V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
СИЛА ЖИЗНИ или как росток пробивается сквозь асфальт
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Наверное, каждый видел чудо, как сквозь асфальт пробивается нежный росток травы или молодого деревца. Это удивительное явление можно наблюдать на каждом шагу. Как слабая травинка пробивается сквозь асфальт? Какой силой должно обладать растение, чтобы это сделать? На эти вопросы мы попытались ответить в данной работе.
Актуальность. Люди изменили мир бесповоротно, сильно потеснив живую природу. С каждым днем все больше растений исчезают из городов, задавленные асфальтом, зданиями, механизмами. Удивительно, как хрупкие ростки находят мельчайшие дырочки в бетоне, трещины в асфальте, чтобы прорасти сквозь них и еще раз увидеть свет. Природа, ревниво охраняющая от человека свои маленькие и большие тайны, настолько необъятна и многообразна, что понять ее до конца невозможно. Во все времена она служила и будет вечно служить источником все новых и новых удивительных открытий. Мы считаем, что данная работа станет напоминанием о ценности живой природы.
Начиная работу, мы выдвинули следующие гипотезы:
предположим, что росток может разрушить асфальт;
возможно, асфальт трескается по каким-то причинам, а растения прорастают сквозь готовую трещину.
Цель нашей работы:выяснить, действительно ли росток имеет силу, которая способна разрушить асфальт.
Для достижения цели были поставлены задачи:
изучить характеристику царства растений;
узнать об условиях, которые влияют на рост и развитие растений;
уточнить информацию о способах распространения и прорастания растений;
опытным путем установить, какая сила помогает ростку разрушить асфальт.
Для решения поставленных задач были определены методы исследования:
- теоретический - изучение информации в сети Интернет, справочной литературе по выбранной теме;
- практический - наблюдение и беседа;
- экспериментальный - проведение опытов;
- обобщение результатов, выводы.
Объект исследования: растение.
Предмет исследования: сила, которая помогает растению разрушить асфальт.
Глава 1. Теоретическая часть
Общая характеристика царства растений
Из книг мы выяснили, что растения появились на Земле около 400 млн. лет назад. Сегодня на нашей планете их около 400 000 видов. Растения встречаются и в Антарктиде, и высоко в горах, и в глубинах океанов, куда проникает луч света, и в безводных пустынях.
К царству Растения относят живые организмы, клетки которых способны к фотосинтезу. Фотосинтез очень важен для всей живой природы. В процессе фотосинтеза образуются органические вещества, которые служат пищей для всех организмов на Земле. Также в процессе фотосинтеза образуется кислород, который необходим для дыхания. Другими общими признаками для растений являются следующие: прикрепленный образ жизни, рост в течение всей жизни, наличие у растительных клеток плотной клеточной стенки.
У большинства растений имеются следующие органы: корни, стебли, листья, цветки и плоды. Растения могут размножаться при помощи спор, семян и вегетативных органов (черенками, отводками, корневыми отпрысками и т. п.).
Очевидно, что царство растений — это целый огромный мир со своим строением, развитием и законами жизни.
Условия, которые влияют на рост и развитие растений
На уроках окружающего мира мы узнали, что растения состоят из клеток, а для роста и развития растения необходимы вода, воздух, свет и тепло.
Растению нужен воздух. Как все живое, семя дышит кислородом. Без доступа воздуха растение погибнет. Из воздуха растения получают углекислый газ необходимый им для жизнедеятельности — он является единственным источником углеродного питания.
Влажность не только почвы, но и воздуха необходима растению на протяжении всей его жизни. Прежде всего, вода вместе с теплом пробуждает семя к жизни. В каждом семени есть запас питательных веществ. Но семена могут использовать только растворенные в воде питательные вещества. Поэтому когда семена попадают во влажную среду, питательные вещества растворяются в воде и дают семени силы для роста.
Основной источник света — солнце. Только на свету растения создают из воды и углекислого газа воздуха сложные органические соединения. Русский ученый К. А. Тимирязев назвал зеленых обитателей планеты «посредниками между небом и землей». Ученый подразумевал процесс образования в зеленых клетках сахара и крахмала — фотосинтез.
Тепло также необходимо для жизни растений. При понижении температуры до одного градуса мороза замирают почти все жизненные процессы в организме растений — дыхание, рост, размножение и другие. Весной, когда температура повышается, вновь усиливается деятельность органов растений.
Изучив литературу, мы пришли к выводу, что отсутствие хотя бы одного внешнего фактора: тепла, света, влаги или воздуха очень сильно влияют на рост и развитие растений. Только при наличии всех приведённых выше условий возможно полноценное развитие растений.
Способы распространения и прорастания растений
Распространение растений по земной поверхности совершается различным образом. Растения, как было сказано выше, размножаются отводками, корневищами, корнями, клубнями, луковицами, спорами и семенами: ветер, речные и морские течения, животные и человек принимают участие в распространении этих органов.
Из вышесказанного следует, что семена могут прорасти, попав на заасфальтированный участок дороги различными способами:
С помощью ветра. Так размножается одуванчик, тополь, клен, подорожник. На обочинах дорог всегда достаточно пыли — ее хватает, чтобы там поселился кустик какого-то небольшого растения.
Зацепившись за шерсть животных, перья птиц или одежду людей, вместе с грязью на шинах машин и т. д. (например, колючие соцветия лопуха).
Также следует отметить, что семена могут пробить асфальт и снизу, если:
Растение размножается с помощью корневищ (пырей, молочай лозный, подорожник).
Семена попали под асфальтовое покрытие во время ремонта дороги, тем более, если они обладают способностью «консервироваться» и всходить через несколько лет после того, как их накрыл асфальт.
Из беседы с сотрудником ботанического сада БелГУ мы еще раз убедились в том,что существует два способа, которыми прорастают семена: надземный и подземный. Надземный - это когда семя находится на поверхности земли и пускает в нее свои корешки. Подземный - это когда семя, чтобы прорасти, должно быть погружено в почву.
Таким образом, существует много способов, обеспечивающих размножение и распространение растений по нашей планете.
Глава 2. Практическая часть
Чтобы установить, действительно ли росток имеет силу, которая способна разрушить асфальт, мы провели серию опытов.
Опыт 1.
Цель: выяснить, какое количество влаги впитывают прорастающие семенами.
В предыдущей главе мы выяснили, чтобы семена начали прорастать, им нужна вода. Семена впитывают воду и набухают, то есть увеличиваются в объеме. Это можно увидеть из результатов опыта, занесенных в таблицу.
|
Значения средних арифметических диаметра сухих семян (рис. 1) |
Значения средних арифметических диаметра набухших семян (рис. 2) |
|
6 см |
8 см 5 мм |
Рис. 1
Рис. 2
Вывод:диаметр набухшего семени по сравнению с сухим увеличился. Затягивание воды из влажной среды (почвы) внутрь сухого семена или клеток ростка называется осмосом. В результате в клетках возникает давление.
Нас заинтересовал вопрос, велика ли сила давления набухающих семян? Опыт 2.
Цель: выяснить силу набухающих семян.
Чтобы найти ответ на этот вопрос, насыпали в тканевый мешочек семена гороха, крепко завязали его и опустили в стакан с водой. Через несколько дней обнаружили, что мешочек не выдержал давления семян — он лопнул (рис.3). Также набухающие семена разорвали и стеклянную колбу (рис.4), а гипс – треснул (рис.5).
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Вывод:полученные результаты говорят о том, что сила давления набухающих семян велика.
Но мы подумали, что одного опыта недостаточно и провели еще один опыт, чтобы проверить наши выводы и выяснить, какую тяжесть может поднять росток.
Опыт 3.
Цель: выяснить силу ростка.
В пластиковые стаканчики посадили семена подсолнечника, накрыли землю картонным кружком (рис. 6), но во втором стаканчике сверху положили груз.Через несколько дней увидели, что росток с легкостью приподнял картон (рис.7), но и камень тоже постепенно приподнимался (рис.8).
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 6
Сделаем вывод, вначале семена активно поглощают воду, набухают и начинают прорастать. В клетках проростков возникает огромное давление. В ботанике это называют тургор (в переводе с латинского "вздутие", "наполнение"). Это давление и позволяет ростку преодолевать на пути все препятствия.
Тургорное давление у растений можно наблюдать, проведя следующий опыт.
Опыт 4.
