XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Можно ли вырастить растение в закрытой банке
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Растения – основа жизни на Земле. Без них исчезли бы многие живые организмы. Ведь растения дают им пищу»
Девид Берни
английский ученый
Мы живем в удивительном мире, который находится на планете Земля. Он наполнен воздухом, водой, землей и солнечным светом. Жизнь на Земле уникальна и зависит от окружающей среды.
На Земле различают четыре среды жизни организмов: (Приложение №1) водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Все эти среды наполнены живыми организмами. В водной среде обитают водоросли (ламинария, фукус) и водные растения (кувшинка, элодея); в наземно-воздушной живут все сухопутные растения — деревья, кустарники и травы; в почвенной находятся прорастающие семена, размещаются корни наземных растений; организм как среду обитания населяют паразитические растения (повилика, заразиха, омела).
В течение своей жизни растения постоянно взаимодействуют с окружающей средой. Они способны жить только там, где находят благоприятные условия для жизни: питания и размножения, роста и развития. Поэтому человек должен бережно относиться как к растениям, так и к окружающей их среде.
Меня заинтересовала тема: «Можно ли вырастить растение в закрытой банке?». Будут ли условия в закрытой емкости достаточно комфортными для полноценного роста и развития растений? Где растения будут брать воздух, воду и питание в закупоренной банке?
В начале исследования мной была выдвинута следующая гипотеза: Если нужных растениям условий нет, то смогут ли они выжить в данной среде обитания.
Цель работы: выяснить возможность выращивания растений в закрытой банке.
Задачи исследования:
Изучить и проанализировать литературу по данному вопросу.
Проследить за возможностью жизни растения в замкнутой среде обитания.
Провести опыты, доказывающие или опровергающие возможность роста растения в закрытой банке.
Методы исследования: анализ литературы, материалов сети Internet по выбранной теме, наблюдение, сравнение, эксперимент.
Теоретический этап исследования
Для правильного роста и развития растениям требуются определенные условия внешней среды (Приложение №2). Основные из них – свет, вода, воздух, тепло и питательные вещества. Все эти условия равнозначны и поэтому ни одно из них не может быть заменено другим. При отсутствии одного из условий действие остальных в значительной степени ослабляется или же вовсе прекращается. Человек способен влиять на рост и развитие растений, изменяя указанные условия.
Экологические факторы как условия жизни растений.
К ним относятся следующие.
1. Абиотические: солнечный свет; влага (вода); температурный режим; питание.
2. Биотические: все живые организмы, которые окружают данное растение (животные, микроорганизмы, грибы).
3. Антропогенные - влияние человека и его деятельности в разных отраслях быта и промышленности.
Какие условия необходимы для жизни растений больше всего? Какие из перечисленных факторов являются определяющими? На такой вопрос сложно ответить. Только их совокупное грамотное сочетание позволяет растениям чувствовать себя максимально комфортно, безопасно и быстро расти, развиваться и размножаться.
Экологический фактор – свет.
Свет является важным фактором в жизни растений. В освещении нуждаются все их надземные органы. Он необходим растениям для образования белка, крахмала (запасное питательное вещество растений), сахара и прочих веществ. Только при наличии света в растениях происходит процесс фотосинтеза, при котором создаются и накапливаются органические вещества, формируется урожай. Большое значение при этом имеют качество света (интенсивность) и продолжительность дневного освещения (длина дня). Особенно нуждаются в достаточном освещении всходы, которые при недостатке света вытягиваются, плохо растут и могут даже погибнуть. При отсутствии соответствующих световых условий растения изменяют свой рост и развитие, часто дают низкий урожай. Становится очевидным, что без фотосинтеза не было бы и жизни. А без солнечного света не будет этого процесса. Значит, энергия естественного солнечного излучения и дополнительных источников освещения - условия, необходимые для роста и развития растений. Роль этих факторов определяющая.
Итак, что необходимо растениям для жизни в первую очередь? Это – солнечный свет, который является источником главного растительного процесса – фотосинтеза.
Экологический фактор – вода.
Вода необходима растениям со времени прорастания семени до получения урожая. Содержание воды в растениях составляет от 65 до 97%. Она является самым важным веществом в жизни не только растений, но и всех живых существ на планете. Поэтому переоценить ее значение сложно. Универсальный растворитель, в котором протекают все биохимические реакции живого организма, она является неотъемлемой структурной частью, компонентом каждой клетки. Значение воды для жизни растений не менее важно, чем солнечного света. Для растений вода –это источник жизненных сил. Влага необходима растениям во все периоды роста и развития. Вместе с водой в растение поступают растворенные в ней минеральные вещества, используемые растением для питания. Поэтому при достаточной влажности почвы рост, развитие и плодоношение проходят в благоприятных условиях. Вода растворяет углекислый газ, высвобождая кислород, способствует нормальному протеканию обмена веществ и обеспечивает нужную для растения температуру.
