XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сосновая шишка - природный синоптик

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тепляков М.А. 1

---

1МОАУ "СОШ №84"

Леонтьева Н.Н. 1

---

1МОАУ "СОШ № 84"

Работа в формате PDF

356.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Мы живем в эпоху покорения космоса и компьютерных технологий. Многоемыдоверилиискусственному интеллекту.Имеемсвободнойидоступ к различной информации, в том числе и о погоде. Это интерактивная картас данными о текущей погоде, прогнозами на день, неделю, месяц. Но в повседневнойжизни мы часто обращаемся кпростымнародныммудростями наблюдениям. Люди знают много примет, которыми часто пользуются в своей жизни. А всё благодаря тому, что на протяжении многих лет и веков старательно подмечали все мельчайшие детали и изменения, происходящие вокруг,сопоставлялиихс последующимисобытиямивприродеипередавали свой опыт новым поколениям [3].

Погода и климат являются важными условиями для обитания человека, поскольку они оказывают большое влияние на его жизнь. Человек не в силах менять погоду под собственные предпочтения, но он может спрогнозировать ее [3].

На сегодняшний день проблема прогнозирования погоды не теряет своей актуальности. Ведь правильное прогнозирование погоды может позволить скорректировать планы в разных сферах жизни: от посевной кампании или планирования авиаперелетов и выходов в море и возможностью, в целях безопасности, отмены рейсов из-за непогоды до житейских проблем как одеться по погоде и стоит ли, выходя из дома прихватить с собой зонт, чтобы не попасть под дождь. Для прогнозирования погоды используются разные приборы: термометры, чтобы определить температуру, барометры для измерения атмосферного давления, гигрометры, чтобы определить влажность воздуха. Однако, даже при помощи этих приборов не всегда точно можно предсказать все изменения погоды.

В природе многие растения и животные являются живымибарометрами и гигрометрами. По их поведению можно предсказать погоду (Приложение 1).

Одним из природных барометров являются хвойные растения. Меня заинтересовало одно удивительное свойство сосновой шишки - это умение предсказывать погоду, точнее осадки. Шишки весьма чувствительны к влажностивоздуха.Всухуюпогодучешуйкисъёживаютсяираскрываются,а в сырую впитывают влагу и опять наглухо закрываются.

Тема.Сосноваяшишка–природныйсиноптик.

Гигрометрестьневкаждомдоме,аизготовитьтакойприборподсилу каждому. Я выдвинул гипотезу.

Гипотеза

Предположим,чтососноваяшишкареагируетнаизмененияпогодыипоэтому может предсказать осадки.

Цельработы.Выяснитьреакциюсосновойшишкинаизменения погоды.

Задачи:

1. Изучить литературупотеме исследования.

2. Изготовить самодельный прибор из шишки и провести наблюдения за егоработой.

3. Сравнить показания самодельного прибора из шишки сосны с прогнозомпогоды в интернете и собственными наблюдениями.

4. Сделатьвыводыиразработатьрекомендации.

Объектисследования:сосноваяшишка.

Предметисследования: свойствасосновойшишки.

Таблица1.Методыисследования

Теоретические (анализисинтез)	Изучениеианализлитературыпотеме. Информация в интернете по теме.
Эмпирические (наблюдение, сравнение, описание)	Наблюдения за показаниями самодельного гигрометра Фотографированиепоказаний Сравнение показаний шишки и наличие осадков Описание наблюдений. Систематизациянаблюдений.

Практическаязначимость

Каждыйможетизготовитьтакойприбориследитьзапогодой. Можно узнать об осадках конкретной местности.

Местопроведенияисследования:с.Краснохолм.

Времяпроведения: 1августа-12сентября2023год

Глава1Теоретическаяосноваисследования

1. 1. Информацияо сосне

Сосна - замечательное дерево. Все в ней – от хвои до корней – используется человеком. Из смолистой древесины сосны получают пиломатериалы. Это ценное сырьё для лесохимической промышленности, из неё получают скипидар, канифоль и много других ценных продуктов [1,2].

Мы привыкли к этим деревьям. Приятно смотреть на их стройные, золотистые стволы, вдыхать чистый воздух, пахнущий смолой. Люди чувствуют себя лучше, они более уравновешенны, если живут в светлых, сухих сосновых лесах. Жители Северной Европы создали много сказок об этом добром и могучем дереве. В сторонах Востока считают, что сосны отводят беду и приносят счастье [6].

