Листопад: почему и для чего?

Штоколова Н.А. 1

1Муниципальное автономное образовательное учреждение средняя образовательная школа №4

Игнатенко И.С. 1

1Муниципальное автономное образовательное учреждение средняя образовательная школа №4

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника Свидетельство руководителя

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

Введение.

Листья падают, кружатся,

И на землю, и на крыши. С тихим шелестом ложатся. Тишиной природа дышит. Осень листья обрывает, Прежде, пёстрым крася цветом. А потом все вниз бросает. Да вот, как зовём мы это? (Коломейцев А.)

Я люблю осень. Это необыкновенное время года. Интересно наблюдать за изменениями в природе. Все деревья, кустарники и трава были яркие, зелёные, и вдруг замечаешь, что цвет зелени поменялся, поблек. А однажды утром, выглянув в окно, замечаешь, что на ясене, который растёт у дороги, листья стали жёлтые. Начинают менять окраску листья и на других деревьях. Какое разнообразие цветов: от ярко-жёлтого до тёмно бордового! А потом начинается листопад, время, которое называют «золотая осень природы». Деревья сбрасывают листья, образуя на земле пестрый ковёр. В безветренную погоду листья осыпаются с тихим шорохом, а когда поднимается ветер - разноцветные листья кружатся в воздухе. Наблюдая за происходящим явлением, возникает масса вопросов: почему листья меняют окраску?; почему они опадают с деревьев?; что происходит с опавшими листьями?

Гипотеза:Я предполагаю, что листья меняют окраску на деревьях и кустарниках, потому что, дерево заболело или они (листья) боятся холода.

Одним из видов работ осенью является уборка листьев с дорог, тротуаров, во дворах, в парках, а также в огородах и садах. Я наблюдала, как сначала опавшие листья собирают в большие кучи, а потом поджигают. Мне не давал покоя вопрос: «А правильно ли они делают?» Гипотеза : Я предполагаю, что и опавшие листья лесам, паркам, огородам зачем-то нужны. Листья - это часть природы, а в природе нет ничего лишнего, ненужного. И наверно, взрослые не совсем правы, сжигая опавшую листву.

На эти вопросы я постараюсь найти ответы, проводя свою работу.

Цель работы: изучить причины листопада и его биологическое значение.

Задачи следующие:

выяснить, почему листья осенью меняют окраску

рассмотреть причины листопада;

определить механизм опадания листьев;

узнать, что происходит с опавшими листьями.

Объект моего исследования – листопад. В работе применяли следующие методы исследования: теоретические (изучение и анализ литературы) и практические (экспериментальные).

1. Обзор литературы

1.1 Почему желтеют листья

Появление жёлтых листьев на деревьях – это означает, что в природе началась осень. Осенью день становится короче, меньше солнечного света и в листьях происходят удивительные превращения, листья начинают готовиться к опаданию.

Что же происходит в листьях?

В листьях находится особое веществохлорофилл¹, которое придаёт листьям зелёный цвет. Он помогает растениям использовать солнечный свет для производства питательных веществ – сахаров, необходимых растению для питания. Хлорофилл в растущем листе постоянно ночью разрушается и днём вновь образуется. Но это происходит только на свету. Когда световой день уменьшился, хлорофилл не успевает за день полностью восстановиться. Его становится меньше и меньше.[3,7 ]

В листе есть и другие вещества, которые называются – пигменты² . Пигменты каротиноиды (ксантофил и каротин) - придают листве жёлтый, оранжевый и коричневые цвета. Пигменты антоцианы - придают листве красный и багровый цвет.

Все эти пигменты присутствуют в листьях на протяжении всего сезона роста. В тёплое время года, то есть в сезон роста, хлорофилл непрерывно вырабатывается и распадается, в листьях его много и листья выглядят зелёными. По мере увеличения ночи осенью, выработка хлорофилла замедляется, затем полностью прекращается. При этом весь хлорофилл в листьях уничтожается. Из-за этого каротиноиды и антоцианы, присутствующие в листьях, становятся видимыми. Какой именно цвет появится на листьях после того, как в листве проявятся каротиноиды и антоцианы, во многом зависит от растения. Например, у дуба листва становится красной, коричневой или красно-коричневой; у ясеня и тополя –золотистой и жёлтой; у кизила – фиолетово-красной. А вот у ольхи и сирени листва будет опадать зелёной независимо от погоды. В их листьях, кроме хлорофилла, других красящих веществ нет.[ 2,4]

1.2 Как наступает листопад

Дереву никто не говорит, когда надо сбрасывать листву. У деревьев, как у всего живого, есть свои внутренние «часы». Листья перед листопадом стареют. Как стареют листья?

