена голова с подвижными щупальцами (они легко втягиваются при испуге), на голове видны глаза. Пресноводные брюхоногие делятся на дышащих легкими и жабрами. Первые вынуждены подниматься к поверхности воды, чтобы дышать атмосферным воздухом. Они могут и выползать над водой, поэтому аквариумы с такими улитками следует прикрывать покровным стеклом. Моллюски с жаберным дыханием требуют чистой, насыщенной кислородом воды.

Нога брюхоногих — совершенный орган передвижения как по ровной поверхности, так и по остроугольному гравилю, как по плоскости, так и по тонким стеблям растений. Моллюск может двигаться в аквариуме и по невидимой нити слизи, выпущенной им или другой улиткой ранее. Создается впечатление, что он медленно плывет в толще воды. Замечательна способность ряда водных улиток скользить по поверхности воды, прикрепившись к ней снизу. Поверхностная пленка при этом прогибается вниз (это хорошо сверху видно), но не рвется. Однако молодые ампуллярии могут использовать пленку для движения, но крупных, старых она не выдерживает.

Тело улитки при опасности целиком прячется в раковине. У прудовика и катушки нога уходит в мантию, а мантия может сжиматься, уходя в глубь раковины. При пересыхании мантия сжимается и отодвигает тело в глубину, сохраняя остатки влаги. У жаберных моллюсков и ампуллярии на тыльной стороне задней части ноги закреплена известковая крышечка (она, так же как и раковина, приращивает свой размер кольцами). Когда нога прячется в раковину, крышка прикрывает устье и держится с большой силой (открыть живого моллюска, не сломав края раковины, практически невозможно). В закрытой раковине дольше сохраняется влага.

Легочные моллюски поднимаются к поверхности за воздухом. Прудовик легче воды, он отрывается от субстрата и всплывает, нога извивается, пока не коснется поверхности воды. Ампуллярии к поверхности ползут, но вниз уходят парашютированием, отрываются от субстрата и, выставив ногу, расправив щупальца, медленно опускаются на дно. Дыхательное отверстие открывается с легким хлопком или чмокающим звуком. У ампуллярии выдвигается дыхательная трубка (длиной до 10 см) и видно, как воздух закачивается движением тела в особую мантийную полость. У прудовика и катушки в мантии есть дыхательное отверстие, оно открывается при соприкосновении края мантии с воздухом. Чем более насыщена вода кислородом, тем реже поднимаются улитки за воздухом, так как, помимо воздушного, у моллюсков сильно развито кожное дыхание всей поверхностью тела. Тело прудовика и ряда других брюхоногих покрыто ресничками, которые все время движутся, обновляя вокруг воду. У катушки из раковины выдвигается мантийное крыло с большим количеством кровеносных сосудов. Оно служит дополнительным органом дыхания.

У прудовиков мантийная полость служит как для воздушного, так и для водного дыхания. Зимой улитки выбрасывают подо льдом воздух из мантии и наполняют ее водой. В эксперименте прудовики прожили без доступа воздуха три месяца, в мантиях была вода, изредка моллюск открывал отверстие, выбрасывая часть воды и всасывая новую порцию. Это редкий в природе случай, когда один орган работает то как легкое, то как жабры.

#doc2fb_image_03000013.png

Рис. 16. Лужанка

В Женевском и других глубоководных озерах на глубинах более 100 м обитают мелкие формы обычных пресноводных прудовиков, которые никогда не поднимаются к поверхности; в их мантиях постоянно находится вода. То же можно наблюдать в озерах с сильным прибоем, который может разрушить раковины моллюсков, здесь, прудовики всегда на глубине, дышат растворенным в воде кислородом. Пресноводные брюхоногие — преимущественно растительноядные животные. Во рту у них зубчатая терка, работа котором хорошо видна через стенку аквариума. Соскабливаются обычно водорослевые обрастания, но ряд прудовиков и виды ампуллярий едят к мягкие ткани высших растений, трупы водных животных. Ампуллярии охотно едят живой мотыль и трубочник. Все моллюски с удовольствием поедают сухую дафнию, сухой гаммарус, ампуллярии — струганное мясо, белый хлеб. Донные формы (лужанки, битинии) питаются преимущественно детритом, экскрементами водных животных (рис. 16). Распространенные у любителей аквариума тропические и амурские улитки типа мелании в поисках детрита свободно пронзают грунт и тем самым дренажируют его, способствуют омыванию свежей водой корней растений (сравнить с ролью дождевых червей в почве).

В школьных аквариумах для содержания и наблюдения интересны следующие виды.

