V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Кладовая Урала. Водоросли

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сухнева  Е.Д. 1

---

1Муниципальное Автономное Общеобразовательное Учреждение гимназия № 155

Шалагинова  Н.В. 1

---

1Муниципальное Автономное Общеобразовательное Учреждение гимназия № 155

Работа в формате PDF

20.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение.

В 2016г отдыхая на Черном Море, я видела побережье и прибрежные воды, полностью покрытые водорослями. Оказалось, что это водоросль – называется Камка или Zostera marina. Этой водоросли в день, на побережье г. Анапа, собирают до 60 грузовиков. Из нее делают приправу для пищи, огнеупорный материал для строительства, используют для косметологии и в сельском хозяйстве, как удобрение.

В 2017г, летом, отдыхая на Урале в п. Бобровский у реки Исеть, я увидела подобные водоросли на отмелях и берегах. Водорослей в воде и на берегу было много. Домашний скот, переходя реку, поедал эти водоросли, поэтому я поняла, что они могут быть полезны.

Я поставила целью узнать, можно ли использовать местные пресноводные водоросли как удобрение. Для этого мне нужно было решить несколько задач:

узнать, что такое водоросли;

какова их среда обитания и происхождение;

какое бывает строение и формы водорослей;

в чем польза водорослей;

определить тип водорослей;

провести эксперимент по использованию водорослей реки Исеть.

В результате изучения темы и проведения исследовательской работы можно будет сделать вывод: могут ли водоросли реки Исеть быть применены в хозяйстве как экологически чистое (природное) удобрение и строительный материал. В чем их польза. Повлияет ли применение водорослей в хозяйстве на качество и количество собранного урожая.

2. Что такое водоросли.

Оказалось, что водорослей на Земле – очень много. В мире известно около 28-30 тысяч водорослей. Есть среди них гиганты (длиной до 40-60 метров), а есть крошечные, состоящие всего из одной клетки. Их так много, что если бы они вдруг стали огромными, то могли бы занять весь мир. Ученые посчитали, что суммарная масса водорослей Мировых вод составляет 550 миллиардов тонн в год. Это в 10 раз больше всего живого населения всех океанов.

Водоросли – это простые ор­ганизмы, состоящие из одной клетки или сгруппированные в колонию, а иногда это могут быть многоклеточные орга­низмы, которые вместе формируют ткани (Приложение 1). В группу водорослей объединяют низшие растения, тело которых не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем (талломом).

По одной из современных систем, водоросли делятся на 12 отделов:

сине-зеленые;

диатомовые;

красные;

золотистые;

бурые, и др. виды.

Окраска водорослей зависит от пигмента внутри водоросли: зеленый хлорофилл, синий фикоциан, желтый каротин, красный фикоэритрин и др. Чисто зеленых водорослей не бывает.

Виды водорослей (Приложение 1):

нитчатые;

одноклеточные.

Размножение водорослей:

у нитчатых форм – происходит путем распада на отдельные части (гормогонии);

у одноклеточных форм – происходит делением клетки пополам.

Водоросли бывают:

мелкие свободноплавающие;

другие прикрепляются ко дну, иногда образуя целые заросли.

Наука о водорослях называется альгология или фикология. Она составляет самостоятельный раздел ботаники.

3. Среда обитания водорослей.

Водоросли можно обнаружить в любой точке планеты: в море, в реках и озерах, на грунтах и стенах, внутри животных и растительных организмов. Фактически везде, где есть свет для фото­синтеза и водная среда для размножения, есть водоросли.

Фотосинтез – это сложный процесс преобразования энергии света и энергии воды (как источника водорода) в энергию химических связей органических веществ, при участии хлорофилла у растений. Хлорофилл – это зеленый пигмент растений, окрашивающий их в зеленый цвет. Процесс фотосинтеза происходит во время питания водоросли и сопровождается выделением кислорода.

Водоросли – это преимущественно водные существа, обитающие как в морской, так и в пресной воде. Основными факторами, влияющими на развитие водорослей, являются свет, температура, наличие воды, минеральных и органических веществ. Большинство водорослей обитает на глубине до 40 м, но если вода прозрачная, то их можно встретить и на глубине до 200 м. Избыток света, также, как и недостаток, может быть причиной серьезных нарушений развития водорослей.

Водоросли морей и пресноводных водоемов отличаются. Так, например, почти все бурые и красные водоросли обитают в морях, сине-зеленые водоросли в основном пресноводные, хотя есть сине-зеленые водоросли, которые обитают в морях.

Как уже было сказано, большая часть водорослей встречается в воде. Однако есть водоросли, которые могут обитать в почве, во льдах и горячих источниках (Приложение 2). Они встречаются, например, на поверхности или внутри водных и наземных растений. Поселяясь на растении, они растут здесь настолько активно, что могут повреждать их листья: у чайного куста такая болезнь называется «ржавчиной». В умеренном климате водоросли часто покрывают зеленым налетом кору деревьев, обычно с затененной стороны.

