XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайна осенних красок. Почему листья меняют свой цвет?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Окружающий мир настолько привычен, что нередко становится малозаметным фоном для каких-то важных, по мнению индивида, событий и дел. Однако, когда наступает осень, приходит с ней период, проигнорировать который невозможно, — листопад. В эту красивую, воспетую поэтами пору многие дети (а нередко и взрослые) начинают интересоваться, а почему желтеют листья?
Мне так же стало интересно, в чем особенность данного явления, по какой причине желтеют листья, слетают осенью с деревьев, а также для чего они вообще нужны растениям, поэтому эта тема является для меня актуальной.
Перед началом исследования была выдвинута гипотеза: листья меняют цвет, потому что в них содержатся разные красящие вещества; на окраску листьев влияет солнце.
Цель исследования:узнать, почему листья меняют свой цвет.
Задачи:
1. Сделать обзор литературы по данной проблеме;
1. Изучить литературу, материалы сети Интернет по теме исследования;
2. Выяснить, почему осенью листья меняют окраску, становятся разноцветными;
3. Провести опыты:
–определить, что листья дышат;
–определить, что в листьях содержатся различные красящие вещества;
4. Провести эксперименты, чтобы выяснить, как солнечный свет влияет на окраску листьев;
5. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы.
Объект исследования: листья осенних деревьев.
Предмет исследования: Изменение листьев деревьев в осеннее время года.
При написании работы были использованы следующие методы: чтение и анализ литературы, наблюдение, эксперимент.
ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Для чего дереву листья?
В природе ничего не происходит случайно, и листья на деревьях тоже имеют свое предназначение.
Лист – чрезвычайно важный орган растения. С помощью листьев деревья дышат и питаются. В листьях деревьев содержится хлорофилл. (рис.1)
С помощью него под действием ярких солнечных лучей в листьях вырабатывается сахароза. Она нужна для роста дерева и созревания плодов. Также листья участвуют в воздухообмене с окружающей средой, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Этот процесс называется фотосинтез. (рис.2)
1.2 Изучение причины листопада.
Деревья, листья которых осенью меняют цвет и опадают, называются листопадными. Их стволы и ветки способны выдерживать зимние морозы, но тонким нежным листьям это не под силу. По мере того как дни становятся короче, деревья понемногу готовятся к зиме. Количество сока в дереве уменьшается. Хлорофилл, который окрашивал листья в зеленый цвет, исчезает. Этому способствуют резкие перепады между дневной и ночной температурой. Одновременно в листьях накапливаются вредные вещества метаболизма (обмена веществ). Листья стареют. Сосуды, по которым в лист поступает вода, перекрывается в основании листа пробковой тканью. В этом же месте образуется рыхлый отделительный слой, состоящий из слабо соединительных между собой клеток. Достаточно дуновения ветерка – и лист отрывается.
Если бы деревья не сбрасывали на зиму листья, они бы погибали. Тому есть несколько причин.
Причина первая. Летом деревья извлекают из почвы влагу и пополняют ей листья. С наступлением холодов извлекать влагу становится затруднительно. Если бы листья не опадали, то деревья погибли от недостатка влаги.
Причина вторая. Из-за обильного снегопада ветки деревьев склоняются к земле. Если бы не опадали листья, то на ветках задержалось бы гораздо больше снега и деревья ломались от тяжести. Таким образом сбрасывая листья. Деревья защищают себя от повреждений.
Причина третья. Как известно, что деревья питаются минеральными солями, которые поступают из почвы в листья. К осени в листьях накапливается избыток минеральных солей, который нарушает работу листьев, поэтому опадание листьев является необходимым явлением для поддержания нормальной жизнедеятельности растений.
1.3 Почему осенью листья меняют цвет?
За зеленый цвет листьев отвечает хлорофилл. Хлорофилл в живом листе постоянно разрушается и вновь образуется. Но происходит это только на свету. Летом солнце светит долго. Хлорофилл разрушается и тут же восстанавливается. Образование хлорофилла не отстает от его разрушения. Лист все время остается зеленым. Наступает осень, ночи становятся длиннее. Хлорофилл днем разрушается, но не успевает восстановиться.
Помимо хлорофилла листья растений содержат и другие красящие пигменты, такие как ксантофилл, каротин, антоциан. Благодаря им листья приобретают золотисто-желтую, оранжевую, красную окраску. Все эти пигменты постоянно содержатся в листьях, но они становятся видимыми только тогда, когда снижается выработка хлорофилла, то есть осенью. (рис.3)
1.4 Выводы по 1 главе
Лист – чрезвычайно важный орган растения. С помощью листьев деревья дышат и питаются.
Зелёный лист имеет такой цвет из-за присутствия пигмента, известного как хлорофилл.
Осенью день становится короче и растения начинают готовиться к зиме: их жизнедеятельность замедляется и выработка хлорофилла останавливается. Оставшийся в листьях хлорофилл частично распадается, при этом образуются пигменты другого цвета: желтый ксантофилл, оранжевый каротин, красный антоцианин. Весной и летом они не заметны, так как количество хлорофилла намного больше, и он их попросту «затмевает». (рис.4)
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Опыты
«Дыхание листьев»
Дыхание – важнейший процесс жизни, свойственный всем живым организмам, в том числе и листьям. Убедиться в том, что листья деревьев дышат, поможет следующий опыт.