Обыкновенный прудовик — раковина тонкостенная, вытянутая, крупная (высотой 6 — 7 см), с острым завитком и тонкой верхушкой. Широко распространен в стоячих и медленно текущих водоемах СССР. Встречается в озерах. Не найден в Крыму. Размножается яйцами; кладка — прозрачный изогнутый валик длиной 4 — 5 см при ширине 6 — 8 мм; яиц более 100. В аквариуме размножается успешно. Крупные улитки могут пожирать молодых. Гермафродиты. Развитие в яйцах 20 — 25 суток.

Физа — раковина тонкостенная, прозрачная, с острым завитком, высота до 1 см. Раковина завита влево. Край мантии выступает за раковину. Нога темно-бурая. Кладка яиц — колбасовидная. Распространена в большинстве водоемов СССР. В аквариуме по невыясненным причинам иногда вылезает из воды на стенки, высыхает и гибнет.

Физастра, «красная физа», — раковина тонкостенная, более тупая, чем у физы, высота до 2 см. Раковина завита влево. Тело и мантия розовые, коричневые или красные. Наибольшее распространение в аквариумах получила декоративная красная форма. Образ жизни схож с физой. Иногда проедает отверстия в мягких тканях листьев высших растений. Акклиматизирована в аквариумах из водоемов Южной Австралии.

#doc2fb_image_03000014.png

Рис. 17. Катушка роговая

Катушка роговая — раковина закручена в одной плоскости (рис. 17) темно-коричневая, стенки толще, чем у прудовиков, диаметр раковины 3 — 4 см. Наряду с легкими имеется часть мантии, выставляемая из устья, играющая роль жабер. Тело коричневое, темно-вишневое, шоколадное, щупальца нитевидные. Питается водорослями, высших растений не трогает. Спаривание обязательно, одна улитка не размножается, кладка лепешковидная. Повсеместно в водоемах СССР.

Гелизома, «красная катушка»,— внешне похожа на роговую катушку, но меньше (до 2 см) в диаметре раковины. Тело и просвечивающая через раковину мантия бывают коричневые, но чаще карминно-красные. Образ жизни, как у катушки. Популярный среди аквариумистов моллюск из водоемов Бразилии.

Ампуллярия — крупный моллюск из популярного среди аквариумистов рода южноамериканских улиток. Высота спиральной ширококонусной раковины 65 мм (рис. 18). Устье закрывается крышечкой. Раздельнополы. Кладка над водой в виде продолговатого скопления крупных (диаметром 1,2 — 1,5 мм) яиц, покрытых известковой скорлупой. Цвет кладки варьирует от розового до серебристо-оранжевого. Улитки выходят из яиц через 4 — 6 недель, яйца развиваются только во влажном воздухе (рис. 19).

#doc2fb_image_03000015.png

Рис. 18. Ампуллярия с дыхательной трубкой

Этот вид ампуллярии редко затрагивает высшие растения, хорошо живет в аквариуме с другими животными. Другие 4 вида питаются преимущественно высшей водной растительностью, раковина одного из них достигает в высоту 12 см.

Лужайка живородящая — моллюск с жаберным дыханием, широко распространен, держится на дне водоемов, имеет спирально завитый конус высотой около 50 мм. Такие крупные раковины чаще встречаются у речной лужанки. Устье закрывается крышечкой; раздельнополы; зародыши развиваются внутри организма самки. Молодые улитки выходят по созревании по нескольку штук в день, раковины их покрыты щетинками и имеют красивый рисунок из темных полос, высота раковины до 5 мм (у уссурийской лужанки — до 12 мм). Существует ряд других отечественных и тропических брюхоногих, которых можно успешно содержать в аквариумах. Следует помнить, что многие рыбы поедают мелких новорожденных улиток, обрывают щупальца и у более крупных. Макроподы и ряд цихлид питаются улитками. На них могут напасть голодный жук-плавунец и его личинки. Личинки водолюба больше специализированы на питании моллюсками. Некоторые наши природные улитки (прудовик малый и ряд других) — переносчики опасных болезней; их присутствие в аквариумах школы нежелательно.

#doc2fb_image_03000016.png

Рис. 19. Новорожденные ампуллярии

Двустворчатые моллюски реже встречаются в аквариумах, так как они менее интересный объект для наблюдений. Крупные двустворчатые опасны для рыб аквариума. Выбрасывая личинок глохидий, они могут вызвать истощение аквариумных рыбок: глохидий впиваются в кожу рыб и живут некоторое время в качестве паразитов. В школьном аквариуме лучше содержать мелких двустворчатых, широко распространенных в наших водоемах, например шаровку, диаметр шарообразных раковин которых достигает 2 см. С помощью длинной ноги и слизи шаровка может ползать и по растениям. Шаровки — гермафродиты, стадии личинки у них нет. Из яиц выходят сформировавшиеся маленькие моллюски, они немногочисленны, велики (до 1/2 размера матери) и уже половозрелы. Для других обитателей аквариума эти моллюски не опасны. Они более подвижны и интересны для наблюдений.

