XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изменение массы Земли из-за роста живых организмов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ростовский М.И. 1

---

1АНОО "Школа №1 ст. Новотитаровская"

Барковская Н.А. 1

---

1АНОО "Школа №1 ст. Новотитаровская"

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Ничто не появляется из ничего и, соответственно,

ничто не исчезает бесследно".

М.В.Ломоносов.

Ведение

Это знаменитая цитата великого русского ученого Ломоносова Михаила Васильевича.

Наблюдая за живой природой, я обратил внимание, что в природе нет ничего неизменного. А именно, растения непрерывно растут, на пустом после зимы огороде вырастают овощи, из персиковой косточки вырастает целое дерево. Совсем недавно у нас была одна собака, а через время она родила 8 щенков. И я задумался, ведь каждый живой организм имеет свой вес. Все живое растет и размножается, и вес соответственно увеличивается. А если посмотреть на все это в масштабах планеты Земля, то на первый взгляд, вывод очевиден: масса планеты увеличивается с каждым днем, ведь мы составляющая нашей планеты, ее биомасса.

Гипотеза – предположим, что масса Земли увеличивается с появлением новых обитателей.

Цель проекта: узнать изменяется ли масса Земли из-за роста и размножения живых организмов

Задачи:

1. Разобраться в строении планеты Земля.

2. Узнать что такое масса, вес, и биомасса.

3. Изучить строение почвы.

4. Провести ряд исследований по изменению массы живых организмов.

Предмет исследования: масса Земли.

Объект исследования: биомасса.

Вес и масса

Вес и массу часто считают одним и тем же, но это не так. Масса определяется молекулами, из которых состоит тело, а вес это сила, с которой тело действует на землю или другую опору. Тела могут иметь одинаковую массу, но разный вес в зависимости от условий.

Человек, массой 40 кг на поверхность солнца давил бы так, как если бы весел больше тонны.

Рисунок 1. Вес и масса

Масса тела отображает, как оно сопротивляется изменению скорости и как сильно притягивается к Земле. Чем больше масса тела, тем меньше изменяется его скорость при воздействии на него. ¹

Вес — сила, с которой тело действует на опору (или подвес, или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести ²

Масса - это свойства тела изменять свою скорость, в следствии взаимодействия.

Вес - сила, с которой тело давит на опору, которая зависит от гравитации.

Масса тела – это постоянная величина, а вес меняется.

Масса измеряется в килограммах, а вес в ньютонах.

Массу измеряют на весах, а вес динамометром.

Как взвешивали землю?

Масса Земли составляет примерно 6 000 000 000 000 000 000 000 000 кг (6 сикстиллионов тонн). Ученые рассчитали эту цифру исходя из силы земного притяжения.

В 1687 году Исаак Ньютон опубликовал «Математические начала натуральной философии». В этом труде среди прочих открытий содержался закон всемирного тяготения. Массу Земли можно вычислить из этого закона, если знать ее диаметр, ускорение свободного падения и гравитационную постоянную.

Диаметр земного шара довольно точно определили еще астрономы арабоязычного Востока в X–XI вв. Христиан Гюйгенс, измеривший ускорение свободного падения, опубликовал свои результаты в 1673 году. В 1797–1798 гг. Генри Кавендиш впервые измерил силу притяжения между двумя телами известной массы, а с ней и гравитационную постоянную. Тем самым физик получил возможность «взвесить» земной шар.

В те времена не существовало общепринятых единиц массы, поэтому Кавендиш не стал вычислять массу Земли в абсолютных цифрах. Он представил свой результат следующим образом: средняя плотность Земли в 5,48 раза больше плотности воды. Это значение довольно близко к современному.

Внутреннее строение Земли

Рисунок 2. Строение Земли

Если мы мысленно разрежем нашу землю пополам, то увидим, что она похожа на огромный слоеный пирог. В самом центре планеты находится ядро, которое состоит из двух частей: внутренней и внешней. Внутреннее ядро очень твердое и содержит большое количество железа, а внешнее состоит из раскаленного железа.

Ядро окружено вязкой мантией, которая представляет собой смесь мягких расплавленных пород и составляет основную массу всей планеты – около 67%.