4. Происхождение водорослей.

Вполне вероятно, что некоторые формы водорослей существовали уже в древнейшие геологические эпохи. Многие из них, судя по современным видам, не могли из-за особенностей своего строения (отсутствия твердых частей) оставить окаменелостей, поэтому сказать, какими точно они были, невозможно.

Предполагают, что наиболее множественными в ту эпоху, вероятно, были зеленые, бурые, красные водоросли, обитавшие в морях и океанах. Ученые предполагают их существование, так как найдены останки множества морских животных, которые должны были питаться органикой – планктоном. Источником планктона для них, скорее всего, служили фотосинтезирующие водоросли, потребляющие минеральные вещества из воды.

Вероятно, водорослей в океанах было много. Сейчас доказано, что весь кислород атмосферы Земли сформировался в процессе фотосинтеза. Значит, водорослям мы обязаны появлению жизни на Земле.

5. Польза водорослей.

Кроме главной своей функции – выделение кислорода, водоросли усваивают из воды минеральные вещества (азот, фосфор и др.) и перерабатывает их в белки, и другие вещества важные для живых существ, живущих в море. Водоросль, как фабрика готовит еду для морских обитателей – белки, углеводы и жиры.

Водоросли выступают:

как главный источник органической пищи на Земле (более 80 % от общей биомассы, создающейся в год) – с них начинаются практически все водные экологические цепи (например, в Арктических пустынях водоросли служат пищей для мельчайших рачков, рачков поедают рыбы, рыбу едят нерпы, на нерпу охотится белый медведь).

обеспечивают необходимой тенью флору и фауну водоемов;

во время нереста рыб нитчатые водоросли служат защитой и местом питания мальков;

адсорбируют лишние питательные вещества, растворенные в воде, такие как аммиак, нитраты, фосфаты и перерабатывают их на вещества, безопасные для здоровья рыб и других водных организмов;

применяются как удобрение для почвы;

образуют отложения лечебных грязей;

служат индикатором загрязнения водоема (сине-зеленые водоросли);

пищей для человека;

строительным материалом – теплоизолятором;

применяются для лечения и в косметологии.

Некоторые из перечисленных полезных функции водорослей я проверила на опыте.

6. Эксперимент по применению водорослей.

6.1 Применение водорослей как удобрения.

В 2017г на Урале (п. Бобровский, Сысертский р-н) в реке Исеть я увидела в большом количестве длинный зеленые водоросли. Было принято решение: попробовать использовать местные водоросли в домашнем хозяйстве. Для этого мне понадобилось решить несколько задач:

собрать водоросли;

определить название водоросли;

высушить и измельчить водоросли;

подобрать растение для эксперимента и посадить их;

регулярно поливать одни растения настоем водорослей, а другие обычной водой;

вести наблюдения и по окончании эксперимента сравнить растения;

провести опыт с высушенными водорослями по поддержанию горения.

При помощи местного скотовода (соседа по улице, который держит у себя в хозяйстве домашний скот) я достала водоросли из воды и разложила сушиться. От него я узнала, что коровы, когда их купают в реке, с удовольствием едят водоросли (Приложение 3).

Что это за водоросль - было неизвестно. Нужно было найти название этой водоросли в справочной, энциклопедической литературе, зная только ее внешний вид и место произрастания. Название водоросли я нашла в «Атласе природы России». Это оказался Рдест гребенчатый Potamogeton peсtinatus. (Приложение 6).

Когда водоросли высохли, часть из них была измельчена. В магазине был куплен грунт для посадки, семена укропа и контейнеры. За день до посадки я замочила измельченные сухие водоросли в воде, которая планировалась использоваться для последующего полива.

Посадка семян укропа была произведена 1 августа 2017г. Схема посадки: 3 ряда по 5 лунок, в которые сажалось по 3-4 семечка укропа (Приложение 3). Контейнеры для посадки были подписаны: «с водорослями», «без водорослей». 6 августа 2017г семена взошли. Когда ростки укропа выросли до 2 см (11 августа 2017г) была произведена прополка, оставлено по 2 ростка в лунке. Получилось по 30 ростков в каждом ящике. Полив производился ежедневно, умеренно. Один контейнер поливался настоем водорослей, а другой простой водой. 17 августа 2017г уже была заметна разница в росте укропа. К 31 августа 2017г разница стала очень большой. К 11 сентября 2017г разница в росте и кустистости укропа была уже абсолютной (Приложение4). Поэтому 14 сентября 2017г было принято решение произвести срезку укропа.

После срезки оба пучка укропа были взвешены на электронных весах. Произведен замер высоты самых высоких стеблей укропа и самых низких. Посчитано количество веточек на самых крупных стеблях и на самых маленьких (Приложение 5).