Таким образом, вода также входит в перечень условий, необходимых для жизни растений.
Экологический фактор – воздух.
Воздух – важный фактор для растений. Из него растения получают кислород для дыхания и углекислый газ, необходимый для их питания. Растения дышат, поглощая воздух из внешней среды и из почвы. В первом случае воздух поглощается через расположенные на листьях мельчайшие отверстия (устьица). Воздух состоит из кислорода (21 %), азота (78) и из других газов, таких как аргон, гелий, неон, а также углекислый газ (0,03 %). Увеличение количества углекислого газа в воздухе в дневное время улучшает рост и развитие растений, ускоряет плодоношение. Растения получают углерод для создания высокого урожая. Ночью растения, также, как и другие живые существа, дышат, потребляя кислород. Поэтому его в воздухе для их нормального развития должно быть достаточно. Из почвы растения поглощают воздух через корни. Недостаток воздуха в почве задерживает прорастание семян и развитие корней, что отрицательно сказывается на росте растений. Поэтому для облегчения поступления воздуха в почву необходимо периодически взрыхлять грунт, уничтожая, таким образом, почвенную корку. Значит, воздух также играет важную роль в процессе роста и развития растений.
Экологический фактор – тепло.
Тепло играет решающую роль в росте и развитии растений. Как низкая, так и высокая температура существенно задерживает рост растений и может привести к их гибели. Следовательно, температурный режим - важное условие для нормального роста и развития всех растений на Земле.
Экологический фактор – питательные вещества.
Питательные вещества растения берут из почвы и воздуха. Корни всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами, а листья поглощают из воздуха углекислый газ Основные из веществ (кислород, углерод, водород) растения получают из воздуха и воды; другие (фосфор, азот, калий, кальций, магний, сера) – из почвенного раствора. Указанные элементы усваиваются растениями в больших количествах и называются макроэлементами. Микроэлементы (цинк, бор, марганец, натрий, медь, молибден, кремний, кобальт и некоторые другие) потребляются растениями в незначительных количествах.
Из всего вышеизложенного следует, что тепло, свет, воздух, вода и питательные вещества - главные и неотъемлемые условия для нормального роста и развития растений.
Практический этап исследования
Анкетирование (Приложение №3).
Для того чтобы выяснить, можно ли вырастить растение в закрытой банке, я провела анкетирование. Было опрошено 16 человек. Большинство опрошенных (7 человек) ответили отрицательно.
У меня возникло желание проверить: сможет ли растение развиваться в герметично закрытой банке.
Для эксперимента мною была выбрана фасоль.
Историческая справка (Приложение №4).
Первые упоминания об этой чудесной культуре датируются годами до новой эры. Местом происхождения называют Южную и Центральную Америку. В России фасоль появилась примерно в XVI веке, сначала как декоративная цветочная культура, а с XVIII века прочно заняла место на кухне как овощная культура, радуя хозяек и поваров бесконечным разнообразием питательных блюд с великолепными вкусовыми качествами.
Фасоль - травянистое растение из семейства бобовые. Фасоль в основном однолетнее и вьющееся растение с перистыми листьями. Семена фасоли содержат легумином и крахмал. Фасоль имеет около 150 видов и растёт в тёплых областях во всём мире. Разводится из-за плодов и семян, хотя некоторые виды разводятся из-за цветов - их ещё называют турецкие бобы. Плод фасоли прямой или изогнутый, 5-20 см длины и 1,0-2,0 см ширины, содержит внутри от 3 до 8 бобов-семян разной окраски и величины. По внешнему виду боб напоминает лодочку. С греческого переводится как «лодка, челн». В пищу используются бобы и молодые стручки.
Экосистема.
Помещая растение в герметично закрытую банку, мы создаем модель закрытой экосистемы. Экосистемами могут быть названы только те объединения жизни и окружающей среды, которые характеризуются определенной стабильностью и обладают четко функционирующим внутренним круговоротом веществ таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.
Самый ранний прототип современного флорариума был создан в 1830
году, и вышло это совершенно случайно. Английский натуралист Натаниэль
Бэгшоу Вард поместил куколку бабочки в закрытый сосуд с влажной землей.