Уменьшаются процессы жизнедеятельности, в листья поступает меньше воды, но в них накапливаются ненужные и вредные вещества. Укоротившиеся осенние дни как бы поворачивают в растении невидимый переключатель. После 23 сентября (день осеннего равноденствия) световой день становится короче, температура воздуха становится ниже, случаются ночные заморозки. Зелёный цвет листвы заменяется жёлтым, из листьев все питательные вещества переходят в ствол. В листьях происходят изменения. Летом черешки листьев прочно прикреплены к веткам. А к осени, у основания листа образовался специальный пробковый слой. Он, как перегородка, отделил черешок от ветки. Только несколько тонких волоконцев соединяют черешок листа с веткой. Дунул ветерок, и листья падают.[ 2,3,4]

1.3 Зачем деревья сбрасывают листву

Во время листопада деревья сбрасывают листву. Есть три причины, из-за которых происходит это явление.

В нашем климате это происходит осенью, перед холодами, а в жарких странах - в период засухи. Значит, листопад помогает растениям приспособиться к выживанию в суровых условиях. Через устьица листьев деревья испаряют большое количество воды, а зимой её и так недостаточно. Зима для деревьев не только холодное, но и сухое время года. Теряя листья, деревья защищаются от «зимней засухи». Нет у деревьев листьев – нет и такого обильного испарения воды.[ 2,4]

Листопад нужен деревьям и в лечебных целях. Дерево втягивает вместе с водой из почвы различные минеральные соли, которые не полностью используются растением. Излишки накапливаются в листьях, как зола после топки печи. Дерево само себя бы отравило, если бы не опадали листья. В городах, где воздух загрязняется дымящими трубами заводов, мельчайшие частички сажи оседают на листьях, забивают устьица, мешают испарению. Деревьям в таких условиях приходится менять листья дважды за год.

Ещё листопад приспосабливает деревья к зиме. Он защищает тонкие хрупкие ветви деревьев от тяжести выпадающего зимой снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки. Когда листья все облетели, дереву не страшны зимние морозы и снежные бури.[ 2,6]

1.4 Значение опавших листьев в природе.

Под действием дождей, снега, солнца, а также благодаря работе определённых микроорганизмов они гниют, постепенно смешиваясь с землёй, образуют перегной. Получается, что опавшие листья - это ценное органическое и минеральное удобрение для тех же деревьев, с которых они упали.

Подстилка из листьев вместе с толстым слоем снега на протяжении всей зимы утепляет корни деревьев, служит для дерева одеялом, защищая их от мороза, сохраняет семена растений. Зимой жизнь растений продолжается. Если раскопать снег, то можно увидеть сквозь слежавшуюся листву небольшие ростки.[ 3.4]

Весной в толстом лиственном одеяле, как в губке, скапливается вода, которая постепенно поступает к корням деревьев и кустарников. Питательные вещества из перепревших листьев вновь поглощаются корнями.

Летом подстилка из листьев спасает почву от опасного уплотнения. Ведь почва должна быть рыхлой, богатой воздухом и влагой. Только тогда на ней будут расти растения.[ 7]

Опавшие листья становятся пищей для многочисленных микроорганизмов. В опавших листьях прячутся живые существа: различные насекомые, дождевые черви. Они истребляют различных вредителей растений и участвуют в процессах образования почвы.

Листопад способствует круговороту веществ в природе.[ 3,7]

2. Проведение исследования

Что придаёт листьям разную окраску? Для определения видов пигментов был проделан следующие опыты.

2.1. Опыт 1. Выделение из опавших листьев пигментов (Приложение I,II и III)

Оборудование и материалы: 3 баночки с крышками, спирт, опавшие листья жёлтого цвета (ясеня), красного цвета (скумпии) и зелёного цвета (сирени).