Применение водорослей как утеплителя при строительстве.

Из собранного о водорослях материала я узнала, что жители, на побережье морей, используют их для утепления кровли и стен домов. Например, при посещении Археологического музея г.Анапа, можно увидеть остатки матов из водорослей античного города Горгиппия, которые использовали в своем жилище местные жители, по данным археологов, для утепления. Теплоизоляционные маты из морской водоросли Камка делают и сейчас.

Для того, чтобы быть хорошим теплоизолятором, водоросль должна иметь низкий фактор горения. Морская водоросль Камка, по информации, которую я узнала в музее, не поддерживает процесс горения, она просто разрушается. Будет ли соответствовать фактору негорючести пресноводная водоросль из реки Исеть? Будет или нет поддерживать горение Рдест гребенчатый Potamogeton peсtinatus?

Чтобы подготовить опыт нужно выполнить несколько действий:

- высушить водоросли;

- активным встряхиванием очистить их (отделить песок и мусор);

- измельчить отрезками длиной в 10-15 см;

В реке Исеть была собрана водоросль – Рдест гребенчатый, высушена и порезана на небольшие отрезки, длиной до 20 см. В специальной металлической емкости производились попытки поджечь водоросль (в присутствии взрослого человека). Всего было произведено 8 попыток. Водоросль при поджоге воспламенялась, но через 2-3 секунды пламя гасло и продолжала гореть лишь спичка. От догорающей спички, сухая водоросль Рдест гребенчатый Potamogeton peсtinatus, вновь не загоралась. (Приложение: видео).

Заключение.

В своей работе я ставила цель: узнать, можно ли использовать местные водоросли р. Исеть в домашнем хозяйстве как экологический чистое удобрение и стройматериал?

В результате изучения темы я узнала, что водоросли одни из самых древних обитателей планеты. Наличием всего объема кислорода мы, жители планеты Земля, обязаны водорослям. Среда обитания у водорослей очень широкая. Водоросли могут жить в воде и на суше, в холоде и жаре. По своему размеру они могут быть микроскопические, а могут быть очень большие.

Водоросли – это главный источник органической пищи на Земле (более 80 % от общей биомассы, создающейся в год). Кроме главной своей функции – выделение кислорода, водоросли усваивают из воды минеральные вещества (азот, фосфор и др.) и перерабатывает их в белки, и другие вещества важные для живых существ, живущих в море. Водоросль, как фабрика готовит еду для морских обитателей – белки, углеводы и жиры. Водоросли адсорбируют опасные вещества, растворенные в воде (аммиак, нитраты, фосфаты) и перерабатывают их на вещества, безопасные для здоровья рыб и других водных организмов. А значит, работают в качестве очистителей воды. Таким образом, можно сказать, что весь мир современных существ в воде в той или иной степени обязан своим существование водорослям.

Человек использует водоросли как лекарство, как строительный материал, в научных экспериментах, как удобрение.

В результате изучения материалов о водорослях и проведенных мной экспериментов с пресноводной водорослью - Рдест гребенчатый Potamogeton peсtinatus, мне удалось на практике доказать, что водоросли реки Исеть можно использовать как удобрение и негорючий утеплитель.

Показатели роста, веса, кустистости и объема выращенного в эксперименте укропа доказывают возможность использования местных водорослей как качественного, натурального удобрения, повышающего урожайность и не вредящего почве. Это удобрение легко добывается, не требует сложной переработки и отлично хранится в сухом состоянии (не теряя своих качеств). Так же очень важна категория возобновляемости в реке этого ресурса. Размножение этой зеленой водоросли происходит самостоятельно и очень бурно.

Мой сосед по улице в п.Бобровский, приняв участие в моем эксперименте (помощь в заготовке водорослей), сказал, что обязательно высушит для своего домашнего скота на зиму некоторое количество водоросли в качестве прикорма.

Результат эксперимента показал, что можно использовать водоросль Рдест гребенчатый Potamogeton peсtinatus в строительстве как теплоизолятор, используя низкий фактор горения водоросли, но изготовление негорючих матов из водорослей требует технологически непростой обработки.

Выполнив все поставленные задачи, я могу сделать вывод, что использовать водоросли реки Исеть в домашнем хозяйстве возможно.

8. Список литературы:

1.Детская энциклопедия 12т, т4; Изд. «Педагогика», -М.;1973, стр.165, 420.

2. Большой атлас природы России. -М.; Эгмонт Россия Лтд.,2003,-644с.

3.Федоров А.А. Жизнь растений, Изд. «Просвещение», -М., 1977,

4. Подводный мир. Иллюстрированная энциклопедия, изд. «Владис» ,-М., 2013

Строение водорослей Приложение 1

Среда обитания водорослей Приложение 2

Подготовка эксперимента Приложение 3

Динамика роста Приложение 4

Сравнительный анализ Приложение 5

Определение типа водорослей Приложение 6

19