Поверхность земли покрывает земная кора, состоящая из нескольких целостных блоков – тектонических плит, на которых расположены моря, океаны и материки. Эти плиты находятся в постоянном движении, вызывая землетрясения, извержения вулканов, образование океанических впадин и высоких гор.

Верхний слой мантии и земная кора образуют твердую оболочку – литосферу.

Почва и ее состав

Верхнюю часть земной коры составляет почва, в которой обитают многие животные и практически все растения. Она представляет собой плодородный (то есть пригодный для выращивания сельскохозяйственных культур) слой Земли, который состоит из очень мелких камешков, а также останков животных и растений.

Давным-давно всю нашу планету покрывали лишь одни высокие горы. Постепенно под воздействием ветров, дождей, сильных морозов и палящих солнечных лучей они разрушались, превращаясь в крошечные камни. Потом они смешались с самыми разными питательными веществами – останками погибших живых существ, которые подверглись деятельности мельчайших микроорганизмов – бактерий. В результате их «работы» и образовался на Земле самый верхний плодородный слой – почва. ³

Почва — это внешний рыхлый слой поверхности Земли. Она есть везде, от арктических широт до тропиков, но толщина ее слоя разная — от 2–3 см в пустынях до 2 м в лесостепях. Выделяют две категории компонентов почвы — биотические и абиотические, то есть живые и неживые. Из чего состоит почва? Почву составляют минеральные вещества, гумус, микроорганизмы, вода и воздух. Неорганические вещества (минералы) составляют в почве 40–45%. Доля органики (гумуса) в почве — в среднем 5%. Воды и воздуха равные доли — по 25%.

Биомасса

Биома́сса (или вес биоматéрии) — совокупная масса растительных, животных и прочих организмов, присутствующих в экосистеме определённого размера или уровня. Различают фитомасса, зоомасса, микробомасса и прочие.

Биомасса на планете Земля составляет 2420 миллиардов тонн⁴

Состав биомассы Земли примерно таков:

Организмы континентальной части:

• зеленые растения — 2400 млрд тонн (99,3 %)

• прочие организмы — 20 млрд тонн (0,7 %).

Организмы океанов:

• зеленые растения — 0,2 млрд тонн (6,3 %)

• прочие организмы — 3 млрд тонн (93,7 %).

Подземные организмы:

• животные, грибы и микроорганизмы — 23 млрд тонн (от 15 до 31 млрд тонн)

Таким образом, большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах Земли. На суше преобладает фитомасса растений, а в океанах и под поверхностью земли зоомасса животных и микроорганизмов.

Однако скорость прироста биомассы намного больше в океанах.

Если рассмотреть прирост биомассы к уже имеющей массе, то получаются такие показатели:

• древесная растительность лесов — 1,8 %

• растительность лугов, степей, пашни — 67 %

• комплекс растений озёр и рек — 1400 %

• морской фитопланктон — 1500 %.

Наблюдение за изменением массы растений и животных

Исходя из изучения теоретической части, я решил провести эксперимент по изменению биомассы. Для этого, я провел ряд исследований:

1. Изменение массы животных, а именно богомолов и птиц развивающихся в яйце.

2. Изменение массы растений с почвой и без.

Так как, коконов богомола я нашел в достаточном количестве, исследования я решил проводить на них.

Итак, мною были взяты коконы богомола, и я наблюдал за изменением их массы.

30 апреля, коконы богомолов с тарой весят 466 гр.

Рисунок 3. Взвешивание коконов богомолов

23 мая, богомолы начали вылупляться, масса с вылупившимися особями 466 гр.

Рисунок 4. Взвешивание вылупившихся богомолов

У моей бабушки есть куры, и я имел возможность понаблюдать за изменением массы развивающихся в яйце цыплят.

19 апреля, я пронумеровал 9 яиц, и взвесил каждое.

Рисунок 5. Взвешивание яиц

Далее я наблюдал за изменением массы яиц. Повторные взвешивания были сделаны 29 апреля и 07 мая.

29 апреля, два образца, с номерами 1 и 7, были испорчены, и за ними я не смог продолжить наблюдение.

09 мая начали вылупляться птенцы, которых я так же взвесил.

