"Культивирование лотоса орехоносного в искусственном водоеме" (научный доклад)

АЛЕХИНА АНАСТАСИЯ АЛЕКСЕЕВНА1, БЕМБЕЕВА ЭЛЕОНОРА МАРАТОВНА2., ДЖАПОВА ВИТА ВЛАДИМИРОВНА3.

1МОУ «Троицкая СОШ им. Г.К. Жукова» 11 класс, 2ФГБОУ ВПО «КалмГУ»5 курс, 3ФГБОУ ВПО «КалмГУ»-аспирантка

                               КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ЛОТОСА ОРЕХОНОСНОГО

В ИСКУССТВЕННОМ ВОДОЕМЕ

Руководители проекта:

АРСЕНОВА ЮЛИЯ БЕМБЕЕВНА – учитель биологии,

ТОЦКИЙ ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ - учитель технологии,

ДЖАПОВА РАИСА РОМАНОВНА- д.б.н., профессор КалмГУ

 «Чтобы жить, нужны солнце, свобода и маленький цветок»

(Г.Х. Андерсен)

Введение

Одно из прекраснейших водных растений на нашей планете - это, конечно, лотос, “нимфа нелюмбо”, блистательная красавица, для которой в водах всего света нет соперниц, законная владычица всех цветов, которые перед ней то же, что мерцающие звезды перед луной в полном сиянии”. Такие слова написал в Вестнике естественных наук за 1856 год ботаник  С. И. Гремяченский о лотосе - священном растении у представителей самых разных религий в странах Центральной и Юго-Восточной Азии [1] .

Лотос - священное растение Востока, он занимал почетное место в религиозных обрядах, преданиях и легендах, об этом свидетельствуют многочисленные памятники письменности, архитектуры и искусства. Мифопоэтическая традиция Древней Индии представляла нашу землю как гигантский лотос, распустившийся на поверхности вод, а рай - как огромное озеро, поросшее прекрасными розовыми лотосами, где обитают праведные, чистые души.

Белый лотос - непременный атрибут божественной власти. Поэтому многие боги Индии традиционно изображались стоящими или сидящими на лотосе или с цветком лотоса в руке. На лотосе восседает Будда и покоится Брахма. Обильный дождь из лотосов полил с неба в момент рождения Будды, и всюду, где только ступала нога божественного новорожденного, вырастал огромный лотос [2].

Почему же и в древности и в наши дни люди поклоняются этому растению?  Может быть, дело и в том, что оно давало людям вкусную пищу и лекарство от многих болезней. Как лекарственное растение лотос был известен в Китае за несколько тысячелетий до новой эры.

В наше время в растении обнаружены различные биологически активные вещества, в основном алкалоиды и флавоноиды. Препараты из лотоса употребляются в качестве тонизирующего, кардиотонического, общеукрепляющего средства. Кроме того, лотос - ценное пищевое и диетическое растение. В странах Юго-Восточной Азии его издавна используют в питании и специально выращивают как овощ. Корневища едят в сыром, вареном, жареном виде, маринуют на зиму. Из корней варят суп, получают крахмал и масло. Молодые листья употребляют в пищу наподобие спаржи. Семена едят сырыми и засахаренными как лакомство, засахаривают и кусочки корневищ - получается своеобразный “мармелад”. Из семян и корневищ приготовляют муку. Едят даже тычинки и стебли. В XIX веке астраханские купцы торговали вкусными пряниками, выпеченными не из ржи, не из пшеницы, а из… семян лотоса [3].

Научная гипотеза: Лотос орехоносный в естественных условиях растет в устье Волги.  Зацветут ли лотосы, выращенные из семян, собранных в природной популяции в условиях искусственного водоема?

Цель проекта: вырастить лотосы из семян в условиях искусственного водоема

Задачи:

1. Изучить биологические особенности лотоса орехоносного  и ознакомиться с методикой  выращивания лотоса  в  искусственном водоеме.
2. Подготовить семена к проращиванию.
3. Вести наблюдения за прорастанием семян.
4. Пересадить сеянцы в емкости с почвой и водой.
5. Пересадить растения в открытый водоем, когда вода прогреется до t° +25°С.
6. Вести наблюдения за ростом и развитием растений в искусственном водоеме.
7. Осенью  провести подготовку корневищ лотоса к перезимовке.
8. Наблюдать весеннее пробуждение растений.
9. Изучить динамику развития лотоса на 2-й год жизни.  

