V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние природы воды на прорастание семян фасоли
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Вода – самое распространённое и удивительное вещество на нашей планете. Мы привыкли к воде, как привыкают к самым обычным явлениям – ведь она всегда с нами: в быту, на работе, в школе, в природе. Значение воды очень велико в природе и быту человека: без неё невозможны процессы, происходящие в организмах растений, животных и человека, от неё зависит наполняемость рек, морей, океанов, а следовательно , весь круговорот элементов в природе. Широкая распространённость воды породила представление о ней как о весьма простом веществе. Но это совершенно неправильно.
Вода – необыкновенное вещество. О воде, знакомой человеку с колыбели, написаны бесчисленные книги; учёные и сейчас продолжают изучать её свойства. И, тем не менее, трудно найти другое вещество, в котором было бы спрятано столько труднообъяснимых качеств.
Проблема охраны воды в современном мире крайне обострилась, причиной тому послужило неразумное использование водного пространства человеком (например, утилизация различных отходов).Меня заинтересовал вопрос: одинаково ли влияют различные типы воды на живые организмы. Это определило тему моей исследовательской работы: «Влияние природы воды на прорастание семян фасоли». Я считаю, что данная проблема актуальна, так как позволяет выяснить влияние воды различной природы на жизнедеятельность живых организмов.
Выращивание растений из семян - очень увлекательный процесс. Наблюдение за всеми фазами развития растения от прорастания семечка до появления первых цветов или плодов - волшебство природы в действии. Требуется много времени и терпения, прежде чем вырастет полноценное растение. Семя попало на тот клочок почвы, где ему суждено прорасти и дать начало новой жизни - новому растению, на котором вновь распустятся цветы и вновь созреют семена. Как же из крохотных, порой размерами менее 1 мм семян, вырастают большие деревья, кустарники, травянистые растения.
Объект исследования: фасоль обыкновенная.
Предмет исследования: вода различной природы и ее влияние на живые организмы.
Гипотеза проекта: если вода так важна для живых организмов, то одинаково ли влияние на них вод различной природы.
Цель работы: изучить влияние различных видов воды на прорастание и рост семян фасоли.
Для решения поставленной цели я выделила следующие задачи:
1. Изучить литературу по данной проблеме.
2. Подобрать объект исследования и методику работы с ним.
3. Отобрать образцы различной природы для проведения эксперимента
4. Выяснить влияние воды на растительный объект (фасоль обыкновенную)
5. Оформить результаты исследования.
Методы исследования:
- анализ источников информации;
- практические опыты;
- наблюдения и описание;
- обобщение полученных данных.
Глава 1 Значение воды для живых организмов. Характеристика свойств воды.
1.1 Физические свойства воды.
Вода - эта бесцветная и безвкусная жидкость, не имеющая запаха, но обладает совершенно уникальной способностью образовывать необыкновенную прочную поверхностную пленку.
Вода, как все вещества в природе, при охлаждении от +1000C до +40C уменьшается в объеме. При дальнейшем охлаждении до 00C ее объем увеличивается. Такое свойство типично только для воды. Ученые объясняют это тем, что при понижении температуры от 40C до 00C происходит перестройка ее внутренней структуры, жидкость превращается в лед, т.е. в кристалл, где молекулы образуют своеобразную решетку. При замерзании объем воды возрастает примерно на 11%. В связи с этим ее замерзание в замкнутом пространстве приводит к возникновению избыточного давления.
Этим объясняют разрушительную силу замерзающей воды в замкнутых пустотах, трещинах горных пород, откалывающую подчас многотонные глыбы и дробящую их в дальнейшем на мелкие осколки. С увеличением давления температура замерзания воды уменьшается. Эта зависимость у воды аномальна: у других веществ, наоборот, с ростом давления температура замерзания повышается. Подобная аномалия воды очень важна. Даже без учета растворенных в ней солей вода на больших глубинах не замерзает, причем при температуре -30C это не случается даже на глубине
около 4 тыс. м. Так как максимальная плотность воды наблюдается при 40C, то лед оказывается легче воды и поэтому плавает на ее поверхности. Если бы этого не происходило, то водоемы и водотоки промерзали бы зимой до самого дна, что было бы катастрофой для всего живого в них.
Являясь хорошим растворителем. Благодаря этому свойству, живые организмы получают питательные важнейшие вещества в растворах в малоизмененном виде.
