Зачем растениям нужна вода?

Колоскова М.А. 1

1МБОУ "ЦО-гимназия №1" города Тулы

Гулимова Л.В. 1

1МБОУ "ЦО-гимназия №1" города Тулы

Работа в формате PDF

7.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьника Свидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь,

тобою наслаждаешься, не понимая, что ты такое?

Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь.

Антуан де Сент-Экзюпери

Состояние каждого живого организма напрямую зависит от правильности ухода за ним. Растения исключением не являются. Тепло, свет, воздух, питание – это основные условия для развития и роста зелёных представителей живого мира. Безусловно, важна и вода, ведь именно эта жидкость – источник жизни на нашей планете.

Воду, драгоценный дар природы которая создаёт жизнь там, где её не было. Вода - основа развития земледелия, энергетики и рыбного хозяйства, без неё не мыслимы быт и досуг человека.

Трудно представить, что стало бы с нашей планетой, если бы исчезла пресная вода. А такая угроза существует. От загрязненной воды страдает все живое, она вредна для жизни человека. Поэтому воду – наше главное богатство, надо беречь! Данная тема является особо актуальной в нашем современном мире.

Цель, задачи, методы , актуальность исследования. Гипотезы.

Цель исследования: узнать о роли воды в жизни растений и семян.

Задачи:

1. изучить литературу о росте, развитии и питании растений;

2. определить потребность в воде у растений;

3. определить потребность растений в питательных веществах;

4. провести наблюдения за комнатными растениями (Роза Кордана), срезанными цветами Хризантемы, листьями Пекинской капусты и семенами Овса и сделать выводы;

5. обобщить результаты.

Гипотезы:

если растение не получает воды, то оно погибает;
как растение пьёт воду;
чем больше листьев у растений, тем больше ему требуется воды;
семена находятся в состоянии покоя, а при добавлении воды начинается их рост.

Объект исследования: комнатные растения, срезанные цветы, листья растений, семена.

Предмет исследования: вода - необходимое условие для развития растений. При помощи воды происходи доставка и обмен органических и неорганических веществ внутри клеток растений. Если исключить один из видов питания, то растение может заболеть и впоследствии погибнуть.

Методы исследования:

1. чтение книг, поиск в Интернете;

2. эксперимент;

3. наблюдение;

4. анализ и обобщение результатов.

Актуальность исследования: вода – это не просто основной источник жизни на Земле, это и есть сама жизнь. Эта универсальная жидкость является обязательной составляющей всех существ на планете, включая самого человека. Люди примерно на 80 процентов состоят из воды. Существование было бы невозможным, не будь в нем одного из важнейших элементов. Вода – это прозрачная бесцветная жидкость, которая характеризуется текучестью, отсутствием характерного запаха и вкуса, а также обладает отличной растворимостью и является хорошим проводником растворённых веществ к месту назначения.

Значение воды в жизни растений

Вода и растения.

В моей семье и у многих знакомых на подоконниках большое количество комнатных растений. Мы ценим их и как украшение, и за то, что они очищают пространство вокруг себя, создают атмосферу комфорта и уюта, несут в себе частичку лета. Мама зачастую просит меня полить комнатные растения и рыхлить почву в горшках, а раз в неделю опрыскать тёплой водой. «Растения тоже хотят пить!»,- говорит мама. А действительно, неужели им также как человеку нужна вода? Но как растения поглощают воду? И как она попадает в листья? Все ли растения пьют воду одинаково? Мне интересно найти ответы на эти вопросы путём исследования и о своих результатах рассказать своим одноклассникам.

Из детской энциклопедии «Что? Зачем? Почему?» я узнала, что растение на 80 % состоит из воды. Она входит в состав, как самого растения, так его семян и плодов. Вода – это необходимое условие жизнедеятельности всех живых организмов на Земле. Более того, именно благодаря воде на нашей планете зародилась первая жизнь – сине-зелёные водоросли, которая стала началом многомиллионной эволюции. Вода и растения самые близкие друзья. Вода поит растения, а растения придают миру неповторимую красоту. Так же из уроков окружающего мира мы знаем, что растения являются единственными, кто умеет переводить неорганические вещества в органические, а значит они наши «кормильцы». Чтобы сохранить жизнь на планете, мы должны заботиться о зелёном наряде Земли, сажать растения и ухаживать за ними.