Живая коллекция этих животных, в которой различные виды помещены в отдельные небольшие аквариумы, может явиться не только украшением уголка живой природы, но будет способствовать развитию понятия о классификации.

Наблюдения за движением, дыханием, питанием, размножением моллюсков помогут учащимся более глубоко разобраться в учебном материале по теме «Тип моллюски».

Некоторые моллюски, как, например, катушка роговая, имеют практическое значение для уголка живой природы. Помещенные в аквариум с рыбами, они уничтожают налет микроскопических водорослей на стенках аквариума, но, конечно, не в значительном количестве. Однако нужно помнить, что никогда нельзя сразу пересаживать моллюсков из природного водоема в аквариум с рыбами, так как с ними могут быть занесены какие-либо паразиты, опасные для рыб. Перед тем как посадить моллюсков в аквариум с рыбами, их необходимо хорошо промыть и выдержать несколько дней в специальном карантинном аквариуме, при этом неоднократно подменивать 1/3 воды, извлекая ее сифоном из придонной части сосуда. В аквариумах моллюсков кормят сухим кормом для рыб (растертым в порошок), соскобом водорослей со стенок аквариума, культурой простейших, листьями салата, небольшими кусочками сырого мяса.

Брюхоногих моллюсков лучше содержать в прямоугольных широких банках. Для грунта подходит мелкий песок, засаженный самыми неприхотливыми растениями. Крупные прудовики очень прожорливы и иногда полностью уничтожают растения. Поэтому в аквариумах с этими животными требуется частая замена растений.

Лужанки лучше живут в неглубоких сосудах с илистым грунтом, в который они могли бы зарываться и отыскивать в нем пищу, состоящую из гниющих растительных остатков.

При правильном уходе моллюски живут от 2 до 5 лет.

На уроках более удобен для рассмотрения прудовик обыкновенный. Учащиеся рассматривают форму тела, голову и органы чувств на ней, мускулистую ногу, покровительственную окраску. Если не беспокоить прудовика, то на уроке можно наблюдать передвижение его при помощи ноги, а также движения, связанные с дыханием. Каждые 5 — 8 мин прудовик поднимается к поверхности воды и открывает дыхательное отверстие. Учащиеся через лупу рассматривают дыхательное отверстие прудовика и устанавливают его месторасположение.

Демонстрационный материал может быть представлен другими видами моллюсков (катушка роговая, лужанка живородящая, шаровка и др.). Их демонстрация способствует развитию понятия о многообразии животных и о приспособленности к среде обитания.

На уроках могут быть также представлены сообщения о различных наблюдениях за моллюсками, содержащимися в уголке живой природы.

ЧЛЕНИСТОНОГИЕ

Членистоногие — самый многочисленный тип животных на Земле. По утверждению некоторых современных ученых, он насчитывает 2—3 млн. видов.

По разнообразию биологических особенностей членистоногих можно считать исключительной группой животных организмов. Благодаря этим особенностям, выработанным в процессе длительной эволюции, они освоили не только сушу, но и водную среду, вторично приспособившись к ней. Причем диапазон этих приспособлений весьма широк.

Общие особенности животных этого типа: 1) хитиновый покров, выполняющий защитную функцию и являющийся опорой тела; 2) членистое строение тела и конечностей; 3) дифференцирование тела на отделы; 4) более сложное, чем у других беспозвоночных, строение мускулатуры, обеспечивающей сложные движения; 5) большее развитие нервной системы, в том числе органов чувств, по сравнению с теми беспозвоночными, у которых они также имеются (моллюски, черви).

Членистоногие — наиболее организованная группа беспозвоночных.

При изучении данного типа на уроках биологии в качестве натуральных пособий, как правило, используются готовые покупные коллекции или материал, собранный и засушенный учащимися прошлых лет обучения*. Готовых коллекций обычно не хватает на каждый ученический стол, а сами объекты, неумело оформленные ребятами, не всегда отвечают соответствующим требованиям. Подчас из-за отсутствия усиков, конечностей, поврежденных крыльев они не могут обеспечить развития правильных представлений об особенностях внешнего строения членистоногих и их приспособленности к среде обитания.