Аещёянашёлпоговоркиохвойныхдеревьяхиихшишках. Ель не сосна, шуршит не спросит.

Всякаясоснасвоемулесувестьподаёт. Не растут на ели яблочки - а шишки.

Не растина ели яблочку

Небывать шишкенарябине.

1. 2. Интересныефактыососновойшишке

В шишках спрятаны семена сосны. Семена сосновой шишки созревают к осени. Они сидят в основании шишки, к осени на второй год своего существования шишка прорастает. А семена, попав в благоприятные условия разрастаются.

Природа так задумала, чтобы в наиболее подходящий момент шишки раскрылись, высыпая свои сокровища. Когда воздух тёплый и сухой, шишка раскрывает свои чешуйки и семена высыпаются. Они способны прорасти только при сухой и тёплой погоде. Если же идёт дождь и холодно, то чешуйки плотно сжимаются, не давая семена выпасть и сгнить. Сосновая шишка очень быстро реагирует на погодные условия: чешуйки закрываются задолго до того, как тучи нависнут над домом[4,5].

В мелких мужских шишках образуется пыльца. Ветер переносит её на женские шишки, где происходит оплодотворение. После оплодотворения семенам в женских шишках для созреваний требуется иногда до трёх лет. На каждой чешуйке женской шишки находится одно или несколько семян. Пока они зреют, их защищает твёрдая шишка. Затем чешуйки раскрываются илибо высвобождают семена, либо отделяются от шишки и падают на землю, унося семена с собой [2].

1. 3. Особенностистроенияшишкисосны[4,5]

Шишка сосны имеет любопытное строение. Зрелая сосновая шишка яйцевидно-конической формы. Она имеет созревшее семя с прозрачным крылышком. С раздвиганием чешуек шишки становится видно, что семена расположены попарно наверху чешуек. На чешуйках хорошо заметны утолщения серого цвета – своеобразные щитки ромбовидной формы с 4-6 гранями, которые загнуты вниз. У каждого семени имеется крылышко, необходимоедляпереносаеговетром.Чешуйкишишкизащищаютсемяот

внешних воздействий. При рассмотрении поперечного среза семенной чешуи в средней части можно увидеть клетки эпидермиса с обеих сторон, овальные, толстостенные, покрытые толстым слоем кутикулы. На поверхности чешуи, особенно на ее внутренней стороне, часто встречаются простые одноклеточные волоски. Под эпидермисом с обеих сторон расположены 1-4 слоя механических клеток с сильно утолщенными одревесневшими оболочками, пронизанными тонкими порами. Через эти поры происходит поступление влаги. Таким образом, каждое "перышко" шишки состоит из двухслоев.При медленномвпитывании влагинижняя сторонакаждойчешуи разбухает сильнее, чем ее верхняя сторона, и, поэтому чешуя изгибается в сторону средней оси шишки до тех пор, пока все чешуи плотно не покроют друг друга и вся шишка не окажется закрытой.Именно эта особенность сосновой шишки завоевала ей репутацию одного из наиболее надежных предсказателей погоды. Получается, что, в сухом воздухе чешуйки рассыхаются и торчат, а когда воздух влажный, чешуйки поглощают влагу, и шишка принимает обычный вид. В хорошую погоду чешуйки шишки раскрываются, а если они закрыты - будет дождь.

1. 4. Каклюдипредсказываютпогоду[14,15]

Ничто в природе Земли не оказывает столь заметного влияния на жизнь каждого человека, как погода, ведь погода и климат -это условия обитания человека. Человек не властен над погодой. Единственное, что он может сделать - прогнозировать ее. Точное прогнозирование погоды - одна из древних проблем. Она так же стара, как само человечество. В результате длительных наблюдений люди установили еще задолго до нашей эры ряд взаимосвязанных процессов между отдельными атмосферными явлениями. Например, еслирастёт атмосферноедавление,товлажность воздухападает,а температура летом повышается, а зимой понижается. И, наоборот, если атмосферное давление падает, то влажность воздуха растёт, а температура становится летом ниже, зимой выше. Возникло много примет о погоде, обычно в виде кратких правил. Их можно найти в сочинениях Аристотеля, Вергилия, Катона, Плиния и других древнегреческих и римских деятелей. У греков были даже особые календари, высеченные на каменных дощечках, указывающие средний характер погоды для каждого дня года. Этикалендари-отметчики - парапегмы - прикреплялись на рынках, площадях и в других общественных местах приморских городов. Они пользовались большим доверием мореплавателей и сельских жителей. Ориентируясь по ним, люди выходили на рыбную ловлю, на охоту, отправлялись в дальнее плавание, проводили сельскохозяйственные работы. Парапегмы давным- давно стали достоянием музеев [12,13].

Сегодня проблема предсказания погодыстоит не менее остро. Прогноз погоды позволяет скорректировать планы на проведение разных мероприятий, посевную кампанию, планировать перелеты и выходы в море(а точнее - учесть возможность отмены рейса из-за непогоды). Кроме того, выходя утром из дома в легкой одежде без зонта, вряд ли кто-то будет рад попастьподдождьилизамерзнуть,недогадываясьогрядущихизменениях

погоды.Прогнозированиемпогодызанимаетсябольшоеколичестволюдейво всем мире. Для этого используются разные приборы: термометры для определения температуры, барометры для измерения атмосферногодавления, гигрометры для определения влажности. Однако, даже припомощи этих приборов не всегда точно можно предсказать все изменения погоды.

Интересен тот факт, что в природе насчитывается около 400 видов растений и 600 видов животных, выступающих в качестве живых барометров игигрометров. Например, перед дождем раки и крабы выходят на сушу из воды, муравьи закрывают все входы в муравейник (хотя небо чистое), пчелы сидят в улье, не летают за нектаром, бабочки тоже укрываются, стрекозы летают низко стайками (в хорошую погоду – высоко), воробьи купаются в пыли. По кошкам, а точнее по ее позе во время сна, можно судить об изменениях погоды: если спит брюшком кверху, раскинув лапы, будет тепло, а если свернулась калачиком – холодно. Многие растения перед дождем закрывают свои лепестки (вьюнок полевой, ноготки и мальвы, чистотел, мокрица), меняют положение и форму ветвей, стеблей и листьев (костяника, луговой клевер), начинают издавать сильный аромат, чтобы успеть привлечь больше насекомых до дождя (белая дрема, акация). Некоторые деревья чувствительны к изменению погоды, особенно хвойные. Из них выделяют ель, сосну, можжевельник. Эта особенность проявляется в том, что с увеличением влажности (а значит приближением плохой погоды) веточки опускаются вдоль ствола, а с ее уменьшением (улучшением погоды) поднимаются вверх. У раскрытых шишек сосны, перед дождем чешуйки приподнимаются, и шишка закрывается, а к солнышку чешуйки опять раскрываются.

Глава2.Материалыиметодикапроведенияисследования[7,8].

Для изготовления природного гигрометра была использована сосновая шишка и лист картона.

1. Листкартонабылсогнутподпрямымуглом,представляясобойоснову

«прибора».

2. Шишкаприпомощиклеябылазафиксированана основе.

3. Далеекоднойиз чешуекбыла присоединена «стрелка-указатель»

4. Затемшишкабылаполитаводой.

5. Когда гигрометр показал свои "способности" (чешуйки закрылись примерно в течение часа), на вертикальной части основы были произведены отметки "ясно» (внизу) и "дождь" (вверху).

Рис1.Гигрометр. Рис2-3.Самодельныйгигрометр.

Глава3Результатыисследования.

Эксперимент1.Чтобывыявитьприкакихусловияхраскрываются шишки,треть собранных шишек была помещена в тёплое место (под батарею), другая часть - на подоконник, оставшиеся шишки располагались в холодном месте в холодных сенях. В самом тёплом месте (под батареей) шишки раскрылись за 2 дня; на подоконнике за неделю, в холодном месте - не раскрылись

Рисунок 4-6.

Вывод.Входеэкспериментанамиустановлено:благоприятнымиусловиями для раскрытия шишки оказалось самое теплое место, следовательно, чем теплее - тем быстрее шишки раскрываются.

Эксперимент2. Способность шишки реагировать на изменение влажности.Изучая литературу и проводя наблюдения, было выявлено, что насухих шишкахчешуйкиширокорастопыренывразныестороны. Чемсуше воздухипочва, темсильнее растопыриваютсячешуишишки, образуя с осью шишки угол в 90° и больше. С целью убедиться, что сосновая шишка действительно реагирует на изменение влажности, были произведены следующие действия. Проведен эксперимент: опустил сухую раскрытую шишку в воду. Стал наблюдать.

Таблица 2.

№пп	Время	Поведениешишки
1.	15.45	Чешуйкиширокорастопырены
2.	16.15	Чешуйкиначалиприжиматьсядругк другу
3.	16.45	Чешуйкиещёболее прижимаются
4.	17.15	Нижниечешуйкиприжались,верхние ещёне совсем
5.	18.15	Шишказакрыласьпочтиполностью
6.	19.15	Шишказакрыласьполностью

Вывод: растопыренная, раскрытая шишка находилась в воде в течение 3,5часов.Втечение этоговременионаполностью закрылась.Затемядостал закрытую шишку из банки с водой, оставил на подоконнике и снова стал наблюдать.Таблица 3.

№пп	Время	Поведениешишки
1.	19.30	Чешуйкиплотно прижаты
2.	7.00(следующийдень)	Чешуйкичуть раздвинулись
3.	19.00	Шишкараскрыласьнаполовину
4.	7.00(следующийдень)	Шишкаполностьюраскрылась

Вывод: шишка, положенная на подоконник для высыхания,раскрыла свои чешуи приблизительно через 35,5 часов. Раскрытие чешуи закрытой шишкитребуетзначительнобольшевремени,чемобратноедвижение.Внешний вид раскрытой и закрытой шишки совершенно разный.

На повышение влажности быстрее, на уменьшение гораздо медленнее. Раз одной из характеристик погоды является влажность воздуха, вероятно, что шишка сосны будет реагировать на изменение погоды.

Рисунок 7-9.

Вывод: Сосновая шишка действительно реагирует на изменения влажности. Следовательно, сосновая шишка реагирует на изменения погодных условий. На повышение влажности быстрее, на уменьшение гораздо медленнее. Раз одной из характеристик погоды является влажность воздуха, вероятно, что шишка сосны будет реагировать на изменение погоды.

Наблюдениезапоказаниямисамодельногоприбора,прогнозомпогодыи реальной погодой.

Наблюдение за погодой проводил с 1 августа по 12

сентября.Втаблицузаписывал прогнозпогодысинтернет-сайтовЯндекс

погода[10]иRp5.ru[11],показаниясвоегогигрометра–шишкииреальную погоду в течение дня.Таблица 4.Дневник наблюдений.

Диаграмма1.Ошибкивпредсказаниипогоды

Вывод: самодельныйгигрометрдействительно реагирует наизменение погоды. Сравнивая показания прибора с прогнозом погоды в интернете и собственными наблюдениями выявили, что гигрометр из сосновой шишки точнопредсказывает наступлениеосадков(дождя),аиногдадажеточнее,чем данные интернета (например, 1, 8, 12, 14, 21, 25, 29, 30 августа – выделены жирным шрифтом). Наступление сухой погоды при помощи самодельного гигрометра из шишки сосны прогнозировать сложнее, так как на раскрытие шишки уходит гораздо больше времени.

Выводыпорезультатамисследования

1. Изучивлитературу потеме исследования, выяснили,что прогнозированием погоды люди занимаются давно, используя для этого специальные физические приборы и народные приметы.

2. Используя описанные в литературе и источниках способы, изготовлен самодельный гигрометр из сосновой шишки.

3. Экспериментпоказал-сосноваяшишкареагируетнаизменениевлажности.

4. Сравнив показания самодельного прибора с прогнозом погоды в интернете и собственными наблюдениями выявили, что гигрометр из сосновой шишки точно предсказывает наступление осадков, а иногда даже точнее, чем данные интернета.Меньше расхождений с реальной погодой на сайте Rp5. Ru

Такимобразом,выдвинутаягипотезаподтвердиласьчастично: используя гигрометр из шишки, можно точно предсказывать наступление осадков (дождя). Прогнозировать сухую погоду сложнее, так как на раскрытие шишки уходит гораздо больше времени.