Актуальность проекта

Лотос каспийский или лотос орехоносный – священный для буддистов цветок внесен в Красную книгу РФ [4]  и, соответственно, в готовящуюся к изданию Красную книгу Калмыкии [5]. Охрана редких растений, внесенных в Красные книги, – одна из основных научных задач в сохранении биоразнообразия.

Мы, жители Калмыкии, свыклись с мыслью, что любоваться лотосами можно только в дельте Волги. Предприимчивые граждане организуют экскурсии «на лотосы», следствием которых является снижение жизненности природных популяций лотоса. Полюбоваться цветением лотосов может не каждый, есть ограничения для пожилого возраста, людей с ограниченными физическими и материальными возможностями.

А теперь …ограничений нет. Можно насладиться неповторимым ароматом и красотой божественного цветка во дворе соседа, если ваш сосед имеет небольшой искусственный водоем.

Научная новизна проекта

Лотос орехоносный размножается преимущественно корневищами. В научной литературе отмечено, что при размножении семенами растения обычно зацветают на третий год. В нашем эксперименте растения, выращенные из семян, зацвели на второй год. В опубликованных рекомендациях по зимовке корневищ лотоса указано, что необходимо их сохранять во влажной почве в подвале. В своих экспериментах мы выявили, что зацвели только растения, которые зимовали в водоеме. Перезимовавшие в подвале растения на второй год продолжали вегетировать, не зацветая.

Практическая значимость проекта  

Наше научное исследование имеет прикладное значение – радовать людей и природоохранное - мы надеемся, что в некоторой степени снизится нагрузка на природные лотосовые плантации в дельте Волги.

Лотос орехоносный. Биологическая характеристика

Лотос орехоносный впервые был описан Карлом Линнеем в 1753 году как один из видов рода кувшинка – Nympaea. Сейчас лотос выделен в отдельное семейство лотосовых, которое включает в себя только один род с двумя видами: лотосом орехоносным и лотосом желтым [6]. 

Лотос орехоносный (Nelumbo nucifera) – многолетнее травянистое земноводное растение,  стебли которого превратились в мощное корневище, погруженное в подводный грунт. Одни листья у лотоса подводные, чешуевидные, другие надводные – плавающие или высоко поднимающиеся над водой. Плавающие листья плоские, на длинных гибких черешках. Листья, возвышающиеся над водой, расположены на прямостоящих черешках, имеют воронковидную форму и крупнее плавающих – до 50-70 см в диаметре. Листья лотоса покрыты восковым налетом и потому не смачиваются водой – капли воды перекатываются на них, как шарики ртути.

Цветет лотос в июле - начале августа, а в сентябре созревают плоды. Цветки лотоса крупные, 25-30 см в диаметре, обладают слабым, но очень приятным ароматом. Широкое обратноконическое (т.е. обращенное выпуклостью вверх) цветоложе окружено многочисленными розовыми или белыми (у культурных форм) лепестками, а в центре цветка располагается множество ярко-желтых тычинок. Плоды лотоса - односемянные орешки с прочным деревянистым околоплодником. Они очень долго сохраняют всхожесть. Известно, например, что семена, хранившиеся в музейных коллекциях, прорастали и через 150, и через 200 лет после сбора [7]. 

Область распространения лотоса орехоносного

Этот вид растет в северо-восточной части Австралии, на островах Малайского архипелага, острове Шри-Ланка, на Филиппинских островах, на юге Японии, на полуостровах Индостан и Индокитай, в Китае. На территории России лотос встречается по берегам Каспийского моря, в дельте Волги, на Дальнем Востоке,  в кубанских лиманах, на восточном побережье Азовского моря.

По поводу появления лотоса на Каспии существуют разные гипотезы. Одни исследователи полагают, что лотос сохранился здесь как реликтовое растение с третичного периода. По мнению других, лотос был завезен в эти места странствующими купцами, или монахами-буддистами. Высказывалось даже мнение, что лотос занесли на Каспий перелетные птицы [8].

