Влияние звуковых частот на скорость развития растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Луконькина В.И. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя образовательная школа № 175

Новичкова А.О. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя образовательная школа № 76 с углублённым изучением отдельных предметов

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Исследовательская работа посвящена изучению вопросов: воздействие звуковых колебаний на скорость развития растений и разработке рекомендаций по созданию благоприятной акустической среды для улучшения роста рассады в закрытом пространстве.

Исследования уральского климата показали, что лишь в шести месяцах из двенадцати мы имеем гарантированную положительную температуру, что, очевидно, не подходит для выращивания крупных плодовых культур. Решение этому: поместить растения в закрытые теплицы, с искусственным обогревом и освещением. Такая система восполняет нужные растениям ресурсы, но не дает выигрыш в скорости их роста, что важно в нынешних условиях отказа от сотрудничества с поставщиками из других стран.

Если звуковое воздействие способствует увеличению скорости роста, тогда можно будет решить проблемы с нехваткой качественных и свежих продуктов.

Цель: выяснить, как определенный звуковой диапазон будет ускорять рост растений на примере рассады.

Объектом исследования является реакция рассады на звуковое воздействие.

Предметом исследования являются несколько видов зелени в домашних условиях.

Задачи:

Изучить теорию, касающуюся процесса выращивания растений и акустического фактора распространения звука в условиях закрытого пространства.

Спланировать эксперимент по изучению процесса реакции рассады на длительное воздействие звуковых волн в замкнутом пространстве коробки для рассады.

Выполнить эксперимент по изучению ботанической картины, используя колонки для подачи постоянного звукового воздействия.

Представить результаты эксперимента в наглядном формате.

Сформулировать предложения по созданию благоприятной акустической среды для улучшения стремительности роста растений.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

Работу над нашим проектом мы решили начать с рассмотрения вопроса о влиянии акустической среды на растения. Используя различные источники информации мы изучали мнения ученых, проводивших исследования в данном вопросе.

Дороти Ретеллек проводила исследование, связанное с растениями. Для чистоты эксперимента она использовала специальные камеры с жестко установленным световым, влажностным и температурным режимом, куда поместила 10-дневные побеги растений. Три подопытных группы растений содержались в одинаковых условиях, при этом первой группе музыку не включали, второй включали на 3 часа, а третьей на 8 ежедневно. В итоге растения из второй группы выросли значительно больше, чем растения первой, контрольной группы, а вот те растения, которые были вынуждены прослушивать музыку по восемь часов в сутки, погибли в течение двух недель с начала эксперимента.[3] Так что важно не только частота музыки, но и продолжительность её воздействия, поэтому в своем эксперименте я буду включать музыку не дольше, чем на 3 часа.

Но что на счет частоты колебаний? Если протоплазма положительно реагирует на высокие колебания, значит ли это, что, чем выше колебания звуков, тем быстрее растут растения?

Этот вопрос изучал в 1979 году, в США Дан Карлсон. Он разработал методику стимуляции роста растений, которую назвал «Озвученный цветок». Карлсон включал озвучивание растений и семян (музыка плюс высокочастотные сигналы 3—8 кГц) при более высокой частоте (до 10 Кгц) растения погибали. Изучение химического состава растений, который подверглись методике Карлсона показало, что в них содержится в десятки раз больше витамина А, и в 5 раз больше витаминов В и С, в сравнении с контрольными образцами. [4]

Влияние низкой частоты, которая так нравится растениям, в 2001 году изучали китайские ученые и обнаружили, что низкочастотный звук не повреждает клеточные структуры, а вместо этого активирует ферменты, повышение клеточной мембраны текучесть и способствует репликации ДНК. Репликация – это процесс создания двух дочерних молекул ДНК на основе родительской молекулы, значит, улучшает качество и скорость роста клетки. [5]

Почему растения воспринимают звуковые волны, и как это может на них повлиять?

Всё дело в движении протоплазмы. Это ядро клетки и цитоплазма, которые могут реагировать на раздражители, в нашем случае на музыку. В основе звукового действия на растения лежит резонансный механизм, способствующий накоплению энергии и ускорению обмена веществ в растительном организме. Явление резонанса тесно связано с синхронизацией. [6]

Звуковой сигнал воспринимается резонирующими системами в растительных клетках и тканях, соответственно амплитуда их колебаний увеличивается. В итоге происходит возрастание интенсивности процессов, происходящих в клетках и тканях растения, то есть ускоряется обмен веществ. Но в отличие от человека, растения воспринимают звук диффузно. Это значит, что они целиком улавливают вибрации, начиная от корней и заканчивая листьями. Это дает понимание того, что растения не слышат музыку, а воспринимают вибрации, поэтому они практически никогда не остаются в тишине. [6]

В ходе эволюции растения стали наиболее чувствительными к наиболее сильным вибрациям, а именно к низкочастотным звукам таким как: рокот морских волн и грома, журчание рек, гудение шмеля и т.д. Причём корни растений восприимчивы к более широкому диапазону колебаний и даже сами могут воспроизводить вибрации.

