Тайна красных листьев

XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Тайна красных листьев

Отроков М.О. 1
1ГАУ КО "Центр "Развитие"
Антонова Л.И. 1
1ГАУ КО "Центр "Развитие" ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ "ЦЕНТР ОРГАНИЗАЦИИ ДЕТСКОГО И МОЛОДЕЖНОГО ОТДЫХА "РАЗВИТИЕ".
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

 

Однажды во время занятия нам было предложено провести опыт и выяснить, есть ли в листьях растений имеющих красный цвет хлорофилл. При этом нам предлагали брать комнатные растения, а именно бегонию. Но у меня не было бегонии, а под рукой в кабинете биологии оказалась Кислица Регнелла или оксалис Регнеля Фиолетовый трилистник, проведя опыт у меня изменений в окраске листа не произошло, только сам лист стал очень мягким. И тогда мне стало интересно, почему же так произошло?

Я вооружился листьями красного цвета, причем брал листья не только комнатных растений, но и решил проверить можно ли с помощью этого опыта доказать наличие хлорофилла или нет.

Вскоре после начала эксперимента в кабинете по экспериментальной биологии обнаружил Бегонию коралловую, правда у нее лист не такой, как нам рекомендовал автор опыта, но все же решили проверить и его [1].

Актуальность работы: Выяснить можно ли при помощи кипятка доказать наличие в листе хлорофилла и найти опыты доказывающие его существование в листьях.

Новизна работы заключается в том, что мы решили при помощи самых простых экспериментов попробовать доказать наличие хлорофилла в растениях с красными листьями и выяснить причины нашей неудачи.

Гипотеза. Во всех растениях красного цвета есть хлорофилл.

Цель работы: раскрыть тайну красных листьев и доказать, что в них также проходит процесс фотосинтеза, потому что есть хлорофилл.

Задачи работы:

Выяснить по литературным источникам в чем преимущества растений имеющих красные листья.

Заложить опыты не используя сложное оборудование, подтверждающие наличие хлорофилла в листьях с красными листьями.

Выяснить, при помощи простого эксперимента, а на самом ли деле температура красных листьев выше.

Объект исследования: листья растений имеющих красную окраску.

Предмет исследования: особенности листьев красной окраски.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава I. Вещества окрашивающие листья в красный цвет

1.1. Краснолистные растения

Окраску различным органам растений придают особые вещества – пигменты. Это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в пластидах клетки – хлоропластах и хромопластах, некоторые находятся в клеточном соке растений.

Существует несколько основных групп растительных пигментов:

*Самыми распространенным растительным пигментом является хлорофилл. Название хлорофилла идет от греческих слов «хлорос» - зеленый и «филлон» - лист. Хлорофилл обладает жизненно важной функций: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательные вещества — простые сахара, которые получаются из воды и углекислого газа. Эти сахара являются основой питания растений — источниками углеводов, необходимых для роста и развития. Во время процесса производства питательных веществ хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит во время периода роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе. Поэтому листья летом имеют характерный зелёный цвет [2].

*Флавоны и флавонолы – одни из самых распространенных растительных пигментов. На латинском языке «flavus» означает «желтый». В природе флавоны и флавонолы являются основными пигментами, обеспечивающими желтую цветовую гамму плодов и цветов. Разнообразие оттенков желтого цвета достигается как изменением концентрации флавонов и флавонолов, так и присутствием в соке растений солей кальция и магния, увеличивающих интенсивность окраски.

*Еще одна группа пигментов, родственная флавонам и флавонолам - это антоцианы. Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной. Антоциановые пигменты, вызывающие розовую, красную и пурпурную осеннюю окраску листьев, связаны с веществом - углевод (или сахара, крахмала). Так накопление углеводов способствует образованию клеточного сока с пигментами антоцина. Антоцианы растворимы в воде и обычно встречаются в клеточном соке [2].