К концу XIX века заросли лотоса в дельте Волги стали исчезать. В 1919 году был создан Астраханский государственный заповедник, и под влиянием заповедного режима площади, занятые лотосом, значительно расширились. Однако в некоторых местах в результате деятельности человека лотос исчезает.

Место выращивания лотоса - искусственный водоем

(записано со слов  Тоцкого  Владимира    Ильича, учителя технологии, который построил пруд во дворе своего дома в 2000г.)

   Строительство водоема – работа, требующая определенных способностей, знаний и  навыков. Так, прежде всего, нужно выбрать место: это непременно должна быть светлая сторона участка, предоставляющая свободный доступ к будущему искусственному водоему. Немаловажно и определиться и с формой искусственного пруда.  Это только первый шаг устройства пруда, за которыми начинаются настоящие строительные работы: выбор материала, правильный подсчет глубины, устройство слива и десяток прочих мелочей.

Этапы работы по обустройству пруда:

1. Размечаем на поверхности контур будущего пруда.
2. Роем котлован по контуру глубиной 1 метр.
3. Дно должно быть конусообразным для лучшего удаления воды.
4. На дно и стены укладываем полиэтиленовую пленку.
5. Ставим опалубку из жести и заливаем пространство между ямой и жестью смесью: 1 часть цемента, 3 части песка, 3 части гравия. Толщина бетона приблизительно 10 см.
6. Через три дня снимаем опалубку из жести, укладываем трубу слива и фонтана на дно кладем  пленку и устраиваем бетоном дно конусообразной формы.
7. Для рогоза, камыша и тростника отгораживаем на дне красным кирпичом место /высота -20см/, куда засыпаем грунт и сажаем растения, чтобы они не пускали корни по всему пруду.
8. Через 1-1,5 недели  пруд моют несколько раз, сажают  растения и заливают воду.
9. Воду в пруду меняем 1 раз в неделю летом и 2 раза в месяц весной и осенью. Вода из пруда идет на полив огорода, а в пруд поступает чистая вода из водопроводной сети.

 Методика исследований

В первой декаде мая 2010г. твердую оболочку семян осторожно надпилили напильником, положили  семена в стеклянные банки с водой и поставили на солнечное место. Воду меняли  ежедневно. Проращивали семена в воде с различной минерализацией: 2,38 мг/л   и 0,76мг/л.

Сеянцы высадили в искусственный водоём во дворе дома учителя технологии - Тоцкого В.И. 26 мая 2010г., когда вода  прогрелась до +20°С.  Для посадки растений использовали деревянные ящики (50х50х70см). Проростки лотоса были посажены в грунт двух вариантов: 1- перепревший навоз+садовая земля+песок, 2- садовая земля+песок. Чтобы предохранить землю от размывания, сверху насыпали слой гравия. Ящики поместили в бетонированный искусственный пруд на глубину, чтобы листья плавали на поверхности воды. Осенью после окончания вегетации растения оставили зимовать в двух местах: в водоеме и в подвале (растения находились в ящике со влажной почвой). Полученные численные данные обработаны статистически [9].

Результаты наблюдений  за прорастанием  семян

1. Процент всхожести семян в воде с минерализацией 0,76мг/л составил 71,8% , при 2,38 мг/л   -  64,2% .
2. Первые листочки появились через 4-5 дней у 2/3 проростков, через 10-13 дней у 1/3 проростков.
3. Вторые листочки стали появляться через -7-10 дней у 50% проростков и через 11-14 дней – у остальных 50% проростков.
4. Третьи листочки появились через 10-16 дней у 80% проростков, и через 17-22 дня - у 20% проростков.
5. Корневища появились через 10-14 дней у 2/3 проростков, а у 1/3 проростков - через 23-26 дней.

Наблюдения за ростом и развитием лотоса (2010 г.)

1. Первые надводные листья появились у растений, посаженных в плодородную почву  через 50 дней (15- 16.07.2010г.)
2. Немного отставали в росте растения, высаженные в обычную садовую землю с песком (надводные листья появились на 7 дней позже).  
3. Летом меняли воду каждую неделю, вода из пруда шла на полив огорода и сада, а в пруд поступала вода из водопроводной сети. Осенью меняли воду два раза в месяц.
4. Начало отмирания плавающих листьев заметили в середине августа 2010г., а полное отмирание – в середине сентября.
5. Начало отмирания надводных листьев – в конце августа -28.08.10г, а полное отмирание в конце октября -25.10.10г.
6. Толщина корневищ в период укладки на зиму 03.11.10г – от 0,8 до 1,8см. Ящик с корневищами лотоса оставили на зиму в водоеме. Залили воду в пруд 03.11.2010г.  Два больших горшка с корневищами лотоса перенесли в подвал.  

Второй год выращивания лотоса (2011г.)

08.05.11г. – появились плавающие листья диаметром от 15 до 24 см.

13.06.11г.- появился первый надводный лист диаметром -25см, дл. надводной части черешка -15см.

08.07.11г. количество  плавающих листьев 70-75, размеры мелких листьев в диаметре -5см,  больших – до 27см;  надводных листьев -9шт. диаметр самого мелкого листа-15см, крупного – 26,5см.

16.07.11г. - плавающих листьев-50, надводных-12, засохших -11

16.07.11г.  Утром около 8ч. появился 1-й бутон дл.-1,5см, шир-1см.

21.07.11г.- длина бутона-3,5см, шир-2см, дл. цветоножки-30см.

23.07.11г.- появился 2-й бутон рано утром, а к 8.00час. –дл.-1,5см шир-1см и над водой -5см. Дл. 1-го бутона-4см, шир-2,7см над водой- 33см.

27.07.11г. распустился 1-й цветок утром в 8.30час. диаметр -10см, чудесный запах. Цветок посещают осы.

29.07.11г. появился  3-й бутон, сформировался к 10.08.11г.

1.08.11г.- распустился 2-й бутон. Отцвел 1-й цветок, хорошо видна коробочка, в которой 10 гнезд для семян.

4.08.11г. отцвел второй цветок,  и сформировалась коробочка с 8 гнездами для семян.

10.08.11г. сформировался 3-й цветок и отцвел 13.08.11г, сформировалась коробочка с 8 гнездами для семян.

24.08.11г. в 1-й коробочке 10 гнезд с семенами: созрели 2 семени, 8 семян – незрелых.

26.08.11г. во 2-й коробочке 8 гнезд с семенами: созрело 1 семя, 7-незрелых.

28.08.11г. В 3-й  коробочке 8 гнезд с семенами:  созрело 3 семени,  5- незрелых.

05.09.11г. собрали семена с 1-й коробочки -2 зрелых орешка.

18.09.11г. собрали семена с 2-й коробочки -1 зрелый орешек.

26.10.11г. собрали семена с 3-й коробочки -3 зрелых орешка.

                                               Результаты работы за 2010-2011гг.

1. Вырастили 20 растений лотоса из семян в искусственном пруду.
2. Из корневищ, которые перезимовали подо льдом в водоеме, расцвели  3 цветка.
3. Получено  6 зрелых семян из 3-х коробочек.

Выводы:

1. Всхожесть семян, взятых из природной популяции лотоса орехоносного в дельте Волги, составила в среднем 67,8± 6,4%.
2. Наиболее оптимальной для развития семян оказалась вода с меньшей минерализацией - 0,76мг/л, первые проростки появились через 4-5дней.
3. Наиболее благоприятной для развития проростков оказалась смесь (перепревший навоз+садовая земля+песок), первые надводные листья появились на неделю раньше, чем у растений, растущих в смеси (садовая земля+песок).
4. Длина корневищ в первый год составила от 1 до 1,5м, толщина корневищ - 0,8-1,8см.
5. Вегетационный период лотоса орехоносного, выращенного из семян,   в первый год жизни в искусственном водоеме длился с 20.05.10  по 23.10.10г. (5 месяцев).
6. Вегетационный период лотоса орехоносного во второй год жизни в искусственном водоеме длился с 02.05.11 по 27.10.11г. (6 месяцев).
7. Цветение длилось с 16.07. по 13.08.11г.  (30 дней)
8. Период формирования первого цветка продолжался с 16.07. по 27.07.11г. - 12 дней, второго цветка - с 23.07. по 01.08.11г. -10 дней, третьего цветка - с 29.07. по 10.08.11г. -13 дней; в среднем -11,5 дней.
9. Цветение одного цветка длится  3 дня.
10. Плодоношение началось с 30.07.11г. и длилось до 26.10.11г. (86 дней)
11. Процент зрелых семян в коробочках составил 23%.
12. Средний вес орешков -720 ± 15,7 мг.