В связи с этими обстоятельствами в условиях школы водные членистоногие, которые более или менее длительное время содержатся в аквариуме, имеют преимущества по сравнению с засушенными. Их можно использовать на уроках в живом виде, что уже само по себе вызывает к ним интерес учащихся и поэтому способствует лучшему развитию таких важных биологических понятий, как многообразие организмов, приспособленность к среде обитания, линька и др.

Из водных членистоногих в школе необходимо содержать прежде всего тех, которых можно использовать на уроках и которые хорошо переносят неволю. К таким животным в первую очередь относятся паук-серебрянка, водяной ослик, водные жуки. При определенных условиях хорошо и долго может жить речной рак. Можно добиться длительного содержания в уголке живой природы дафний, циклопов. Хорошо чувствуют себя в условиях школы различные водные клопы, личинки стрекоз, поденок, ручейников, но эти объекты не входят в учебную программу и работа с ними проводится только во внеклассное время.

Первый изучаемый в школьной программе класс типа членистоногих — класс ракообразные. Из высших ракообразных подробно изучается только один представитель — речной рак.

Водяной ослик, относящийся также к подклассу высших ракообразных, наряду с дафниями и циклопами, представителями подкласса низших ракообразных, может быть продемонстрирован на уроке при обзорном ознакомлении учебного материала по теме «Пресноводные, морские, наземные ракообразные, их значение». Основная работа с ними (опыты и наблюдения) проводится в уголке живой природы.

Описание членистоногих мы даем с учетом их систематики и эволюционной последовательности, т. е. в несколько ином порядке, чем последовательность их изучения.

РЫБЫ

Декоративные рыбы — обычные животные в аквариумах любителей природы. В школьном аквариуме рыбы встречаются в том случае, если школа расположена в городе и приобретает рыб в зоомагазине или у аквариумистов-любителей. В других школах приходится ограничиваться местными видами рыб или обходиться без рыб, заселяя аквариум только беспозвоночными животными.

Аквариум, в котором предполагается разместить любых рыб, должен прежде всего удовлетворять тем шести условиям, которые были изложены в начале книги. Но ухаживать за аквариумом для рыб значительно сложнее, чем за аквариумом для беспозвоночных. В аквариуме для рыб особенно важно уравновесить динамику абиотических и биотических условий.

На дно аквариума укладывают промытый речной песок. Если размер крупинок 1 мм и менее, песок быстро спрессовывается, корни растений, высаженных в грунт, подгнивают, в грунте со временем накапливаются гниющие органические остатки, возникает избыток органических кислот, скапливаются газы (например, метан). И те и другие влияют на свойства воды, вызывают ухудшение кислородного режима в воде, изменяют качество воды (например, активной реакции воды, окислительно-восстановительного ее потенциала). Крупный гравий размером с зерно фасоли лежит неплотно, корни растений омываются водой, но среди зерен гравия проваливаются остатки корма, обломки листьев и стеблей, они также загнивают и вызывают ухудшение условий существования рыб. Отсюда два вывода: в качестве грунта желателен песок с зернистостью от величины пшенной крупы до гороха; еженедельно необходимо убирать с поверхности грунта остатки кормов, гниющие, побуревшие части растений — таким путем можно замедлить процесс заиливания, старения грунта в аквариуме.

В процессе развития модели экосистемы изменениям подвергается и состав растворенных в воде газов, насыщенность ими воды. В новый аквариум заливают обычно водопроводную воду, она находится в трубах под давлением, перенасыщена газами. Помещать в такую воду растения и рыб нельзя. Надо, чтобы вода несколько дней отстоялась. Обычно новый сосуд заполняют на 1/3 водой комнатной температуры (можно смешивать воду из-под крана с водопроводной водой, подогретой до 60 °С), затем засыпают чисто промытый песок (такой способ позволит избежать разницы в температуре песка и воды, что может повлечь трескание стекол аквариума) и доливают воду до уровня на 5 см ниже верхней кромки стенок водоема.

Высаживать растения можно через 2 — 3 суток, когда избыток газов исчезнет; запускать рыб — через неделю. Свежая вода содержит много кислорода, углекислого газа в ней мало. В результате жизнедеятельности растений и рыб соотношение растворенных в воде газов изменяется. Живые организмы насыщают воду углекислотой. Растения достаточно освещены днем, в процессе фотосинтеза усваивают углекислый газ и выделяют кислород. Осенью и зимой нужна комбинированная подсветка аквариума с помощью электроламп; интенсивность последней возрастает в зависимости от естественной освещенности аквариума. Избыток растений нежелателен: ночью они насыщают воду углекислым газом, затрудняя дыхание рыб, днем могут быстро усвоить весь этот газ, а продолжение процесса фотосинтеза путем извлечения углекислого газа из его соединений (например, бикарбонатов) доступно не всем гигрофитам, и голодающие растения начинают погибать, разлагаться при внешне благоприятных, как кажется, условиях, вследствие этого содержание кислорода в воде снижается, что плохо для рыб. Небольшое количество растений мало насыщает воду кислородом, что также плохо для рыб.