Цель опыта: проверить, дышат ли листья деревьев.
Для проведения опыта мы сорвали с дерева зеленый лист. Я положила его в прозрачную миску с водой и придавила его, чтобы он полностью погрузился в воду. Затем поставила миску в солнечное место. Через несколько часов я увидела, что весь лист и края миски покрыты крошечными пузырьками. Это и есть кислород, который выделяют листья в процессе фотосинтеза.
Вывод: я убедилась, что листья деревьев дышат. (рис.5)
«Радуга осенних красок»
Зеленый цвет хлорофилла настолько сильный, что он маскирует любой другой пигмент. Когда осенью выработка хлорофилла прекращается, то основным «красителем» листьев становятся только пигменты.
Цель опыта: выделить из листьев пигменты разного цвета.
Для проведения данного опыта мы собрали листья зеленого и желто-коричневого цвета. Мы взяли зеленые листья, растерли их и положили получившуюся кашицу в банку. С листьями другого цвета мы сделали тоже самое. В каждую банку мы налили спирт, опустили белые полоски бумаги и оставили на ночь. Утром мы увидели, что полоски бумаги окрашены в разный цвет.
Вывод: я убедилась в том, что в листьях есть разные красящие вещества. (рис.6)
2.2. Эксперименты
Эксперимент 1
При каком освещении желтеют листья?
Окраска листьев зависит от освещения, температуры воздуха, наличия воды. Чтобы выявить влияние света на окраску листьев, мы провели эксперимент.
Цель эксперимента:узнать, как солнечный свет влияет на окраску листьев.
Для проведения эксперимента мы сорвали с дерева зеленый лист. Часть листа я заклеила бумажной полоской (ограничила доступ света). Лист поставила в стакан с водой и поместила в хорошо освещенное место на неделю. Через неделю я сняла полоску и сравнила части листа. Часть листа, которая была закрыта полоской, пожелтела. Результаты данного эксперимента подтверждают мое предположение о том, что на окраску листьев влияет солнечный свет. Без света хлорофилл в листе разрушается, и лист становится желтым.
Вывод: лист под бумажной полоской пожелтел, значит, хлорофилл без солнечного света разрушается быстрее. (рис.7)
Эксперимент 2
Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла
Для разрушения хлорофилла необходимо еще одно условие – кислород. Чтобы узнать, как кислород влияет на разрушение хлорофилла, проведем эксперимент.
Цель эксперимента:доказать, что без кислорода, хлорофилл разрушается медленнее.
Для проведения этого эксперимента, я взяла стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист. Опустила его в стакан с водой так, чтобы только половина листа находилась под водой. Стакан поставила в темное место. Прошло 2 дня, изменений с листом не произошло. И только через 5 дней, я заметила, что та часть листа, которая находилась в воде, сохранила зеленый цвет, а другая – пожелтела.
Вывод:в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания листьев. В воде намного меньше кислорода, чем в воздухе. При недостатке кислорода хлорофилл разрушался медленнее, так как процесс дыхания листа был замедлен. (рис.8)
2.3 Выводы по 2 главе
Оказывается, кроме известного нам хлорофилла, в листьях растений присутствуют в разных долях и другие пигменты – каротиноиды, антоцианы. Вместе с хлорофиллом они поглощают более широкий спектр световой энергии. Но с приходом осени хлорофилл разрушается быстрее, чем вырабатывается, и красно-желтые пигменты затмевают зеленую окраску.
С листьями деревья избавляются от вредных продуктов обмена веществ. Питательные же вещества и необходимые минеральные элементы в пору отмирания почти полностью переходят из листьев во внутренние части растений.
В результате наблюдения мы заметили, что не все деревья и кустарники, одновременно меняют раскраску своих листьев. Различен и характер листопада. Совершенно не изменяют свой цвет, например, листья сирени, акации. Их листья остаются зелеными. Не одинаковы и у различных деревьев сроки, длительность и характер листопада. На это оказывает различное местообитания растений. Ранний или поздний листопад – своего рода сигнал, который подают нам деревья и кустарники, указывая на смену времени года.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате своей исследовательской работы я узнала, что:
1. Листья очень важны для деревьев – с их помощью деревья дышат и питаются;
2. В листьях, кроме хлорофилла, содержатся и другие красящие вещества, которые и делают листья разноцветными;
3. Для того, чтобы лист оставался зеленым, ему необходим солнечный свет.
Опыты, которые мы провели, помогли мне получить навыки исследователя, наглядно увидеть то, о чем я прочитала в книгах и интернете.
Я считаю, что выдвинутая мной гипотеза о том, что листья меняют цвет, потому что в них есть разные красящие вещества и что на их окраску влияет солнечный свет, подтвердилась.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Потапова, Л.М. Экология в играх для детей 5-10 лет. Популярное пособие для родителей и педагогов /Л.М. Потапова// Ярославль: Академия развития: Академия Холдинг, 2002. – 224 с. – ил. – ISBN 5-9285-0125-0
2. Школьник, Ю. К. Растения: полная энциклопедия/ Ю.К.Школьник; [ил. А. Воробьева, Ю. Золотаревой, Ю. Школьник]. – Москва: Эксмо, 2018. – 256с.: ил.
3. Википедия – свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/
4. Хочу все знать – детская энциклопедия. http://ya-uznayu.ru
ПРИЛОЖЕНИЯ
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8