Планы на будущее:

1. Тиражировать наш опыт по выращиванию лотоса из семян.

2. В 2012 г. вырастить лотосы в искусственных водоемах на территории Калмыцкого государственного университета, Башантинского колледжа,  на территории ГУ «Центр диких животных».

Наши рекомендации по выращиванию  лотоса орехоносного из семян в искусственном пруду:

Первый шаг: Выкопать пруд. Минимально допустимые размеры вашего водоема должны составлять 3х3 метра. Оптимальная глубина - 1 м. Выложить дно пруда мелкой галькой, или забетонировать - так вода будет чище.

Второй шаг: Добыть посадочный материал.

Третий шаг:  Семена надо положить в литровую стеклянную банку с водой,  предварительно твердую оболочку осторожно надпилив  напильником, не повреждая зародыша. Росток может появиться уже на третий – четвертый день и прибавлять в день по пять сантиметров.

Четвертый шаг: Посадить проростки в заготовленные деревянные ящики или горшки с плодородной почвой и поместить в водоем так, чтобы листья плавали на поверхности.

Пятый шаг: Также хорошо бы засадить водоем  камышом, тростником  и рогозом. Во-первых, красиво, во-вторых, лотосам будет легче прижиться.

Шестой шаг: В жаркую сухую погоду подливайте воду в  водоем - иначе лотосы могут погибнуть. Никакой особенной воды ради этого не требуется - можно просто подсоединить шланг к любой колонке или водопроводу. Каждые 7-10 дней менять 1/3 воды в  водоеме и добавлять свежей воды.

Седьмой шаг: Осенью в конце октября часть корневищ лотоса можно оставить в ящике в водоеме.

Использованная литература

1. Гремяченский С.И. Астраханская водяная роза или каспийская нимфа-нелюмбо //Вестник естественных наук,  №16. М., 1956. С. 67-71.

2. Интернет http://www.yandex.ru   Лотос орехоносный.

3. Моложавенко В.С.. Тайна красоты. Цветок вечности, М. Изд-во «Педагогика-пресс», 1993. С. 191-194.

4. Красная книга РСФСР. Растения. – М.: Лесная промышленность, 1988.  591с.

5. Материалы для Красной книги Калмыкии. Под ред. В.М. Музаева. Элиста: Изд-во КГУ, 2005. 68 с.

6.Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). Л.: Наука, 1995. 990 c.

7. Станков С.С., Талиев В.И. Определитель высших растений европейской части СССР. - М.: 1957. - 740 с.

8. Красиков С.П., Легенды о цветах. Лотос, М. «Молодая гвардия», 1990. С.182-186.

9. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1984. 424 с.

Приложение

1. Арсенова Ю.Б. Лотос расцвел на Целинной земле.  Газета «Новая жизнь» от 06.08.2011г.

2. Сарангова Л.  Домашний лотос.  Газета «Известия Калмыкии» от 30.07.2011г.

3. Джапова Р.Р. , Арсенова Ю.Б., Тоцкий В.И., Джапова В.В., Бембеева Э.М., Алехина А.А., Шараев М.И. Опыт выращивания лотоса каспийского в искусственном водоеме // Материалы VII заочной Международной научно-практической конференции. Элиста, 2010г. С. 31-33.

4. Бембеева Э.М. Выращивание лотоса каспийского в искусственном водоеме //XVIII междун.научн.конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2011. М., 2011. С. 325-326.

5. Грамота Алехиной Насти за 1 место в республиканской конференции «Юные исследователи окружающей среды»

6. «Лотосы во дворе жилого дома » Вести Калмыкия/Филиал ФГУП ВГТРК  28.07.2011г. - http://vesti-kalmykia.ru/close/101-lotosy-vo-dvore-zhilogo-doma.html