В аквариуме постоянно меняются и другие свойства воды — активная реакция, окислительно-восстановительный потенциал, состав солей и т. д. В природных экосистемах текущей и стоячей воды ее слои все время перемешиваются, волнение поверхности способствует насыщению воды кислородом, приток новых вод из рек, ручьев и через осадки изменяет свойства воды. В модели этих условий нет, вода стареет. С одной стороны, старая вода предотвращает многие заболевания рыб, с другой, для нее характерно тормозящее влияние на все жизненные процессы, у тех же рыб и растений. Выход — в регулярной замене 1/5 объема воды не реже одного раза в два месяца. В естественной, развивающейся экосистеме статическое равновесие относительно, но обязательно. В аквариуме необходимо наладить динамику модели экосистемы таким образом, чтобы установить некоторый баланс — гомеостат — способность системы самостоятельно восстанавливать равновесную взаимозависимость всех абиотических и биотических компонентов. Эту способность к гомеостату модель живой системы в аквариуме сохраняет, если вмешательство человека в ее функционирование не превышает определенные пределы. Так, замена 1/5 объема воды нарушает уравновешенность системы, но она быстро восстанавливается в аквариуме. Замена 1/3 или 1/2 количества воды — катастрофа, вызывающая гибель многих обитателей аквариума. Рыб необходимо кормить таким количеством корма, чтобы все было съедено за 20 — 30 мин. При избытке корма он быстро разлагается, гниет, это ухудшает среду обитания, вызывает и гибель рыб.

Значительно упрощают уход за аквариумом различные приспособления, прежде всего приборы, обеспечивающие перемешивание воды — аэроторы и инжекторные насосы. Первые подают от электрокомпрессора по системе трубок в воду комнатный воздух. Воздух может быть пропущен через распылители в воду (он выходит потоком мелких пузырьков) или направляется в фильтры с эрлифтными трубками (крупные пузырьки воздуха идут по трубке чередой, увлекая в промежутках воду, которая поступает для очистки в специальные аквариумные фильтровальные устройства). Инжекторные насосы перекачивают через фильтры воду, которая, поступая обратно в аквариум под некоторым напором, увлекает пузырьки воздуха. Движение воды, обеспечиваемое этими приборами, не только улучшает режим дыхания рыб, но и больше приближает условия существования к естественным, способствует устойчивости жизни в аквариуме, продлевает жизнь его обитателей.

Родители и школьники, имеющие навыки ухода за декоративными рыбками дома, пособия для аквариумистов, помогут в организации аквариумов для рыб. Ограничимся тремя советами по созданию аквариума.

1. Местных рыб из близлежащих водоемов труднее содержать в аквариумах, чем рыб декоративных, так как

среда аквариума напоминает небольшие, сильно прогретые водоемы тропиков и резко отличается от условий жизни в водоемах средней широты. И если декоративные рыбы легко выносят переселение из одного аквариума в другой, адаптация рыб из естественных водоемов к искусственной среде проходит труднее и рыбы часто погибают. Поэтому заранее создают соответствующие условия в аквариуме и только затем в устоявшуюся среду переносят рыб.

2. Чем мельче рыбы относительно объема аквариума, тем легче их содержать. Крупным рыбам нужен большой объем воды, воссоздать для них типичный для природного водоема простор невозможно, достигнуть гомеостатического равновесия между организмом и окружающей его средой практически удается редко. Длительность жизни крупных рыб в аквариумах зависит от их природной адаптивной способности и степени совпадения природных и аквариумных условий. Так, тропические рыбы приспосабливаются лучше, из отечественных рыб более нетребовательны караси. Однако, в отличие, допустим, от акклиматизированных в аквариумах тропических цихлид и барбусов длиной 10 — 15 см, такого же размера караси в аквариуме живут недолго. Поэтому заселять в аквариум рыб из местных водоемов можно только в исключительных случаях, они сравнительно быстро погибают. Любое вмешательство в жизнь модели (смена воды, появление новых рыб и растений, чистка дна с добавлением воды и т. д.) легче и безболезненнее протекает в крупном (100 л вместимостью и выше) аквариуме. Такие модели экосистемы живут значительно дольше, старение протекает медленнее, коренную переделку аквариума можно проводить через несколько лет. Рыбам в таком аквариуме намного лучше и поведение их более естественно.