Ход работы: Измельчённые листья, каждого цвета отдельно сложили в баночки, залили спиртом и закрыли крышками. Через некоторое время спиртовый раствор в баночках стал в одной – зелёный, в другой – жёлтый, в третьей - красный.[ 1]

Вывод: изменение цвета спирта произошло потому, что пигменты растворяются в спирту. В баночке с листьями сирени – пигмент хлорофилл, в баночке с листьями ясеня в спиртовом растворе растворился пигмент ксантофилл, в баночке с листьями скумпии – пигмент антоциан.

2.2. Опыт 2. Разделение пигментов хлорофилла (Приложение IV)

Оборудование и материалы: пузырёк с выделенной спиртовой вытяжкой хлорофилла, пузырёк с бензином, пробирка.

Ход работы: налили в пробирку 3 мл вытяжки пигментов зелёного листа, добавили 1.5 мл бензина, 2-3 капли воды (чтобы спирт не смешивался с бензином). Пробирку закрыли и встряхнули и оставили на время.

В пробирке произошло разделение спирта и бензина. Нижний слой - спирт- будет жёлтого цвета, а верхний слой, бензин будет зелёный.[ 5]

Вывод: в спиртовой вытяжке зелёного листа содержатся все пигменты. При добавлении бензина хлорофилл растворился в нём, а другие пигменты остались в спиртовом растворе. Отделение хлорофилла от жёлтого пигмента основано на том, что он лучше растворяется в бензине, чем в спирте.

У нас остались пробирки со спиртовыми вытяжками из жёлтых и красных листьев. Мы решили проверить, что получится, если к ним добавить бензина. После встряхивания содержимое обеих пробирок разделилось: пигменты жёлтый и красный остались в спиртовом растворе, а бензин поднялся наверх.[5]

Вывод: жёлтый и красный пигменты не растворяются в бензине.

2.3. Опыт 3. Отчего листья падают.

Материалы: ветка вишни, сломанная ветром летоми дерево вишни в конце октября.

Ход работы: Листья на ветке, сломанной летом, уже давно засохли, легко крошились, но отрывались плохо. Оторвать лист с ветки дерева осенью не составило труда, а после первого заморозка листья сами стали опадать.

В месте соединения листа и стебля образуется особый пробковый слой. Он, как перегородка, отделяет черешок от ветки. Лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам. [3]

Вывод: листья опадают из-за того, что осенью в основании черешков листьев образовался пробковый слой, отделяющий их от ветви.

Что происходит с опавшими листьями, куда они деваются?

2.4. Опыт 4. Куда деваются опавшие листья (Приложение V)

Оборудование и материалы: стеклянная банка, земля, песок сухие листья, кусочек яблочной кожуры, вода.

Ход работы: В стеклянную банку засыпали поочерёдно землю и песок в несколько слоёв. Засыпали в стакан поверх земли сухие листья, кожуру яблока . Хорошо полили водой листья и землю, запустили туда несколько дождевых червей. Банку поставили в кладовую. [2]

Через неделю посмотрели результат. Земля и песок перемешались, листьев исчезли, яблочная кожура тоже.

Вывод: черви в банке несколько раз поднимались на поверхность за пищей. После таких перемещений земля и песок перемешались. Часть опавших листьев служат пищей подземным жителям, остальные сгнивают, превращаясь в перегной.

2.5.Народные приметы погоды по листопаду.[4,6,7]

Издавна люди вели наблюдения за осенними явлениями природы, характеризующих приближение зимы, — борьбу летнего тепла с зимним холодом, и старались угадать будущее по самым разнообразным приметам. Наблюдали за явлением листопада люди и вот что отметили:

- Упал с дерева один лист – жди осени.

- Если летом появятся на деревьях рано жёлтые листья – будет ранняя осень.

- Если осенью на не опавшие ещё листья упадёт снег – будет тяжело.

- Преждевременное опадание листьев – к ранней зиме.

- Поздний листопад — к суровой и продолжительной зиме. Раннее опадание листвы — к ранней зиме. Если листопад пройдет скоро, надо ожидать крутой зимы.

- Если с дерева лист не чисто спадет (то есть не вся листва опадет до снега) – к холодной зиме.

- Если на деревьях лист желтеет снизу, то ранний сев озимых хорош, если с верхних сучьев - хорош поздний сев озимых.

- Осиновые листья ложатся лицом вверх к студеной зиме, навыворот зима будет мягкая, а если на обе стороны и зима средняя будет.

- Если осенью листья берёзы начинают желтеть с верхушки, то следующая весна будет ранняя, а если снизу – то поздняя.

- Если листья опадут с берёзы и осины чисто – к лёгкому и урожайному году.

- Пока лист с вишнёвых деревьев не опал, сколько бы снегу не выпадать, оттепель его сгноит.

- Если много кизила будет холодная зима.

Хотите – верьте, хотите – проверьте.

Заключение

Изучив литературу по теме, я узнала, что листопад - это естественное опадание листьев у деревьев и кустарников, связанное с подготовкой растений к зиме. Явление природы листопад — очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона.

Листья имеют зелёный цвет из-за того, что зелёный хлорофилл, который легко разрушается, но летом быстро восстанавливается. Осенью из-за уменьшения солнечного света и понижения температуры хлорофилл разрушается, и появляются в листе желтые и красные оттенки других пигментов.

Дерево сбрасывает на зиму листву, чтобы не засохнуть от излишнего испарения. В листьях накопилось к осени много веществ, вредных для растения, поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условиемдля его нормальной жизни. К тому же листья зимой только бы повредили деревьям.

В конце лета в основании листового черешка образуется особый пробковый слой. Клетки этого слоя имеют гладкие стенки и легко отделяются друг от друга. К началу листопада связь между ними в каком-нибудь месте нарушается, и лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые быстро рвутся.

Опавшие листья имеют огромное значение в природе. Они гниют, постепенно смешиваясь с землей, образуют перегной. В толстом лиственном одеяле скапливается вода, которая поступает к корням деревьям и кустарников. Питательные вещества из перепревших листьев вновь поглощаются корнями. В опавших листьях прячутся живые существа, дождевые черви, которые участвуют в процессах образования почвы.

Сжигать листья нельзя. Огонь погубит насекомых, спрятавшихся в листве; может повредить корни молодых побегов в земле и превратит участок земли в чёрное пепелище, лишённое жизни. Кроме того, при горении в воздух поступают вредные вещества, из-за которых человеку становится трудно дышать. Листья принесут больше пользы, если превратятся в перегной , чем в виде золы. Если опавшие листья мешают, создают неряшливый вид улицы, двора или огорода, то, конечно, их необходимо убрать, но не сжечь, а сложить в компостную яму, где они через год превратятся в отличный перегной, который можно использовать при выращивании овощей или цветов. В условиях леса превращение листьев в перегной происходит естественным путём.

Моя первая гипотеза не подтвердилась. Листья цвет не меняют, просто они теряют свой зеленый цвет.

Моя вторая гипотеза подтвердилась - сжигать листья нельзя, это нарушение экологического равновесия и преступление перед природой и человеком.

В исследовательской работе мы использовались фотоматериалы по проведению опытов.

Использовать работу можно на уроках «Окружающий мир», биологии при изучении темы

«Листопад».

Новые слова, встречающиеся в работе:

1. Хлорофилл – органическое вещество зелёного цвета в листьях, помогает превратить солнечный свет и воду в питание для растений.

2. Пигменты – органические соединения, которые есть в клетках растений и окрашивающие их: каротин – оранжевый, ксантофилл – жёлтый, антоцианы – красный, фиолетовый.

Список литературы.

1.Батурицкая Н.В.,Фенчук Т.Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.- Мн.: Народная асвета. 1991.-208 с.: ил

2.Граубин Г. Р. Биология (Почемучкины опыты и эксперименты). –М.: АСТ,2016.-46 с.

3. Детская энциклопедия. Мир леса.- М.: Махаон, 2008.

4. Дитрих А., Юрмин. Г., Почемучка. Детская энциклопедия .- М.: Педагогика-пресс, - 1993

5. Физиология растений: лабораторные работы/ сост. Н.Н. Волченко, Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2012. 53 с.

6. http://awesomeworld.ru/prirodnye-yavleniya/listopad.html