В воде могут растворяться твердые, жидкие и газообразные вещества.
В естественных условиях практически невозможно представить чистую воду. Она всюду обогащена примесями различных веществ. Дождевая вода имеет примеси веществ, находящихся в атмосфере. В воздухе над морями и океанами содержатся соли, характерные для морской океанической воды. Вода рек и озер обогащена частицами поверхностной почвы и горных пород. Помимо природной воды, находящейся в минеральных источниках, родниках, колодцах, ручьях, существует вода кипяченая.
1.2 Характеристика видов воды.
Кипячёная вода – вода, подвергнутая кипячению, но уже остывшая.
Кипячёная водопроводная вода применяется как питьевая. При кипячении из жёсткой воды выпадают в осадок соли, образуя накипь, а также погибают (точнее впадают в безвредную для человека фазу) практически все микробы. Кипячение сопровождается обильным выделение пара. Для воды при нормальном давлении в одну атмосферу необходимая для кипения температура составляет 100˚С. В кипячёной воде содержится незначительное количество кислорода, необходимого для жизнедеятельности всех организмов.
Родниковая вода — это грунтовые и подземные воды, которые выходят на поверхность. По сути, такая вода мало чем отличается от колодезной, и для того чтобы называться родниковой, она должна иметь естественный
выход на поверхность.
Можно назвать несколько фактов, почему родниковая вода полезна . Во-первых, это вода естественной фильтрации, сохранившая все свои полезные природные качества, свойства и структуру. Во-вторых, она не подвергается обеззараживанию хлором, её не озонируют, не добавляют искусственные микроэлементы и другие добавки. Родниковая вода насыщена кислородом. В-третьих, ключевая вода – это «живая вода», её не нужно кипятить.Свою воду для опыта я брал из родника села Октябрьская Готня Борисовского района.
Минеральная вода
«Майская хрустальная» негазированная - это вода добытая из скважины № 536, расположенной в 5 км к югу от и. Майский Белгородской области; имеет глубину 640 м. Территория у скважины обеспечивает зону санитарной ( горно-санитарной) охраны, вода их скважины № 536 соответствует требованиям ГОСТ 2874-82, СанПиН 2.1.4.559.-96, СанПиН 2.1.4.554.-96; относится а природным столовым водам, предназначенным для питья и приготовлении пищи; подлежит промышленному разливу под названием «Майская хрустальная». Результаты физико-химических и радиобиологических анализов говорят о том, что данный вид воды могут использовать для жителей области и России.
1.3 Биологическая характеристика объекта исследования.
Объект исследования – фасоль обыкновенная.
Много видов есть фасоли,
И растет она на поле
Или по верху плетется,
Где придется, как придется.
Хорошо когда на грядке
Она будет вкусной, сладкой
В винегретах и салатах,
Витаминами богатых.
А огромные бобы
Любят люди, как грибы.
Фасоль обыкновенная - однолетнее травянистое кустовое или вьющееся растение семейства бобовых. Стебель у нее мощный, прямостоячий, слабо разветвленный, высотой до 1 м. Есть и вьющиеся формы, для которых необходима опора. Листья очередные, тройчатые, длинночерешковые. Цветки белые, розовые или лиловые; сгруппированы в редкие кисти. Цветут в июле- сентябре Плод - боб. Стручки длиной 8-18 см содержат разнообразные по величине и окраске почковидные семена.
Зрелые бобы растения содержат 24-27% белка, до 50% углеводов, 2% жира, около 20% растворимого кристаллического белка из группы глобулинов- фазеолина, холестерин, лецитин, фермент протеазу, органические и минеральные кислоты, соли фосфора, калия, аскорбиновую кислоту (витамин С), витамины группы В и другие соединения. Семена очень богаты крахмалом.
Фасоль – культура древняя. Она распространена во многих странах мира. Родиной фасоль, по-видимому, является Южная Америка, где её с древних времён возделывали индейцы. В Европе фасоль как пищевое растение появилась в середине XVI века. С тех пор известно и лекарственное её применение , о чём имеются указания во всех травниках XVII века. Белок фасоли по составу близок к белку животных, а по качеству приравнивается к диетическим куриным яйцам. В фасоли есть все необходимые аминокислоты.. Она богата солями фосфора, железе и кальция, содержит многие витамины. По содержанию меди и цинка превосходит большинство овощей.