При организации аквариума для рыб учитель должен тщательно выбрать размеры, продумать возможность технического оснащения (в первую очередь плафонами электроосвещения и аэраторами), целевое назначение и места установки аквариумов.

По назначению аквариумы для рыб подразделяются на декоративные, демонстрационные и лабораторные. Первые устанавливаются в рекреациях, кабинетах, учительской, актовом зале и служат для украшения, оживления интерьера. Обычно это крупные аквариумы, красиво оформленные снаружи и внутри, заселенные декоративными рыбками и освещенные электролампами. Демонстрационные аквариумы средних размеров вместимостью 20 — 80 л устанавливают в кабинете биологии. Лабораторные аквариумы разных размеров — для содержания взрослых рыб, их разведения (нерестовые водоемы) и выращивания молоди — помещают в уголке живой природы. Они служат для длительных наблюдений над рыбами.

При подготовке аквариумов следует помнить, что тропические декоративные рыбы, различные варьететы золотой рыбки (комета, вуалехвост, телескоп) и рыбы из местных водоемов должны размещаться отдельно — эти три группы требуют разных условий содержания.

Местные рыбы. Как уже было сказано, большинство рыб, выловленных из местных водоемов, в аквариумных условиях не живут долго и почти не растут, чаще болеют. Мы считаем, что содержание таких рыб допустимо лишь в крайних случаях, когда нет возможности заселить школьные водоемы декоративными рыбками. Кроме того, многие рыбы из местных водоемов разносят заразные заболевания. В аквариумах эти болезни быстро распространяются, поэтому рыб местных видов строго изолируют и используют для ухода за ними оборудование, специально для этого приспособленное.

Окунь — хищник открытой воды, преследующий добычу. Нуждается в большом количестве кислорода, обязательна аэрация или частая смена воды. В одном углу аквариума устраивают негустую заросль растений. В аквариуме живут небольшие окуньки длиной 5 — 6 см; тело их более вытянуто, чем у взрослых, окраска не яркая, маскировочная. Окуни любят яркое освещение, но страдают от перегрева воды.

Щиповка — прекрасный обитатель аквариума, ее длина не более 10 см. Щиповки могут жить и в очень небольших емкостях. После длительной карантинной выдержки в отдельном аквариуме щиповок можно перевести в водоем к декоративным тропическим рыбам. Обычно щиповки сидят в грунте, выставив голову, и выскакивают из своего убежища за кормом. Плавают мало и неохотно, больше «бегают» по дну. На жаберных крышках имеют шипы, которыми могут ощутимо уколоть (отсюда название).

Вьюн — пример типично донной рыбы. Вокруг у рта 10 усиков, ощупывающих съедобные частицы и личинок среди детрита. Тело вытянутое, окраска коричневатая, как фон грунта водоемов, где водятся вьюны, плавает плохо, извивается (откуда и название). Вьюны хорошо и подолгу живут в аквариумах. Эти рыбы к кислороду в воде нетребовательны, могут усваивать атмосферный: воздух, заглатываемый с поверхности. Охотно едят живые корма, земляных червей, кусочки мяса, подбирая их со дна. Любят рыться в грунте. После смены воды начинают оживленно носиться по аквариуму.

К донным рыбам относятся голец, пескарь, различные бычки. Они тоже могут жить в аквариумах долгое время, хотя среди бычков есть виды с очень высокой потребностью в кислороде, не переносящие прогрев выше 15°С. Охотясь на донных обитателей, пескарь сохранил хорошую плавучесть. Но плавает медленно, возле дна, часто опускается на дно, лежит без движения.

Линь — рыба стоячих вод, плавает медленно и, как тихоход, имеет соответствующее строение тела. Темно-бронзовое с зеленоватым оттенком, оно густо покрыто слизью. Последняя предохраняет тело от царапин, защищает от многих паразитов. В аквариуме часто роется в грунте, поэтому растения следует прижимать камнями. Предпочитает держаться среди растений, есть все съедобное, корм подбирает со дна. Уживается почти со всеми рыбами независимо от их размеров.

Карась — обычный обитатель небольших водоемов со стоячей водой. В наших водоемах встречаются два вида — золотой и серебряный. Настоящий золоток карась очень красив, его дисковидное плотное тело бронзово-золотистой окраски. Серебряный карась с более вытянутым телом, имеет буро-серую окраску. Мелкие караси адаптируются к аквариумным условиям, но почти не растут по неизвестным пока причинам, живут долгие месяцы. В некоторых лабораториях удалось довести этих рыб до нереста. Неприхотливость карасей позволяет длительное время содержать их в школьных аквариумах.