Цель: наблюдать тургорное давление у растений.
Если некоторое время не поливать какое-нибудь из комнатных растений с травянистыми листьями, то вскоре можно увидеть, как листья его станут вялыми, стебель поникнет (рис.9). Через некоторое время после полива оно напитается водою и снова станет крепким и упругим (рис.10,11).
Рис. 11
Рис. 9
Рис. 10
Таким образом, тургор — это показатель состояния водного режима растений.
Теперь мы знаем достаточно, чтобы понять, как растение проходит сквозь асфальт. И можем смоделировать этот процесс. Для этого понадобится простая (рис. 12) и заостренная с одного конца (рис.13) палки и кусок пенопласта.
Рис. 12
Рис. 13
Вывод. Оказывается, протыкать пенопласт острой палкой значительно легче! Острый конец раздвигает частички пенопласта сначала совсем на чуть-чуть, делая в нем микротрещину. А чем дальше проходит палка, тем больше она распирает эту трещину.
Семена часто хитрят, используя различные способы, чтобы быстрее прорасти и крепче ухватиться за землю. Проросток кукурузы, например, пробивает землю плотно свёрнутыми, наподобие шила, листочками. Бобовые прорастают, согнувшись пополам, будто хотят удвоить силу стебля. А росток клещевины даже образует петлю, чтобы поднять комок земли «над головой».
Вывод, который мы сделали, следующий: росток - находя в камне или асфальте «слабые места», начинает давить на них, раздвигая их сначала немного. Но потом растение становится толще, а трещина - шире.
Интересно и то, что тургорное давление прорастающих семян в древности использовали в технических целях: когда нужно было отделить от скалы каменную глыбу, в расщелину насыпали горох и заливали его водой. Также известно использование деревянных клиньев. Один из таких забивали в камень и поливали водой, пока не разбухнет. Мокрое дерево давило с такой силой, что просто разрывало породу. Так же ломает камни и росток, который стремится вырваться из-под земли.
Откуда же берутся «слабые места» на асфальте? Оказывается, в результате перепада температуры воздуха асфальт то расширяется, то сжимается, и в нем образуются трещины. Зимой эти трещины расширяет лед, постепенно раздвигая их. Ветер и вода заносят в трещины семена растений. На асфальте вырастают пучки трав, кусты и даже деревца. Корни их, разрастаясь, еще больше расширяют трещины.Такие примеры можно наблюдать и в природных условиях. Например, растения, растущие на скалах.
Таким образом, в ходе работы выдвинутые гипотезы подтвердились. Ростки могут расти в готовых трещинах и делать новые, чтобы расти.
Заключение
Проводя исследование, мы достигли цели и выполнили все поставленные задачи, расширили свой кругозор в области прорастания семян и его взаимосвязей с окружающей средой.
Исходя из вышеизложенного, опираясь на результаты проведенных нами исследований мы сделали следующие выводы:
в клетках проростков возникает огромное давление - тургор, которое и позволяет им преодолевать толщу земли, а если необходимо, то и разрушить асфальт;
растения могут прорастать сквозь готовую трещину в асфальте, может также прорастать в небольшом количестве почвы на асфальте, а затем разрушать своими корнями асфальт;
у растений есть разные способы, которые помогают им преодолевать препятствия.
Однако и трава не всесильна, против пластика она бессильна. Ученые доказали, что пластиковая бутылка разлагается – до 1000 лет. Это огромная проблема современности. Взрослые должны приучать своих детей с малых лет бережно относиться к природе и сами быть для них примером.
Список использованной литературы
Денисова Г.А. Удивительный мир растений Пособие для учащихся. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 1981. — 127 с.: ил.
Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.—Мн.: Нар. асвета, 1991.—208 с.: ил.
Веччионе, Глен. Сделай сам. 100 самых интересных самостоятельных научных проектов. - Издательство: М.: АСТ, 2004. – 192 с.: ил.
Интернет ресурсы
Влияние внешних условий на рост растений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.valleyflora.ru/vliyaniye-vneshnikh-usloviy-na-rost-rasteniy.html
Мир растений. Как росток пробивает асфальт? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://xvastunishka.us/blog/43636794362/MIR-RASTENIY_.-Kak-rostok-probivayet-asfalt