Спустя некоторое время доктор Вард обратил внимание, что в емкости начали прорастать трава и папоротники. Проведенные в дальнейшем эксперименты показали, что многие растения способны превосходно расти и
развиваться в закрытых стеклянных сосудах. Открытие очень быстро нашло практическое применение. В небольших стеклянных ящиках, получивших название «ящиков Варда», англичане стали привозить живые цветы морским путем из колоний. Такие мобильные теплички вскоре завоевали популярность и в самой Англии – красиво оформленные ящики Варда стали модным украшением интерьеров. Оказалось, что в них можно выращивать не только папоротники, но и орхидеи, и других даже самых нежных экзотов, на самочувствие которых больше не влияли лондонский смог и чуждые условия.
На сегодняшний день флорариумы –это самые разнообразные стеклянные (иногда пластиковые) емкости, в которых выращиваются обычно экзотические растения. «Сад в бутылке» может быть закрытым или открытым.
Таким образом, для проведения эксперимента, будет создана модель
закрытой экосистемы.
Подготовительная часть эксперимента.
Проращивание семян фасоли.
Оборудование и материалы для начала эксперимента (Приложение №5):
Банка с герметично закрывающейся крышкой;
2 ватных диска;
вода;
семена фасоли.
10 октября я приступила к эксперименту. В банку был положен ватный диск, смоченный водой. На него я положила 10 семян фасоли (Приложение №6). Сверху они были укрыты ватным диском, также смоченным водой. Банку плотно закрыли крышкой и отправили на подоконник, дожидаться всходов.
12 октября банка была открыта и установлено, что на семенах появились первые всходы. Банку снова закрыли и опять отправили на подоконник.
16 октября банку открыли. Для продолжения эксперимента были отобраны 4 всхода наиболее крупных размеров (Приложение №7).
Основная часть эксперимента.
Высадка семян в банки и наблюдения.
Оборудование и материалы для продолжения эксперимента (Приложение №8):
2 стеклянные банки;
1 крышка;
грунт;
вода;
4 ростка фасоли.
В каждую банку я положила одинаковое количество грунта. Затем слегка смочила его из лейки. После этого в каждой банке были сделаны по 2 лунки. В эти лунки я высадила ростки фасоли.Одну банку я герметично закрыла крышкой и отправила банки на подоконник.
Для успешного существования растений в закрытом сосуде необходимо обеспечить наличие всех пяти факторов:
свет – для этого необходимо расположить банку в хорошо освещенном месте и периодически поворачивать ее разными сторонами к свету;
тепло – в домашних условиях поддерживается постоянная температура воздуха;
вода – в условиях герметично закрытого сосуда вода не должна испаряться. Будет ли достаточно растениям той влаги, которая находится в бутылке без полива извне?
воздух – для дыхания растениям необходим кислород. Растения способны самостоятельно вырабатывать кислород в процессе фотосинтеза. Будет ли достаточно растениям этого кислорода для дыхания без доступа воздуха извне?
питательные вещества – для посадки растений используется удобренная питательными веществами почва. На какой период времени будет достаточно этих веществ, и будут ли они восполняться?
Спустя четыре недели после начала эксперимента, я выяснила следующее.
Открытая банка:
Ростки в открытой банке выросли высокими, с ярко-зеленой окраской и крупными листьями. Растения в этой банке регулярно поливались (Приложение №9).
Закрытая банка:
Открыв вторую банку, я увидела, что ростки имеют форму спирали, поскольку они были ограничены в жизненном пространстве. Цвет ростков также был зеленым. Но листья были значительно меньше по размеру, чем растения из первой банки. В тех местах, где побеги касались крышки, произошло их отмирание. На стенках закрытой банки весь период наблюдения скапливались капельки воды от первоначального разового полива (Приложение №10).
Заключение
В банке образовалась миниатюрная «экосистема». Несмотря на «оторванность» от внешнего мира, растение может поглощать свет и осуществлять фотосинтез – процесс, при котором солнечный свет превращается в энергию, необходимую для роста и развития растений.
В процессе фотосинтеза растение выделяет кислород, происходит увлажнение воздуха. Влага скапливается и стекает капельками по стенкам банки. В результате проведенного эксперимента было подтверждено, что выращивать растение в закрытой ёмкости возможно. В нашем случае единственным фактором, повлиявшим на рост и развитие растения, оказался размер банки.
Список использованных источников и литературы
Интернет-сайт Википедия.
Ола Ф. «Занимательные опыты и эксперименты». М.: Айрис – пресс, 2007. 34 с.
Плешаков А.А. Атлас-определитель. М.: Просвещение, 2012.
Серебрякова Т.П. Биология. Растения. 6-7 класс. М.: Просвещение, 1995.
Учебник «Познание мира» 1 класс.
Федотова О.В. Окружающий мир. М.: Академ – книга, 2015.
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4
Приложение №5
Приложение №6
Приложение №7
Приложение №8
Приложение №9
Приложение №10