Образец под номером 3, не вылупился.

Рисунок 6. Взвешивание вылупившихся цыплят

Таблица 1. Изменение массы яиц

Анализирую получившиеся у меня данные, я заметил, что масса яиц, по мере развития птенца уменьшается. Сделав несложные математические расчеты, я получил, что средняя потеря массы яйца составляет 0,6 гр. в день. Могу сделать предположение, что через поры в яйце происходит потеря жидкости. Подтверждение этому, я нашел в интернете. Яичная скорлупа пористая, и влага испаряется в процессе инкубации.

Итак, данное исследование мне позволяет сделать вывод, что масса животного в яйце не увеличивается с ростом и развитием птенца.

И для полного убеждения, провожу исследование с растениями.

29 августа, я взял контейнер с грунтом, поместил в него 50 гр. семян, и полил 200 гр. воды.

Общая масса контейнера получилась 750 гр.

Рисунок 7. Взвешивание контейнера с семенами 01 сентября

Далее, я стал делать замеры массы контейнера каждый день. Данные измерений заносил в таблицу. Из-за образовании плесени, я был вынужден приоткрыть крышку, в результате чего жидкость испарялась, и масса контейнера уменьшалась.

Рисунок 8. Взвешивание контейнера 02 сентября

Рисунок 9. Взвешивание контейнера 04 сентября

Также 04 сентября я взвесил стебли.

Рисунок 10. Взвешивание стеблей

Масса стеблей составила 115 гр, и это без учета корней и не проросших семян, а так же остатков оболочек семян. Таким образом, масса только верхней части растений увеличилась более чем в 2 раза.

Данные своих измерений я представляю в таблице.

Таблица 2. Изменение массы растений с грунтом

Чтобы убедиться, на сколько изменяется масса проросших растений в герметичных условиях, я провел эксперимент с растениями высаженными без грунта.

04 сентября я разместил в контейнер с тканью 50 гр. семян, залил их 100 гр. воды. Общая масса контейнера составила 304 гр.

Рисунок 11. Посадка растений без грунта

Наблюдение я проводил до 12 сентября.

Ежедневно производил измерения с фиксацией данных в таблице.

Таблица 3. Изменение массы растений без грунта

Как видно из таблице масса не изменилась.

По окончании эксперимента, я взвесил проросшие семена, их масса составила 105гр. , масса влажной ткани составила 53 гр. Вес пустого контейнера составляет 146 гр.

Рисунок 12. Взвешивание проросших семян

Получатся, что семена впитали 55 гр воды, за счет этого проросли, но масса всего контейнера осталось неизменной.

Заключение

Мы все в подлунном мире гости,

Наш путь небесный, неземной.

Наверное, продлится после,

За той, невидимой чертой.

И, может быть, в земном пределе,

Средь лета или средь зимы,

В счастливом, новом, мирном теле

Однажды повторимся мы.

Ольга Мискевич.

Из проведенного мною исследования, смело могу делать вывод, что масса нашей планеты не меняется от роста и размножения живых организмов. Каждый организм для своего роста использует вещества имеющиеся на земле. Будущая мама ест продукты и пьет жидкости. Ее организм преобразует эти вещества для роста новой жизни. Погибшие животные и растения становятся едой для микроорганизмов, в результате чего образуется почва, на которой вырастают растения, которые в свою очередь становятся пищей для травоядных животных, а они пищей для хищных.

Таким образом на земле никуда ничего не девается. Если растет одно. то убывает другое.

Вы спросите, а что это открытие дало? Я узнал, что масса Земли не меняется из-за роста и размножения организмов, она постоянна. Можно не переживать, нам не придется приспосабливаться хотя бы к этому!

И все же, как совершенна наша планета!

Список используемых источников и литературы

1.https://ru.wikipedia.org/wiki/Масса

2. Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 262. — 707 с. — 100 000 экз.

3. Соколова Л. Земля и космос: Энциклопедия для детей младшего и среднего школьного возраста/ Л. Соколова. – Ростов-на-Дону: Издательский дом «Проф-Пресс», 2017. – 96 с., серия «100 вопросов и ответов»

4.§ 45. Биосфера и её структура — Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса