XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение процесса фотосинтеза на свету и в темноте
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Живя в арктической зоне, когда зима длится от 7 до 9 месяцев в году и вокруг преобладает белый цвет, да ещё и световой день в зимние месяцы длится не более 5 часов, становиться немного грустно. Конечно хочется себя порадовать разнообразием красок и получить психологическую разгрузку. Для меня это- «Зимний сад». Чтобы разобраться как правильно заботиться о растениях нужно знать их физиологию. Главный жизненно важный процесс у растений это – фотосинтез. На моё настроение не очень хорошо влияют короткие зимние дни, а как же свет и темнота влияют на растения? С этим я разбиралась. Изучение этого процесса очень важно для человека. Растения играют большую роль на Земле. Без них существование на нашей планете было бы невозможным. Растения вырабатывают кислород, который нужен для дыхания как животным, так и людям (и самим растениям тоже). Растениями мы питаемся. Из большого количества диких растений производят лекарственные препараты, чтобы лечить опасные заболевания. Огромные леса помогают контролировать мировую погоду.
Актуальность
В процессе фотосинтеза из воды и углекислого газа под действием энергии света вырабатываются органические вещества, благодаря которым существует подавляющее большинство живых организмов. Прекратись фотосинтез, и планета станет почти безжизненной. Останутся только небольшое количество бактерий и связанных с ними организмов. Но у фотосинтеза есть уникальный побочный эффект – кислород
Гипотеза
Предположила, что кислород в зелёных растениях образуется не только на свету, но и в темноте.
Цель:
доказать опытным путём:
- что кислород синтезируется только на свету;
- что для питания растений нужны вода и углекислый газ;
- что в результате фотосинтеза образуется глюкоза и накапливается в растении в виде крахмала.
Задачи:
- измерить количество выделившегося кислорода в темновую фазу фотосинтеза;
- измерить количество выделившегося кислорода в световую фазу фотосинтеза;
- сравнить с показаниями нулевой точки;
- с помощью качественной реакции на углеводы определить наличие крахмала в растении;
- для фиксирования результатов использовать датчики цифровой лаборатории Releon Litе.
Объект исследования
- комнатные растения
Предмет исследования
- продукты фотосинтеза: неорганическое вещество кислород и органическое вещество крахмал.
Методы исследования
-
Наблюдение.
-
Регистрация результатов датчика цифровой лаборатории.
-
Биохимический.
Теоретическая значимость исследования заключается в повышении знаний в области физиологии растений благодаря зрительному восприятию информации учащимися 6х классов на уроках биологии.
Практическая значимость исследования может помочь учащимся, на наглядных демонстрационных примерах увидеть связь между органами и тканями растений. Что позволит формировать современную естественнонаучную картину мира и формировать представление о целостности природы.
Глава 1. Корневое питание растений
Ни для кого не секрет, что жизнь не может происходить без питания. Питание дает возможность расти, развиваться, размножаться. Это относится и к растениям. Для осуществления процесса питания, растениям необходимы – кислород, вода, свет, тепло. (Приложение рис.1) Как же происходит этот процесс питания у растений?
Как известно, растения имеют развитые корни, для всасывания воды из почвы. Корневая система у разных растений различается по своей мощности - чтобы это увидеть, достаточно сравнить корни, например, моркови и картофеля. Корни имеют множество ответвлений для получения большего количества воды. Капилляры в корнях и стволе растения служат для того, чтобы вода поднималась по ним, как в губке. Сама по себе вода, конечно очень нужна, но в ней растворено еще и множество минеральных веществ в виде различных солей. Это все – питательные вещества для растений, они поднимаются вверх по стволу к ветвям, листьям и другим органам дерева. Корни обеспечивают всё растение водой и минеральными солями. (Приложение рис.2)
Глава 2. Воздушное питание растений
Растворенные в воде, все эти вещества достигают листьев, в которых и происходит главное действие. В процессе воздушного питания листья поглощают через мельчайшие отверстия — устьица углекислый газ, кстати тот самый, который мы с вами выдыхаем. В зеленых листьях, на свету, из углекислого газа и воды образуется кислород и органическое вещество глюкоза. Кислород который образуется при воздушном питании растений выделяется в воздух, которым мы дышим. Органические вещества, которые образуются в листьях идут на питание всего растения, излишки органических веществ могут откладываться в корнях в виде крахмала. Этот процесс называется воздушное питание или фотосинтез. (Приложение рис.3)
Так происходит питание растений, которое состоит из почвенного и воздушного.
Глава 3. Практическая часть
Для подтверждения полученных теоретических знаний, провела исследования с растениями.
3.1. Как в растения поступает вода
Суть исследования. Растения добывают воду из почвы с помощью корневых волосков, трубочек-сосудов, идущих вдоль стебля от корней к листьям. Устройство этой системы, похоже у всех растений – от огромных деревьев до скромных маленьких. Чтобы убедиться в этом, я решила провести опыт с листьями пекинской капусты и посмотреть, как вода поднимается вверх по стеблю.