Учащимся, изучающим общую биологию, следует рассказать, что в ряде водоемов встречаются бессамцовые популяции серебряного карася. Оплодотворение происходит спермой золотого карася, линя, сазана. При этом сперма рыб других видов и родов стимулирует развитие яйцеклеток серебряного карася, но гибридизации не происходит, слияния мужской и женской половых клеток тоже нет.

Поскольку у-хромосому несут только мужские яйцеклетки, в потомстве серебряного карася возникают только носители х-хромосом, т. е. самки, и в следующих поколениях тоже при таком размножении — гиногенезе — возникают только самки. Среди аквариумных рыбок такие же бессамцовые популяции известны у одного вида моллиенезии (пецилии). Восточная разновидность серебряного карася при селекции в искусственных водоемах дала различные по форме тела и окраске так называемые варьететы золотой рыбки (золотая рыбка, комета, вуалехвост, телескоп, небесное око, львиная головка и т. д.). Содержание в школьном аквариуме нескольких варьететов золотой рыбки позволяет проиллюстрировать результаты селекции, направленного отбора, изменчивости организмов. В отличие от карасей, выловленных в природных водоемах, золотые рыбки хорошо живут, развиваются и размножаются в аквариумах. Соединять их с карасями не рекомендуется, так как последние могут быть носителями заразных заболеваний, которые легко передаются декоративным рыбам. Условия содержания тех и других идентичны: не густо засаженный растениями аквариум, еженедельная смена 1/5 или даже 1/3 воды. Всеядны. Вуалехвостов, телескопов, и других золотых рыбок с выступающими глазами, шарами и т. д. рекомендуется содержать без растений, о которые они могут поранить глаза, плавники и т. д.

Тропические декоративные рыбы. К этой группе небольших рыб из тепловодных водоемов приэкваториальных широт принадлежат многочисленные виды, когда-то завезенные в любительские аквариумы и ныне успешно разводимые в них. Эти рыбы удобны в школьном аквариуме не только потому, что позволяют проследить процесс нереста и рождения нового поколения, но и потому, что сравнительно легко адаптируются в условиях школьных водоемов, требуют сравнительно меньше усилий по содержанию в сравнении с упомянутыми выше видами, позволяют проследить развитие на всех стадиях онтогенеза, органично входят как живой, развивающийся компонент в модель экосистемы в аквариуме.

Учителю прежде всего необходимо отобрать те виды аквариумных декоративных рыб, которые нужны для учебно-методических целей. К желательному в школьном аквариуме набору видов относятся следующие: живородящие — гуппи, меченосцы и пецилии; лабиринтовые — бойцовые рыбки, макроподы, трихогастры; карповые — данио и барбусы; цихловые — скалярия, цихлазома; харациновые — неоновые рыбки, другие мелкие рыбки близких родов хемиграммус, хифессобрикон; донные рыбы — коридорасы, лорикарии.

Систематическое положение, описание и правила содержания этих рыб учитель может найти в различных пособиях по аквариуму. Возможна замена рекомендуемых видов и родов близкими представителями, входящими в аналогичные экологические группы.

Использование рыб в учебном процессе. Аквариумные рыбы могут быть использованы на уроках зоологии (особенности внешнего строения), анатомии, физиологии и гигиены человека, (проявление условных рефлексов) и общей биологии. Адаптивные свойства рыб изучают в теме «Класс рыбы» в VII классе, в частности на уроке «Внешнее строение рыбы». Раздаточные аквариумы устанавливают на каждом ученическом столе, в каждом находится одна рыба. Демонстрационные аквариумы помещают на столе учителя или на стеллажах у боковой стены кабинета.

Затем рассматривается окраска рыб. Учащиеся должны сначала усвоить главный принцип окраски: спинка окрашена почти у всех рыб более интенсивно, чем брюшко. При этом учащиеся вспоминают причину такого распределения пигментации клопа-гладыша, который, плавая на спине, имеет обратную интенсивность окраски. Далее, на примере отдельных видов аквариумных рыб, представленных в демонстрационном аквариуме (цихлиды, сомики, пескарь), учитель обращает внимание учащихся на пестроту рисунков по бокам их тела. Эти рисунки как бы расчленяют в глазах хищника форму рыбы, не позволяя увидеть жертву в целом и определить, в каком направлении расположена голова. Глаз рыбы часто скрыт вертикальной темной полосой. Такие примеры расширяют знания учащихся и развивают представление о защитных приспособлениях организмов, более подробно рассматриваемых в курсе общей биологии.