Ранней весною, когда ещё холодно, мы у многих наших растений видим красную окраску побегов. Такая же окраска листьев появляется и осенью с понижением температуры воздуха. Вещество, окрашивающее растения в красный цвет, дополнительно улавливает зелёные лучи света и превращает их в тепловые, повышая тем самым температуру листьев. Есть растения краснолистные, например краснолистный дуб, у которого листья красные только в начале роста (распускания листьев) и осенью, когда происходит уменьшение длины светового дня.

Один учёный покрыл поверхность листьев легкоплавким маслом какао. На красных листьях масло скорее расплавлялось, так как они имеют температуру выше на 2, чем зелёные. Большее нагревание листьев, чем окружающего воздуха, способствует испарению. Устьица — отверстия, через которые проходит воздух и пары воды, у этого растения находятся на нижней стороне листа[4].

Испарению способствует и увеличение поверхности листьев морщинками, выпуклостями и выростами в виде волосков. Волоски этого растения, если их рассмотреть в лупу или микроскоп, состоят из многих клеточек, приспособленных к испарению воды. Обычно волоски у других растений одноклеточные и защищают растение от яркого солнца, испарения и поедания животными[4].

Если лист смочить, то он становится весь мокрый, вода не скатывается каплями, как с листьев алоэ или агавы, а как бы растекается по атласной кожице. Выросты кожицы, имеющие вид тонких вытянутых сосочков, придают поверхности листа атласно-бархатистый вид.

1.2. Смена окраски листьев осенью

Листья окрашиваются осенью, когда концентрация хлорофилла начинает снижаться (осенью более короткие дни сокращают время воздействия всех длин волн, что заставляет растения ‘экономить’ и прекращать производство ‘дорогого’ хлорофилла). Поскольку хлорофилл начинает разрушаться и больше не восполняется, начинают доминировать более стойкие пигменты каротин, ксантофилл и др., что создает придает листьям красный, оранжевый и желтые цвета [3].

Кроме того, снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. У некоторых деревьев и кустарников антоцианы вообще не образуются, поэтому их листья желто-зеленые или желтые.

Окраска листьев зависит еще и от освещения, температуры воздуха, наличия воды. Одно и то же дерево может менять цвет по-разному в разные годы или просто потому, что растет в разных местах и при разных погодных условиях.

1.3. Методика проведения эксперимента: Во всех листьях происходит фотосинтез

Цель: доказать, что фотосинтез происходит во всех листьях.

Оборудование: кипяток, лист бегонии (обратная сторонаокрашена в бордовый цвет), емкость белого цвета.

Ход опыта: Выясним, происходит ли фотосинтез в листьях, окрашенных не в зеленый цвет (у бегонии обратная сторона листа окрашена в бордовый цвет). Поместите лист в кипящую воду, через 5—7 минут его рассмотреть, зарисовать результат. (Лист становится зеленым, а вода изменяет окраску). Вывод: в листе происходит фотосинтез [1].

Глава II.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2.1. Есть ли хлорофилл в осенних листьях красной окраски.

На момент начала эксперимента у меня были только листья краснолистных растений произрастающих на территории ЦОД «Сокол»: дуб краснолистный, барбарис с красными листьями, дёрен краснолистный, калина с красными листьями (осенняя окраска), поэтому решил провести эксперименты с этими листьями, хотя понимал, что из-за сезонности можно ничего не увидеть.

Затем добавили кислицу с красными листьями и королевскую бегонию. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Исходя из опыта, мы должны увидеть окрашивание воды в красный цвет, а листья должны стать изумрудно-зелеными. Значит, это растение питается нормально углекислым газом

Таблица №1

Изучение влияния горячей воды на листья красного цвета

Растения

Количество минут

2 минуты

7 минут

дуб краснолистный

Без изменений

Появились в некоторых местах зеленые прожилки

барбарис с красными листьями

Без изменений

Без изменений

дёрен краснолистный

Проявились более ярко зеленые пятна на листьях

Проявились более ярко зеленые пятна на листьях

калина с красными листьями (осенняя окраска)

Без изменений

Появились в некоторых местах зеленые прожилки

Королевская бегония

Без изменений

Без изменений

оксалис Регнеля Фиолетовый трилистник

Без изменений

Без изменений

Анализируя данные из таблицы наглядно видно, что данный эксперимент не может в полной мере доказать наличие зеленого пигмента в листьях, и если частично на уличных растениях можно было увидеть проблески зеленых пятен, то на комнатных растениях этот метод не сработал.

Вывод: опыт с кипятком показал, что в листьях осенью (октябрь 2022 года) хлорофилл уже практически разрушен, хотя в некоторых случаях его можно заметить.

2.2. Определение наличия хлорофилла в красных листьях: Опыт 2 с нашатырным спиртом

Ход опыта:

1. Помещаем листья в чашку Петри с ваткой смоченной предварительно нашатырным спиртом. Через 2-4 минуты наблюдаем результат.

2. Фотографируем произошедшие с листом изменения данные заносим в таблицу.

Таблица №2

Изучение влияния нашатырного спирта на листья комнатных растений красного цвета

Растения

Количество минут

2 минуты

7 минут

Королевская бегония

Без изменений

Без изменений

Оксалис Регнеля Фиолетовый трилистник

Без изменений

Без изменений

В растениях с красными листьями есть пигмент антоциан (раствор антоцианов в кислой среде имеет красный цвет), кроме того даже на вкус можно определить наличие в листьях органических кислот. Нашатырный спирт имеет щелочную реакцию. В результате химической реакции происходит изменение окраски листьев.

Также сильно разрушаются антоцианы под влиянием света и в отсутствие кислорода воздуха, а листья находились в чашке Петри.

Вывод: нам удалось увидеть зеленый пигмент в листьях красного цвета, правда для этого пришлось прибегнуть к простому химическому опыту.

2.2. Опыт 3 с легкоплавким маслом какао

Нам было интересно проверить и опыт с маслом какао, а вдруг у нас вновь ничего не выйдет. Масло нанесли на 3 лиса кислицы с красными листьями (оксалис Регнеля) и на 3 листа кислицы с зелеными листьями (кислица Мотыльковая). Делали это одновременно на 2 листа с разных растений, чтобы избежать погрешности опыт проводили трижды, на разных листьях. Все растения стояли на одном подоконнике.

И выяснили, что на самом деле масло тает на доли секунд быстрее на листьях с красной окраской.

Выводы:

1. Для всех экспериментов, которые встречаются как на просторах интернета, так и в литературных источниках действует поговорка «Доверяй, но проверяй!» и «Отрицательный результат – это тоже результат»

2. Опыт с кипятком не всегда подтверждает наличие хлорофилла в листьях.

3. Более наглядным выглядит опыт с нашатырным спиртом, правда запах при этом эксперименте не очень приятный.

В заключение хотелось бы сказать, что на этом наша работа не окончена и мы продолжением экспериментировать с растениями имеющими красную окраску листьев

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Pанимательные эксперименты для детей «Опыты с расетниями» [Электронный ресурс]. https://www.klass39.ru/zanimatelnye-eksperimenty-dlya-detej-opyty-s-rasteniyami/. (Режим доступа 25.10.2022).

2. Кодырова И.Ю.Изучение растительных пигментов в рамках школьной программы изучения биологии. [Электронный ресурс]. https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/tema_%C2%ABizuchenie_rastitelnih_pigmentov_v_ramkah_shko_231913.html?ysclid=lb3zvj4ywh748606972 (Режим доступа 25.10.2022).

3. Опыты к занятиям по теме «Лист» МБОУ ДО Городская станция юных натуралистов, г. Кемерово [Электронный ресурс]. https://www.gorsun.org.ru/lib/experiments/growing/leaf/ (Режим доступа 25.10.2022).

4. Верзилин Николай Михайлович Путешествие с домашними растениями Стр.19 [Электронный ресурс]. https://www.litmir.me/br/?b=29457&p=19&ysclid=lb41jhyo2r455621776 (Режим доступа 25.10.2022).

Просмотров работы: 456