Глава 2. Практическая часть по определению влияния воды на живые организмы.
2.1 Цели эксперимента
Определить:
- Как влияет природа воды на всхожесть семян.
- Сколько времени требуется на прорастание семян в разных водах.
- Какой процент всхожести семян в разных водах.
Методика проведения эксперимента
Для выполнения работы была использована методика автора С.В.Алексеева из пособия «Экологический практикум в школе»
2.2 Описание методики эксперимента:
В три одинаковые чашки помещаются по 5 семян фасоли одного сорта.Семена помещаются на кусочки марлевой ткани, смоченные водой различных видов.
Семена фасоли №1 – поливаются сырой родниковой водой, в чашке №2 – холодной кипячёной водой, в чашке № 3 – питьевой бутилированной негазированной водой марки «Майская хрустальная».
Семена находятся в одинаковых условиях: температура, давление, свет, влажность.
Добавление воды происходит каждый день ( около 15 часов вечера).
Показания снимались каждый день в одно и тоже время.
Через 10 дней семена помещаются в почву, и проводится наблюдение за скоростью и качеством их прорастания.
2.3 Результаты эксперимента
Начало эксперимента – 08.10.2017г.
Завершение эксперимента – 9.12.2017г.
Проклёвываться семена начали только на 4 день после начала эксперимента ( кроме тех что были в кипячёной воде). (см. Приложение. Фото 1,2,3). Рекордсменами по «проклёвыванию» в этот день оказались семена с родниковой и питьевой бутилированной негазированной водой «Майская хрустальная»( по 4 семян из 5) , а вот меньше всего повезло семенам, находящимся в кипячёной воде – всего 2 фасолины.
Через неделю после начала эксперимента наибольшее количество проклюнувшихся семян было зафиксировано в родниковой воде: 5 из 5 семян, на втором месте оказались семена, поливаемые негазированной минеральной водой: 4 из 5, наименьший результат показали семена, обрабатываемые кипячёной водой: 3 из 5 семян.
В таблице №1 приведены данные о прорастании семян в разных водах.
Таблица № 1
Зависимость прорастания семян от природы воды
|
День проверки |
Родниковая вода №1 |
Кипячёная вода №2 |
Минеральная негазированная вода №3 |
|
1 |
--- |
--- |
--- |
|
2 |
--- |
--- |
--- |
|
3 |
--- |
--- |
--- |
|
4 |
4 |
2 |
3 |
|
5 |
4 |
3 |
3 |
|
6 |
5 |
3 |
4 |
|
7 |
5 |
3 |
4 |
На диаграмме приведены проценты всхожести семян в разных водах, которые высчитывались по следующей формуле:
%вс = (количество проросших семян) / (общее количество
семян в чашке) • 100% (см. Приложение. Фото 4).
После посадки проростков фасоли в землю через два дня начали прорастать семена, поливаемые родниковой водой (1 из 5), в других чашках прорастания семян вообще не наблюдалось.
На 12 день эксперимента бурно началось прорастание семян, поливаемых минеральной негазированной водой «Майская хрустальная» ( 3 из 5). В чашке №2,где проростки поливали кипячёной водой , ни один проросток из почвы не показался. (см. Приложение. Фото 5,6,7).
Результаты полученных данных занесены в таблицу:
Таблица № 2.Появление всходов фасоли обыкновенной
|
День проверки |
Родниковая вода №1 |
Кипячёная вода №2 |
Минеральная негазированная вода №3 |
|
8 |
--- |
--- |
--- |
|
9 |
--- |
--- |
--- |
|
10 |
1 |
--- |
--- |
|
11 |
1 |
--- |
3 |
|
12 |
2 |
1 |
3 |
|
13 |
3 |
2 |
4 |
|
14 |
4 |
2 |
5 |
|
15 |
4 |
2 |
5 |
На 16 день эксперимента все побеги фасоли были срезаны для определения размеров и массы всех всходов в каждой чашке. ( см. Приложение. Фото 11, 12, 13). Результаты размеров всходов отражены в диаграмме:
После измерения сырой массы побегов фасоли, проросших в результате их
обработки водой разных видов , результаты отражены в диаграмме.
Исходя из полученных данных, были определены результаты проделанной работы.