Изученные мнения исследователей и их эксперименты помогло нам понять какой мы хотим выполнить эксперимент.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Наш эксперимент по влиянию звуковых частот на динамику роста проростков мы проводим в два этапа.

В первой части эксперимента, которую мы назвали «Ботаническая» мы соберём специальную установку для растений, опишем условия роста, дадим характеристику исследуемым растениям, опишем наблюдения по росту. Для выявления положительной или отрицательной динамики роста культур мы дополнительно выращиваем растения без влияния звуковых волн. Обе группы растений растут в один период времени.

Во второй части эксперимента «Физика звуков» мы будем работать с цифровыми датчиками компании «Научные развлечения» и используя датчик звука с функцией интегрирования мы изучим частотный диапазон звуковых колебаний музыкальных композиций, которые включим для растений.

Объединяя выводы первой и второй части исследований мы сделаем общий вывод о влиянии звуков на рост растений.

БОТАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Из-за плотности семян бурой чечевицы за 4 дня до посадки замачиваем её в воде, чтобы она проросла. Салат и красную чечевицу проращивать не нужно.

Приступаем к сборке установки для роста растений нам понадобилось: контейнер пластиковый, динамик от музыкальной колонки, лист из материала «Вибропласт Silver» это универсальный материал с фольгированной поверхностью, используемый для звукоизояции.

В крышке контейнера №1 мы вырезали отверстие для колонки.

Далее обклеили контейнер №1 вибропластом, чтобы звуковые волны отражались от его стенок и попадали прямо на растения.

Приступаем к посадке: предварительно нагрев землю и дренаж, до комнатной температуры, помещаем их в контейнеры. После посадки подписываем местонахождения культур.

Далее накрываем контейнер крышкой с динамиком от колонки и устанавливаем лампу для освещения посадок.

Для эксперимента мы взяли следующие культуры:

Для нашего эксперимента были выбраны три композиции, которые отличаются по жанру и стилю; и воспроизводились в колонках без перерыва циклично.

1.Токката и фуга ре минор – классическая музыка

2.Hand crushed by a mallet – экспериментальный электронный поп авангард

3.Just – минималистичная современная классика

Как только ростки пробились, мы включали музыку по следующей схеме. Первые 5 дней ежедневно включали произведение для органа Иоганна Себастьяна Баха «Токката и фуга ре минор, BWV 565» с 15:00 до 18:00 (по местному времени).Начиная с шестого дня, чередовали композиции Баха с песней «hand crushed by a mallet» группы 100 gecs и « just (after song of songs)». В таком порядке эксперимент проходил 10 дней. Весь эксперимент продлился в течении 16 дней. На 1 и 16 день были сняты контрольные наблюдения.

В таблице 1 представлены результаты роста со звуковым воздействием

Таблица 1 «Динамика роста со звуковым воздействием»

В таблице 2 показаны результаты роста без звукового воздействия

Таблица 2 «Динамика роста без звуковых воздействий»

Выводы по наблюдениям:

В течение 16 дней мы наблюдали за реакцией культур на звуковые воздействия разных частот. Двое из трех показали отличные результаты, а также ярко выраженную разницу между теми, на кого направляли музыку и теми, кто рос в тишине. Но красная чечевица не дала ростков, я считаю это нарушение связано с качеством продукции поставщика. Возможно, были нарушены условия хранения семян или их повредили при транспортировке.

Во всяком случае, можно увидеть отличия в росте семян, которые росли со звуковым воздействием. Салат листовой имеет границу в 5 мм за 16 дней, а самый лучший результат у бурой чечевицы – 19 мм.

Наблюдения показали, что музыка положительно влияет на динамику роста растений. Наш эксперимент позволил нам при одновременной посадки одинаковых культур наблюдать динамику роста рассады под звуковым воздействием и без него. Без звукового воздействия наблюдается положительная динамика роста: ростки чечевицы бурой увеличились на 82 мм, а ростки салата листового на 29 мм. В то же время при воздействии звуковых композиций рост бурой чечевицы составил 99 мм, а салата листового 34 мм. По наблюдениям за двумя группами растений, при одинаковых условиях роста: грунт, освещение, но различных акустических средах можно сделать вывод о том, что воздействие музыкальных композиций влияет на динамику роста рассады. Изучим характеристики звуковых воздействий муз композиций.

Вторая часть эксперимента «Физика звуков»

Для нашего эксперимента мы отобрали три музыкальных композиции, в данном разделе мы представим результаты наших экспериментов по изучению степени громкости звукового сигнала, отметим, что эта величина характеризует интенсивность звуковой волны на метр квадратный.

Для изучения музыки мы используем цифровой датчик звука с функцией интегрирования. Он позволяет провести регистрацию амплитуды звуковых колебаний и представить измерения в виде осциллограммы звуковых колебаний (периодических изменений давления в звуковой волне). Датчик имеет следующие параметры:

Диапазон частот входного сигнала: 0.1-10 кГц

Режимы регистрации данных -осциллограмма/уровень сигнала

Компьютерная программа «Практикум» компании «Научные развлечения» позволяет представить данные на мониторе компьютера в двух режимах – в виде осциллограммы звуковых колебаний и в форме зависимости амплитуды колебаний от времени. В последнем случае информация о фазе колебаний не регистрируется, а изменения амплитуды колебаний рассматриваются за время, существенно превышающих их период. [1]

Для нашего исследования мы использовали датчик в режиме интегрирования, для каждой музыкальной композиции мы получили график регистрации сигнала, где по вертикальной оси фиксировалась степень громкости звукового сигнала, отметим, что эта величина характеризует интенсивность звуковой волны на метр квадратный. А по горизонтальной оси фиксируется время. Вид графика регистрации представлен на рисунке ниже.

График регистрации сигнала от датчика звука

Программа практикум позволяет выгрузить значения степени громкости в Дб в файл excel, сигнал фиксировался датчиком каждые 0,01 секунд. Далее обработку данных мы проводили в файле excel, вычислив среднее значение показателей громкости составили таблицу:

Все композиции находились в интервале измерений: от 74 до 90 Дб. Опираясь на теорию исследований Дороти Ретеллек и Дана Карлсона, можно сказать, что звуковой диапазон 70-90 Дб наиболее благоприятно влияет на рост растений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках проекта был проведен эксперимент по изучению процесса реакции рассады на длительное воздействие звуковых волн в замкнутом пространстве. Мы изучили теорию, касающуюся процесса выращивания растений и акустического фактора распространения звука в условиях закрытого пространства.

Эксперимент выполнялся с использованием колонки для подачи постоянного звукового воздействия и цифровым датчиком звука, считывающего их, благодаря которому мы смогли узнать интенсивность звуковых волн. Результаты эксперимента были обработаны и проанализированы.

Наблюдения показали, что музыка положительно влияет на динамику роста растений. Наш эксперимент позволил нам при одновременной посадки одинаковых культур наблюдать динамику роста рассады под звуковым воздействием и без него. Без звукового воздействия наблюдается положительная динамика роста: ростки чечевицы бурой увеличились на 82 мм, а ростки салата листового на 29 мм. В то же время при воздействии звуковых композиций рост бурой чечевицы составил 99 мм, а салата листового 34 мм. По наблюдениям за двумя группами растений, при одинаковых условиях роста: грунт, освещение, но различных акустических средах можно сделать вывод о том, что воздействие музыкальных композиций положительно влияет на динамику роста рассады. Изучая характеристики музыкальных композиций мы выяснили, что благоприятной считается акустическая среда 70-90 Дб. При регулярном воздействии таких звуковых волн скорость роста определенных культур увеличивается. В рамках нашей проектной работы мы создали памятку для садоводов и любителей растений, в которой поделились историей своей исследовательской работы в формате указаний по выращиванию рассады.

Эксперимент может помочь решить проблемы с дефицитом качественных и свежих продуктов, так как звуковое воздействие действительно способствует увеличению скорости роста.

Перспективной ветвью развития нашей проектной работы мы видим проведения звуковых экспериментов с другими видами растений и в различное время года.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Электронный ресурс: https://nau-ra.ru/education/Basic-general/tsifrovye-datchiki/cifrovoy-datchik-zvuka-s-funkciey-integrirovaniya/ Дата обращения 30.09.2020

Электронный ресурс: https://music-school37.ru/vokal-i-penie/vliyanie-muz Дата обращения 11.10.2020

Электронный ресурс: yki-na-rasteniya-nauchnye-otkrytiya-i-prakticheskaya-polza.html Дата обращения 11.10.2020

Электронный ресурс: https://greentalk.ru/topic/3090/ Дата обращения 12.10.2020

Электронный ресурс: https://kod-zdorovia.com.ua/article/29.html Дата обращения 19.10.2020

Электронный ресурс: https://www.neoton-sluh.ru/sovety/60-vliyanie-shumov-i-zvukov-na-cheloveka/ Дата обращения 19.10.2020