Изучение роли плавников рыб возможно только во внеклассной работе, но использование данных этих наблюдений на соответствующих уроках в VII и IX классах, бесспорно, вызовет интерес учащихся. При этом необходимо помнить, что перегружать уроки фактическим материалом нельзя. Продолжительность сообщений учащихся должна быть не более 2 — 3 мин. Учащиеся узнают, что спинной плавник способствует прямолинейной устойчивости рыбы при движении. Но в аквариуме по положению спинного плавника часто определяют состояние некоторых рыб: если он поднят и расправлен, рыба чувствует себя нормально; если все время сжат и опущен, — состояние рыбы плохое. При этом надо учесть, что приповерхностные рыбы (многие живородящие) могут опускать плавник, чтобы он не выходил за пределы воды. У приповерхностных рыб спинной плавник сдвинут назад, за пределы передней части спины, плотно прилегающей снизу к поверхностной пленке воды при охоте за летающими насекомыми.

Хвостовой плавник у рыб выполняет много функций. У большинства быстро плавающих он отвечает за движение (данио, барбусы и др.). У ряда рыб хвостовой плавник (часто совместно с удлиненными и сдвинутыми к хвостовому стеблю спинным и анальным) обеспечивает мощный бросок при охоте (щука), иногда и прыжок из воды за пролетающим комаром. Специфическое назначение анального плавника следует рассмотреть у живородящих: у самцов гуппи и меченосцев его лучи свернуты в трубочку, образуя особый орган — гоноподий — для внутреннего оплодотворения самки.

Брюшные плавники у рыб парные. Наиболее интересны брюшные плавники у бычков — они срослись и образовали присоску, позволяющую рыбкам закрепляться на субстрате. Такое приспособление важно для рыб, живущих на быстром течении. Любопытно преобразование брюшных плавников в длинные осязающие нити у трихогастров (гурами). Они свободно двигают этими нитями, осязают предметы и других рыб, при ухаживании трихогастры поглаживают друг друга этими нитями. У скалярий плавники-нити обеспечивают равновесие сплющенного с боков тела. Специализацию парных грудных плавников хорошо рассмотреть у ряда рыб в аквариуме. У донных рыб (коридорасы, лорикарии и т. п.) грудные плавники малоподвижны, расставлены в стороны, подвижна их мягкая задняя кромка. Это рули глубины. Но эти же плавники позволяют рыбам опираться на грунт, иногда служат передвижению по грунту. У некоторых сомов первые лучи этих и спинного плавников утолщены, имеют бороздку — канал и особое замыкающее устройство. По каналу проходит ядовитый секрет; попадая в ранку, он вызывает жжение и боль. Уколы этими лучами у ряда тропических сомов очень болезненны и для человека. Замыкающее устройство при основании этих лучей срабатывает автоматически, когда рыбу схватит хищник. В этом случае все три острых ядовитых луча становятся перпендикулярно к телу рыбы (в разрезе они напоминают равномерно удаленные лопасти трехлопастного пропеллера). Когда возбуждение проходит, замыкающие мускулы расслабляются и лучи вновь становятся подвижными. Хищники часто не могут проглотить сома из-за его растопыренных острых лучей. Иногда находят птиц, погибших от того, что замыкающее устройство сработало уже у них в горле (сом при этом тоже погибает). Это пример относительности приспособления. Горизонтально расположенные грудные плавники быстро плавающих или живущих в быстрой воде рыб, например данио, можно считать рулями глубины. А вот у близких родственников данио — барбусов — грудные плавники уже более подвижны, свободно меняют положение от горизонтального и неподвижного при быстром плавании до вертикально-загребающего при медленном. Барбусы живут среди стеблей тростника, прибрежных зарослей. Здесь нужно лавировать, останавливаться, даже пятиться. Грудные плавники работают, как весла; их движения обеспечивают неподвижность рыбы или резкое торможение на быстром ходу. У цихлид грудные плавники действуют при медленном плавании, а при быстром (работает хвостовой плавник) прижимаются к телу. У рыб, живущих в зарослях приповерхностных вод, (например, макропод), в основном работают грудные плавники.

На уроке «Внешнее строение рыбы» можно рассмотреть строение рта рыб разных экологических групп. К уроку «Внутреннее строение рыбы» полезно подготовить сообщение, основанное на наблюдениях за дыханием рыб. При изучении вопроса о размножении и развитии интересны сообщения учащихся о нересте аквариумных рыб и развитии мальков. Результаты опытов по образованию условных рефлексов у рыб на внеклассных занятиях используются на уроках в VII (тема «Класс рыбы») и VIII классах (тема «Высшая нервная деятельность»). В курсе зоологии учащиеся впервые встречаются с понятием «условный рефлекс». В аквариуме рыбы легко образуют условные рефлексы, например на красный свет, освещение которым сочетается с кормлением.