Я задумалась, для чего нужна вода растениям? Как растения получают и расходуют воду? Могут ли растения запасать воду? Почему растениям нужна именно чистая вода? Как правильно ухаживать за растениями? А ещё вода действует как растворитель для минералов, которые находятся в почве и с поглощением воды из почвы, минералы также поступают в организм растения. Вода, испаряясь через листья, охлаждает растения в жаркие и солнечные дни. Но как только растение перестаёт получать воду, а вместе с ней питательные вещества оно начинает увядать. Чтобы ответить на все эти вопросы необходимо изучить информацию, проверить и провести эксперимент.

Вода находится в вечном круговороте. Растения — самые активные участники этого великого природного процесса, благодаря которому ежегодно в движение приводится более 475 млрд. т воды. Для того чтобы хорошо представить себе значение воды для растений, важно понять, из чего состоит их тело.

Строение растений. Фотосинтез.

Установлено, что главными элементами состава растений являются углерод (45 %), водород (6,5 %), кислород (42 %), азот (1,5 %), зола, включающая различные минералы (5 %). Кислород и водород играют важную роль в формировании белков, жиров и углеводов растений. Источником кислорода и водорода для растений является вода. Углекислый газ проникает через многочисленные микроскопические отверстия - устьица на кожице листьев растений и попадает в межклетники.

В процессе дальнейшего усвоения углекислого газа непосредственное участие принимает также вода. Образующийся при этом кислород выделяется в окружающую атмосферу. Для превращения углекислого газа и воды в сахар, крахмал и другие органические вещества необходима солнечная энергия. Этот процесс называется фотосинтезом (образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности растений).

В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно образует более 100 миллиардов тонн органических веществ. Оптимальная интенсивность фотосинтеза растений наблюдается при небольшом дефиците воды в листьях. Уменьшение или увеличение воды вызывает уменьшение интенсивности этого процесса. Физиологические процессы растений могут протекать нормально при условии достаточного насыщения его клеток водой.

Корневая система растений.

Основным органом, обеспечивающим водой растения, служит корневая система. Это множество тонких нитей, пронизывающих почву во все направления в виде корешков.

Корневая система состоит из трёх зон: растущей, всасывающей и проводящей.

Зоны эти представляют собой различные возрастные состояния. По мере удлинения корня более взрослая часть заканчивает рост в длину, внутри неё проходят сосуды, проводящие воду. На поверхности взрослого корня появляются корневые волоски, выполняющие роль всасывающего аппарата. Верхушки корневых волосков являются зоной роста. По мере роста корневые волоски превращаются в проводящую зону. Так происходит непрерывное перемещение корней в почве. Всасывающий аппарат — корневые мочки всасывают воду из почвы и направляют её в проводящие сосуды в восходящем направлении к листьям растений. Корень снабжает растение не только водой, но и элементами минеральных солей (азота, фосфора, калия, кальция, магния, железа, серы и т. д.).

Приспособление растений к различным условиям водообеспечения.

Вода строго регулируется внутри организма растений. Как правило, больше всего водой обеспечиваются те части растений, которые наиболее важны на данном этапе роста и развития. В период роста важнейшими являются листья, в период цветения — органы формирования семени.

В водном режиме растений важную роль играет влажность почвы. Различные почвы удерживают разное количество воды. Наиболее влагоёмки глинистые почвы, наименее — песчаные.

Первое проявление дефицита воды — появление вялости листьев и стеблей. Установлено, что дефицит воды выше 20 % ведёт к снижению интенсивности фотосинтеза — основного процесса образования органических веществ. Если дефицит воды достигнет 50 %, прекращается процесс фотосинтеза. Происходит снижение интенсивности клеточного деления и роста клеток. Резкий водный дефицит может вызвать прекращение внутриклеточных обменных процессов вплоть до разрушения белков и углеводов. Вот как реагируют растения на резкий недостаток воды: автоматически закрываются устьичные отверстия, вместе с этим прекращается поступление углекислого газа воздуха и испарение воды из межклетников, приостанавливается процесс фотосинтеза, отсюда как последствие — уменьшается рост надземной части растений.

Внутри растения происходит перемещение влаги, более молодые листья оттягивают воду от более старых. В результате недостатка влаги старые листья увядают и затем отмирают. Дальнейший дефицит влаги и повышение температуры может привести к засыханию и молодых листьев. В последнюю очередь реагируют цветочные органы. Когда степень обезвоживания достигает предела, происходит гибель всех клеток и тканей. В тех случаях, когда вода вновь поступит в растение раньше, чем оно погибнет, то полного восстановления его тканей может не произойти. Такие растения становятся низкорослыми и дают низкий урожай.

Растения должны периодически открывать микроскопические отверстия в листьях, чтобы давать возможность углекислому газу проникать в клетки, а чтобы водный баланс сильно не нарушался, у растений имеются специальные приспособления для защиты от чрезмерного испарения и перегрева.

Растения, обладающие высокой степенью засухоустойчивости, могут переносить значительный дефицит воды. Вода может быть поглощена растением в виде пара из атмосферного воздуха. Однако этот путь не имеет существенного значения в обеспечении растений водой, так как это не может спасти их от гибели в условиях почвенной засухи.

Источники воды в почве — атмосферные осадки, грунтовая вода, поливная вода. Растения усваивают влагу из росы, которая впитывается через устьица листьев внутрь растений. Таким способом растения дополняют недостаток воды, возникший в течение дня засушливого периода года. Образование росы в целом же оценивается как положительное явление в жизни растений — роса увлажняет не только растительный покров, но и почву. Часть влаги, образовавшейся от росы, всасывается и корнями растений. Случается, что роса служит единственным источником влаги. Следует отметить, что влага росы и туманов имеет большее значение для дикой растительности, чем для культурных растений.

В пустыне некоторые растения, чтобы избежать перегрева и сократить испарение воды, покрывают поверхность листьев восковым налётом и смолистыми веществами. Существуют ещё индивидуальные особенности, благодаря которым растения по-разному реагируют на засуху. При одних и тех же условиях влажности почвы одни растения могут погибнуть, а другие спокойно существовать. Зависит это от развития корневой системы и сосущей силы клеток корня. Как правило, сосущая сила корней усиливается в сухую погоду и снижается при влажной. Растения, у которых корни имеют большую разветвленность, обладают хорошей сосущей силой. У многих дикорастущих растений корневые системы развиты значительно сильнее, чем у культурных. Большую защитную роль играет расположение листьев. Чтобы сохранить влагу почвы, листья растений в дневное время располагаются параллельно почве, тогда как ночью поворачиваются к ней ребром. Алоэ, кактусы и многие другие растения накапливают влагу в стеблях, листьях и корнях. В целом же растения в процессе эволюционного развития приспособились к различным условиям водообеспечения. Вода для одних растений является не только необходимым продуктом, но и средой обитания.

Классификация растений по отношению к воде.

Водные растения, либо гидатофиты — большей частью погружены в воду. Примеры — валлиснерия, роголистник, пузырчатка. В эпидермисе устьиц не имеется, кутикула отсутствует, у определённых растений (ряска) нет и корневой системы. Хорошо развита воздухоносная ткань для обеспечения плавучести и доставки кислорода.

Наземно - водные растения, или гидрофиты. Погружены нижней частью в воду, растут на мелководьях, болотах. Тростник, вахта, рогоз, осока, калужница. У них лучше, чем у водных растений развита проводящая и механическая ткань, есть устьица, аэренхима.

Растения влажных мест суши, или гигрофиты растут в условиях высокой влажности. Это растения нижних ярусов сырых лесов, примеры — недотрога, папоротники, на открытых влажных местах — бодяк огородный, рис, папирус, росянка. Обводненность тканей достигает 80 процентов. На листьях имеются водяные устьица выделяющие капельножидкую влагу. Во влажных тропиках к гигрофитам относят папоротников, в умеренных широтах — ряд тенелюбивых растений, таких, как кислица.

Растения умеренно-влажных мест суши, или мезофиты обитают в условиях нормального увлажнения. Вечнозелёные деревья верхних ярусов тропических, субтропических лесов, лиственные породы лесов умеренного пояса, кустарники, травы дубрав, лугов. Сюда относят и большинство сельскохозяйственных культур (горох, пшеница, кукуруза), плодово - ягодные ,многие сорные растения (пырей, сныть). Очень большая группа. Эти растения плохо переносят как засуху, так и чрезмерное увеличение влаги.

Растения сухих мест суши, или ксерофиты растут в степях, пустынях, высокогорьях. Наиболее устойчивые к засухе растения. Покрыты кутикулой, восковым налётом или опушены, корни добывают влагу из глубоких слоёв почвы. Выделяют суккуленты в стеблях и листьях запасают воду, этому способствует особое строение листьев и тканей, вода расходуется очень экономно (имеют сильно развитую запасающую ткань — алоэ, кактусы, агавы). и склерофиты - сухие растения с узкими и мелкими листьями иногда свернутыми в трубочку, имеют мощную корневую систему — полынь, типчак, ковыль, эдельвейс.

Суккуленты

Испытывая дефицит влаги в верхних слоях, в погоню за ней устремляются и корни. Наибольшее распространение в пустыне имеют верблюжья колючка, саксаул и некоторые другие растения, у которых надземная часть во много раз меньше подземной. Содержание воды в тканях этих растений очень мало, они могут выдерживать потери воды до 25 % и более. Корневая система развита хорошо и достигает до водоносного слоя почвы. Длина корней верблюжьей колючки достигает 10–20 и более метров глубины, тогда как обычная высота растения составляет 2–2,5 м. На уровне водоносных слоёв почвы корневая система ветвится густой сетью корешков

Таким образом, вода — необходимое условие для жизни растений. При участии воды совершаются практически все физиологические процессы. Образуя внутреннюю среду, вода оказывает активное влияние на протекание жизненных процессов. Кроме того, вода создаёт условия единства и взаимосвязи почвы, растений и атмосферы. Водные растворы, наполняющие клетки и межклетники, обеспечивают растению упругость, таким образом, оно сохраняет свою форму. Растение обязательно должно поглощать воду, иначе оно погибнет . Обычно этот процесс осуществляется с помощью корневой системы из почвы. В этом участвуют корневые волоски корней. Листья же через устьица испаряют воду. Если испарение растением превышает поступление воды, то наблюдается увядание. Так нередко бывает днём, когда жарко. Ночью растение восполняет недостаток, так как испарение в это время суток снижено.

7. Транспорт веществ по растению.

Как осуществляется транспорт веществ по растению? За счёт чего растению удаётся поднимать воду на большую высоту? Это достигается с помощью трёх основных насосов: нижнего , среднего и верхнего.

Верхним насосом называют транспирацию. Транспирация - процесс испарения воды растением. В основном испарение воды происходит на листьях. За счёт того, что вода испаряется, на её место снизу подтягивается новая порция. Но общеизвестно, что чем выше от поверхности земли мы поднимаемся, тем холоднее становится. Высоко в горах температура вообще может опускаться значительно ниже нуля градусов Цельсия. А чем ниже температура, тем хуже испаряется вода и, соответственно, тем хуже работает верхний насос.

Нижний насос - корневая система растения. За счёт работы особых внутриклеточных каналов вода из почвы засасывается в сосуды растения. Впрочем, мощности нижнего насоса не хватит, чтобы поднять воду очень высоко. Также на работу нижнего насоса могут оказывать влияние внешние факторы. Например, холодная вода всасывается растением гораздо хуже, чем тёплая. Именно поэтому огород лучше поливать тёплой водой.

Самый интересный насос - средний. Работу среднего насоса обеспечивают капиллярные силы. Если вы думаете, что внутри растения проложена толстая труба, по которой, как по водопроводу, течёт к веткам и листьям вода, то вы ошибаетесь. Вода поднимается по телу растения по очень тоненьким трубочкам, который образованы из клеток. Эти тоненькие трубочки называются капиллярами. За счёт того,что трубочка очень тонкая, а вода смачивает её стенки, происходит «подтягивание» жидкости с растворёнными веществами наверх. Бывает довольно трудно понять, как это работает ( с точки зрения физики процесса), однако каждый из нас, не однократно наблюдал действие капиллярных сил на практике. Например, если окунуть конец фитиля в спирт, то со временем весь фитиль им пропитается, даже та его часть, которая в спирт погружена не была.

Проводящая ткань – вид тканей растений, служащих для передвижения по организму растворённых питательных веществ. У многих высших растений она представлена проводящими элементами (сосудами и ситовидными трубками).

Луб – проводящая ткань растений, в состав которой входят ситовидные трубки и другие виды клеток.

Древесина – проводящая ткань растений, состоящая из сосудов и других видов клеток.

Вода растворяет минеральные вещества, содержащиеся в почве, почвенные растворы всасываются корневыми волосками. Затем по клеткам коры они поступают в сосуды проводящей ткани. Сосуды — это длинные трубки, образованные из клеток без перегородок, внутреннее содержимое которых отмирает. Сосуды — это мёртвые проводящие элементы, по которым вода и растворённые в ней минеральные вещества передвигаются снизу вверх по стеблю к листьям. Это движение растворов получило название восходящий поток веществ.

Органические вещества транспортируются и от листьев по стеблю в направлении корневой системы. Это передвижение происходит по ситовидным трубкам, которые в отличие от сосудов, состоят из живых клеток, поперечные стенки которых имеют много отверстий, т.е. похожи на сито. Передвижение органических веществ от листа ко всем органам по ситовидным трубкам называют нисходящим потоком веществ. Таким образом, восходящий поток обеспечивает транспорт неорганических веществ по сосудам, а нисходящий поток – транспорт органических веществ по ситовидным трубкам.

Сделаем вывод: вода поднимается от корней вверх к листьям. Происходит поглощение воды и минеральных веществ с помощью трубочек – сосудов, которые идут вдоль стебля от корней к листьям, и вода движется снизу вверх.

8. Прорастание семян.

Вода необходима для прорастания семян. Как известно, сухое созревшее семя при правильном хранении может годами не проявлять признаков жизни. Однако, попав во влажную среду, семя начинает набухать и выделять корешок. Этот процесс — прорастание семени — происходит в результате насыщения водой клеток зародыша. В этих условиях и при соответствующей температуре воздуха клетки зародыша начинают размножаться путём деления. Без неё зародышевый стебелёк не сможет разорвать семенную кожуру. Чтобы зародыш был живым, важно регулярно поливать семена.

Вода (влажность)

Вода необходима для набухания и прорастания семян. Семена состоят из органических и неорганических веществ. Если семена намочить, крахмал и другие органические вещества переходят в растворимое состояние. Теперь зародыш семени может использовать их для питания и начать прорастать. Чем плотнее и тверже кожура семени, тем медленнее впитывается влага. Следовательно, вода необходима для набухания семени и разрыва кожуры, превращения питательных веществ в растворимое состояние.

Тепло

Тепло также необходимо для прорастания семени. Наиболее низкая температура, при которой могут прорастать семена гороха, ржи, пшеницы, ячменя, овса, льна, клевера, люцерны — 0-5°С; семена кукурузы и подсолнечника — 10-12°С, семена тыквы, дыни, огурцов, риса, хлопчатника, табака — 10-25°С.

Воздух

Доступность воздуха — ещё одно условие, необходимое для прорастания семени. Полностью погруженные в воду семена через 2-3 дня набухают, но не прорастают и в конце концов загнивают, поскольку им не был доступен воздух. У прорастающих семян дыхание усиливается и возрастает потребность в кислороде.

Свет

Потребность разных растений в свете неодинакова. Изучению их светочувствительности посвящено много работ. Особенно светочувствительны семена салата, сельдерея, берёзы. Так, глубоко запаханные в почву семена многих сорняков впадают в состояние покоя. Скорость прорастания и всхожесть семян Родиолы розовой на свету в 1,5-2 раза выше, чем в темноте. Семена некоторых растений, их называют «тёмновсхожими», наоборот, на свету не прорастут.

Прорастание семян — это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развития из него проростка. Начинается прорастание с поглощения воды. При достаточном увлажнении запасные питательные вещества становятся растворимыми и питают зародыш. Кожура набухшего семени лопается, и появляется первичный (зародышевый) корешок, с помощью которого развивающийся проросток. Проросток — молодое растение со стеблем и листьями, появившееся над землёй. Для прорастания семени необходимы такие факторы, как влажность, тепло и свободный доступ кислорода. Кроме того, для прорастания некоторых семян, особенно мелких (салат, мятлик, многие сорняки), обычно требуется воздействие света.

9 . Значение воды:

-Вода обеспечивает поток питательных и минеральных веществ по проводящей системе растения;

-Вода обеспечивает прорастание семян.

-Вода участвует в процессе фотосинтеза (фотосинтез - процесс, протекающий в зелёных листьях растений на свету, при котором из углекислого газа и воды образуются органические вещества и кислород).