Результаты работы:
- Наибольший процент всхожести семян (100%) показали семена фасоли, поливаемые колодезной водой, на втором месте (80%) – семена, поливаемые минеральной негазированной водой. Худший результат у семя, поливаемых кипячёной водой (60%).( температура воды во всех случаях одинакова (20˚С).
- При появлении проростков первыми и наиболее крепкими оказались всходы семян, поливаемые минеральной негазированной водой, практически не появились всходы семян фасоли. поливаемые кипячёной водой. (см. Приложение. Фото 8, 9, 10).
- Наибольшие размеры и масса были зафиксированы у проростков фасоли (72 см и 78,7 г), поливаемых минеральной негазированной водой, худший результат показали проростки, поливаемые кипячёной водой комнатной температуры (17см и 28, 6 г). (см. Приложение. Фото14).
Выводы:
В ходе проведённой исследовательской работы я пришёл к следующим выводам:
- Минеральная негазированная вода оказывает благоприятное воздействие на всхожесть и прорастание семян фасоли, так как содержит необходимый для роста растений набор микроэлементов. Кроме этого, данные опыта говорят о качестве выпускаемой продукции, её благотворном воздействии на живые организмы.
- Родниковая вода проявила свои свойства не в той степени, которая была предложена перед началом работы. Я думаю, что это связано с тем, что попадающие вещества из почвы являются не совсем благоприятными для роста фасоли.
- Кипячёная вода, лишённая набора нужных элементов для развития фасоли содержащая малое количество кислорода, привела к тому, сто развитие фасоли было замедлено по сравнению с другими опытными образцами.
Заключение
В ходе эволюции вода создала окружающую нас природу, живой мир и самого человека: именно водная среда могла обеспечить все требования к возникновению и развитию жизни.
Вода обеспечивает существование жизни на нашей планете: сложнейшие химические реакции в клетках животных и растительных организмов могут протекать только при наличии воды. Все живые существа на Земле содержат воду в большем или меньшем количестве, в среднем около 70-80%, т.е. на ¾ состоят из воды.
Данная исследовательская работа вызвала у меня живой интерес , так как имеет конкретную практическую направленность, заставила меня задуматься о проблемах экологии водных ресурсов нашей области, района нашего села , а через них, и всего мира. Это исследование показало значимость каждого человека в решении возникшей проблемы.
Поэтому, я считаю, что задача человечества – сохранит это богатство – воду в первозданном виде, ведь от неё зависит судьба всех нас, живущих на этой планете. Для этого требуются усилия всех людей, их высокая экологическая культура и сознание.
Свою исследовательскую работу я хочу закончить словами великого французского философа и писателя Антуана де Сент-Экзюпера:
«ВОДА, нельзя сказать,
Что ты необходима для жизни,
Ты – сама жизнь…
Ты – самое большое
Богатство на Земле»
Литература
- Алексеев С.В. Практикум по экологии. М:АО МДС, 1996 год.-110с.
- Детская энциклопедия «Я познаю мир», издательство «Дрофа», 2006г., 225с.
- Муравьёв А.Г. Экологический мониторинг. СПБ: «Кристалл», 2002год.-258с.
- Петин А.Н., Новых Л.Л., Петина В.И., Глазунов Е.Г. Экология Белгородской области: учебное пособие для учащихся 8-11 классов М., БелГУ, 2002г.
- Смирнова Т.Г. «Формирование исследовательского творчества учащихся», Журнал «Биология в школе №1 2016 года».-66с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
- Определение всхожести семян фасоли
Фото 1. Чашка №1 Фото 2. Чашка №2 Фото 3. Чашка №3
(колодезная вода) (минеральная вода) (кипячёная вода)
- Подсчёт всхожести семян фасоли (фото 4)
- Появление всходов фасоли, поливаемых разными видами воды.
Фото 5. Чашка №1 Фото 6. Чашка №2 Фото 7. Чашка №3
(колодезная вода) (минеральная вода) (кипячёная вода
Фото 8. Чашка №1 Фото 9. Чашка №2 Фото 10. Чашка №3
(колодезная вода) (минеральная вода) (кипячёная вода)
- Определение размеров всходов фасоли.
Измерение размеров побегов фасоли в чашках №1, №2 и №3 (Фото 11,12,13)
- Измерение массы всходов фасоли.
Фото 14. Расчёт массы всходов фасоли.