Ход исследования. Для эксперимента наполнила стаканы водой. Так как прозрачную воду в стаканах не очень хорошо видно, подкрасила её красителем. Далее листья капусты поместила в стакан с подкрашенной водой. (Приложение фото. 1)
Результаты исследования. Разумеется, лист сразу стал «пить» воду. После нескольких минут уже можно было увидеть слабый цвет красителя, который проходит внутри листа к кончикам, а через пару часовцветные прожилки уже очень хорошо виднелись на листьях, а ещё через 4 часа лист почти весь окрасился в яркий цвет красителя. (Приложение фото. 2)
Вывод. В растения поступает вода, через стебель к листьям по восходящим путям сосудам ксилемы.
3.2. Что происходит с растениями в темноте и на свету
Суть исследования. Растениям нужна энергия света. Он помогает растениям выделять кислород. Весь кислород на нашей планете был получен из растений. Но как это проверить? Имея датчики цифровой лаборатории Releon Lita, очень просто.
Ход исследования. Для эксперимента взяла комнатное растение спатифиллиум. Исследование проводила в два этапа, на свету и в темновую фазу. Перед началом эксперимента датчиком «Кислорода» цифровой лаборатории Releon Litе проверила концентрацию кислорода в атмосферном воздухе.
Чтобы ограничить контакт растения со светом поместила его в плотный пакет, не пропускающий лучи света на двое суток (Приложение фото 3). Выше указанным датчиком лаборатории Releon Litе проверила концентрацию кислорода.
На втором этапе поместила цветок в плотный прозрачный пакет, чтобы на растение попадал свет и ограничить от контакта с кислородом воздуха из вне (Приложение фото 4). Растение в течение 8 часов находилось на свету. Концентрацию кислорода так же проверила.
Результат исследования. Все данные измерения внесла в таблицу и сравнила их. Они оказались разными.
Таблица 1.
-
Время
Датчик кислорода. Независимый контроль
Датчик кислорода
Темновая фаза
Датчик кислорода
Световая фаза
0
20,7
19,9
21,4
0,5
20,7
19,9
21,4
1
20,7
19,8
21,4
1,5
20,8
19,8
21,4
2
20,8
19,8
21,4
2,5
20,8
19,8
21,4
3
20,8
19,7
21,4
3,5
20,7
19,7
21,4
4
20,7
19,7
21,4
4,5
20,7
19,7
21,4
5
20,7
19,7
21,4
5,5
20,7
19,6
21,4
6
20,6
19,6
21,4
6,5
20,6
19,6
21,4
7
20,7
19,6
21,4
7,5
20,7
19,6
21,4
8
20,8
19,6
21,4
8,5
20,8
19,5
21,4
9
20,8
19,5
21,4
9,5
20,8
19,5
21,4
10
20,8
19,4
21,4
Вывод. Полученные данные таблицы говорят о том, кислород выделяется только на свету. А в темноте растение только дышит, используя кислород. Поэтому его концентрация уменьшается.
-
-
Для чего растениям углекислый газ
-
Суть исследования. Выяснить, какие вещества ещё образуются растениями.
Ход исследования. Для эксперимента взяла клубень картофеля и плод спелого яблока. Разрезала их и на каждый капнула несколько капель йода.
Результат исследования. Картофель и яблоко окрасились в синий цвет (Приложение фото 5,6).
Вывод. Синяя окраска свидетельствует о наличии в клубне картофеля и яблоке органического вещества крахмала. С помощью йода мы провели качественную реакцию на наличие крахмала.
Заключение
Проведя исследования, я убедилась, что свет и вода необходимы растениям для процесса фотосинтеза, а это основа их питания и дыхания. Без света растение перестаёт синтезировать, так необходимый всем живым организмам кислород, что опровергает мою гипотезу. А углекислый газ служит для синтеза органического вещества глюкозы, которая запасается в плодах, стеблях, листьях в виде крахмала. Я твердо убеждена, что растения – это действительно продуценты или производители. Исчезнут они, и жизнь на Земле исчезнет. А спасет нас только «ЗЕЛЁНЫЙ ЛИСТ». Учёные уже сегодня с огорчением констатируют, что южная граница опустынивания - это проблема, которую сегодня уже надо решать.
Зная, что в темноте растения на выделяют кислород, а его потребляют и выделяют, как и человек углекислый газ, хочу порекомендовать не ставить в спальне много комнатных цветов. Иначе во время сна при закрытых окнах может быть тяжело дышать.
Список использованной литературы
-
Альбертис Б., Брей Д. и др. «Молекулярная биология клетки» В 3 тт.- М.: Мир, 1994.
-
Медведев С. С. «Физиология растений»- СПб,: СПбГУ, 2004. Сергеев И. И.
«История фотосинтеза». – М.: Наука, 1989. Пчелов А. М. «Природа и ее жизнь». – Л.: Жизнь, 1990.
-
Холл Д., Рао К. «Фотосинтез»: Пер. с англ.- М.: Мир, 1983. под ред. проф. Ермакова И. П. «Физиология растений» - М.: Академия, 2007.
-
Чернавская Н. М., Чернавский Д. С. «Туннельный транспорт электронов в фотосинтезе». – М., 1977.
Приложение
(Рис.1) Воздушное и почвенное питание
(Рис.2) Полученные из почвы вода и минеральные соли
(Рис.3) Фотосинтез
Почвенное питание (фото 1,2)
Темновая фаза фотосинтеза (фото 3)
Световая фаза фотосинтеза (фото 4)
Качественная реакция крахмала на йод (фото 5,6,7)