Заключение.

В заключении, хочется сказать о практической значимости исследования. Действительно, специалисты предсказывают погоду,используя разные физические приборы – гигрометры, термометры, барометры. Мы всегда слушаем и надеемся на сводки погоды по радио и телевидению. Это удобно. Но часто в этих сводках идёт речь об огромных регионах: Северо-Западный, Центральный, Украина, Средняя Азия... А как узнать о погоде в конкретном месте, там, где мы находимся сейчас и где нет телефонной связи, телевизора… Например, на даче, в старой маленькой деревушке, в длительном походе, на рыбалке, на охоте в тайге или полевой практике… Вот в такой момент нам и поможет самодельный природный гигрометр, например, из простой сосновой шишки.

А в прежние времена, когда никаких приборов не было вовсе, наблюдения за изменениями в природе были единственной возможностью предсказывать погоду.

Материалы работы могут быть использованы при подготовке к урокам природоведения, биологии, физики. А также помогут изготовить подобный гигрометр для предсказания осадков.

Литература

1. 1. ГаязоваТ.«Секретыизбабушкиногосундучка».-Иркутск,2004.-204с

   2. Детская энциклопедия. Растения и животные. Издательство

«Педагогика».Москва,1973г.

1. 3. Лютин А.Т., Бондаренко Г.А. «Народное наследие о приметах погоды» - Календарь. - Саранск, Мордовское книжное изд-во, 1993. -98 с.

   4. ПетровВ.В.«Лесиегожизнь».-Москва,«Просвещение», 1986

   5. Новаяэнциклопедияшкольника.Издательство«Махаон»Москва 2006г.

   6. РохловВ., ТеримовА.,Петросова Р.Занимательнаяботаника:книгадля учащихся, учителей и родителей. Москва: АСТ ПРЕСС 1999г.

   7. СизоваР.И., СелимоваР.Ф.Учусьсоздаватьпроект:Рабочиететрадидля 5 класса - М.: Издательство РОСТ, 2013

   8. СизоваР.И.,СелимоваР.Ф.Учусьсоздаватьпроект:Методическоепособие для 5 класса - М.: Издательство РОСТ, 2013

   9. Япознаюмир.Орастениях.ДетскаяэнциклопедияМосква:АСТ2000г.

   10. интернет-сайтпогодыhttp://rp5.ru

   11. интернет-сайтпогодыhttp://pogoda.yandex.ru/arhangelsk

   12. интернет-сайтhttp://www.udec.ru/derevo/sosna-shishki.php

   13. интернет-

сайтhttp://www.fito.nnov.ru/pharmacopaea/strobili_piceae_abietis/

1. 14. интернет-сайтhttp://the-mostly.ru/misc/should_we_have_an_umbrella.html

   15. интернет-сайтhttp://www.clow.ru/a-

zemlja2/2180.htm ПознавательныйпорталЭнциклопедияостроении Земли

Приложение1.Народныеприметы,проверенные мною

В русской культуре сохранилось множество пословиц, поговорок и народных примет о погоде. Некоторые из них я проверил. Перечислю те, которые мною подтвердились, и попробую их раскрыть, используя научное объяснение.

1. «Черёмуха цветет - к холодам» После долгой зимы, в ожидании тепла, многие обращают внимание на цветение деревьев и кустарников, считая их признаками погожей весны. И порой возникает сильное удивление, почему холодно, когда цветёт черёмуха, разодетая в белоснежно-летний наряд. Причина в том, что именно в эту пору к нам часто вторгаются арктические воздушные массы с севера Скандинавии, поэтому и происходит похолодание во время цветения черёмухи.

2. «Чем обильнее роса, тем жарче будет завтрашний день». Любителям ранних прогулок знакома утренняя роса на траве. Освещенные первыми лучами солнца, маленькие капли утренней росы переливаются словно жемчужины. Мелкие капли росы, как правило, появляются на растениях ночью, когда температура окружающего воздуха резко падает. Ночью поверхность земли охлаждается, и когда влажный тёплый воздух соприкасается с охлаждённой поверхностью, водяные поры конденсируются, превращаясь в капли росы. По количеству росы можно понять, какой будет день. Если росы много - жди день ясный и солнечный, а если нет- пойдёт дождь.

3. «Осенний иней - к сухой солнечной погоде» На деревьях, траве и кустарниках с наступлениемхолодов встречается иней. Его искрящееся великолепиеи математическая точность узоров очаровывает нас своим совершенством, а поэтов и художников вдохновляет на создание прекрасных произведений. Происходит это по причине низких температур воздуха. С поверхности деревьев, листочков постоянно происходит испарение, и этот пар должен уйти в атмосферу, но не успевает, а сразу застывает, замерзает, поэтому и образуется на растениях тонкий слой кристаллического льда.

4. «Когдавидятрадугу,ждутперемены погоды»

По радуге можно смело предсказывать погоду. Достаточно запомнить несколько несложных правил:увидеть радугу вечером – к хорошей погоде;

• радугапоявиласьпоутру(но не позднееполудня)– кдождю;

• радугапоявиласьсдождёмиисчезлапослеегоокончания–кпогожим дням;

• еслидождь давнопрошёл,арадугавсёстоит–ненастьянеизбежать;

• сразунесколькорадугпоявилисьвовремядождя–небонепрояснитсяв течение нескольких дней.

5. Многие любят любоваться небом. Определение погоды по облакам - это не гадание, а совершенно точный прогноз погоды на несколько дней вперёд. Перистые облака, в виде тонких загнутых с одного края полос – когтевидные облака, особенно при их движении с запада на восток, предсказываюттёплую погоду, но с изморосью.

Слоистые облака внизу и середине неба, серого и светло-серого цвета приносят затяжной дождь.

Кучевые облака – спутники хорошей погоды.В природе облака являются для земли основным источником влаги, служат надёжной защитой в зимний период от переохлаждения, летом защищают от знойных, палящих лучей Солнца.

Состояние растений и поведение животных – также важные признаки, определяющие изменение погоды. Живые организмы очень чувствительны к изменениям атмосферы. Такая чувствительность вызвана инстинктом самосохранения. Приведу несколько проверенных мною примет из наблюдений за растениями. Перед наступлениемненастья растения принимают меры к самозащите. Народные приметы гласят:

«Еслиодуванчикзакрылсяднем,будет дождь»,

«Есликлеверскладываетсвоилисточкиисклоняетголовки,—эток ненастью»

«Еслиутромпчелынелетятвполе,аостаютсявулье,надождать ненастья»

Люди издавна считают пчёл живыми барометрами. Пчёлы умеют не только с утра, но иногда даже и накануне предвидеть дождь. Если предчувствуют наступление дождя, то сидят в улье, не отправляясь за взятком. Перед дождем пчелы обыкновенно летают до темноты, причем полет их неуверенный, как будто они не могут найти входа в свой улей. Авот раннее прекращение полёта пчёл вечером – примета, что хорошая погода сохранится и на следующий день.

Многие пчеловоды утверждают, что пчелы не только предчувствуют, какая погода будет на следующий день, но могут даже с осени предугадывать, какая будет зима - теплая или холодная, и в предвидении холодной зимы тщательно замазывают вход в улей.

Также люди давно заметили, что, когда ласточки летают довольно низко над землей, следует ожидать дождя. Появилась примета «Перед дождем ласточки летают очень низко», но существует научное объяснение: из-за насыщения воздуха водными каплями крылышки мошек тяжелеют, поэтому они не могут подниматься высоко от земли. В свою очередь, птицам приходится опускаться пониже, чтобы можно было достать корм.

Обобщениесказанного

Таким образом, внимательно наблюдая за природой, можно составить примерный прогноз погоды. Благодаря ветру, облакам и квакающим с вечера лягушкам, люди, занимающиеся сельским хозяйством, могут выбрать нужный день посева или сбора урожая, а также лишний раз не заниматься поливом, если грядёт предсказанный дождь. Выходя на улицу утром, могут вовремя взять зонт и уберечься от дневного дождя, всего лишь посмотрев из окнанаперистыеоблака,бегущиенавосток.Нуа есликто-топошел впоход, и по дороге увидел муравьёв бегущих в свой муравейник, а под ногами закрытые шишки, то у него будет достаточно времени найти нужное место и разбить лагерь, чтобы переждать грядущее ненастье.