VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Угроза окружающий среды для питания растений
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Как часто мы восхищаемся красотой природы, окружающей нас?
Деревья, цветы, пестрые луга, рощи, сады – это доступная всем красота, которую мы постоянно наблюдаем по дороге со школы домой, гуляя в парке, сквере, выезжая на природу или в отпуск.
В последние десятилетия в связи с бурным развитием техники и промышленных производств окружающая нас среда оказывается в той или иной степени подвержена влиянию человечества. Живые организмы подвергаются влиянию технологического развития, происходящего на Земле. Особенно подвергается негативному влиянию живая среда возле токсичных производств. Растения, грибы, растущие рядом с такими производствами, поглощают через загрязненную почву всевозможные ядовитые вещества и становятся непригодными (ядовитыми) к использованию их в пищу людьми, животными, насекомыми.
Учитывая актуальность вопроса защиты окружающей среды, определена цель исследовательской работы – это формирование бережного отношения к природе через знания о строении клеточной оболочки и механизма питания растения.
Исходя из поставленной цели определены следующие задачи:
- изучение строения и свойств клеточной оболочки растений;
- поиск доказательств того, что клеточная оболочка проницаема путем проведения доступного эксперимента;
- изучение понятия важнейшего процесса жизнедеятельности растения -корневое давление;
- проведение доступных экспериментов, подтверждающих передвижение воды в листья и плоды растений из почвы.
Перед началом исследования была выдвинута гипотеза – клетки корней растений, поглощают воду из почвы с ядовитыми веществами и обеспечивают ее передвижение в стебель, листья и плоды растений.
Таким образом, объект исследования настоящей работы растение.
Предмет исследования - движение воды в растении.
Исследовательская работа разделяется на две части: теоретическую и практическую.
В теоретической части изучены вопросы определяющие факторы, участвующие в подъеме воды растением.
В практической части использован опытно-экспериментальный метод исследования, по результатам которого сделаны соответствующие выводы.
Практическое применение данной работы можно предложить для проведения содержательного классного часа.
Методы исследования, которые использованы в работе:
Теоретические (изучение научной литературы, поиск информации в сети интернет);
Опытно - экспериментальные (проведение экспериментов, наблюдение);
Заключительно - обобщающие (обобщение результатов, выводы и рекомендации по применению полученных знаний на практике).
Что же такое экология?
Экология - наука, изучающая связи живых организмов со средой обитания. Слово «экология» впервые предложил немецкий ученный Э. Геккель в 1886 году, оно состоит от греческих слов oikos – жилище, местопребывание и logos – наука.
В ХХ веке произошел значительный скачок производства и развития человеческой деятельности, в результате чего появились промышленные заводы и фабрики, которые стали выпускать технические средства, облегчающие жизнь всем людям.
Однако, значительный комфорт стал причиной негативных последствий, которые сказались на природных ресурсах и на всем биологическом сообществе на Земле.
Заводы и фабрики ежедневно выбрасывают в воздух планеты тонны пыли и частиц вредных отравляющих веществ. И эти вещества оседают на почву, поглощаются водами, проникают глубоко в земляной покров.
Минимизировать негативные последствия таких производств и помогает экология.
Бережное отношение к окружающей среде является самым главным способом сохранения природы, а также здоровья всего живого – растений, животных, людей.
Чтобы понять взаимоотношения живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой необходимо первостепенно понять их строение.
Строение клеточной оболочки.
Все живое состоит из клеток.
Клетка – это элементарная единица живого, которая представляет собой систему сложных молекул, основа организации растений и животных. Например, даже не вооружённым глазом можно увидеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок – это и есть клетки. Клетки -мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.
Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон – клеточную оболочку (рис. 1).
|
Клеточная оболочка |
Рисунок 1
Клеточная оболочка растений, клеточная стенка, структурное образование, придающее прочность клетки, сохраняющее её форму и защищающее внутреннее содержимое. Основой клеточной оболочки являются молекулы целлюлозы, образующие каркас. Целлюлоза придает растениям необходимую прочность и эластичность и является как бы их скелетом. Она нерастворима в воде, при этом способна впитывать жидкость в поры своей поверхности. Переплетенные волокна целлюлозы составляют основу бумаги.
Поступление вредных веществ в клетку растения. Практическое исследование.
Проведя доступный эксперимент можно понять каким образом ядовитые вещества поступают в клетку растений. Исследование представлено на модели поглощения клеткой веществ из жидкости.
В опыте использованы:
1) пергамент и картофельный крахмал – «клетка»;
2) вода;
3) йод – «ядовитые вещества».
Учитывая то, что пищевой пергамент состоит из переплетенных волокон целлюлозы, в исследовании он будет представлен в качестве клеточной оболочки клетки растения.
Создаем из пергамента и крахмала модель клетки растения (складываем кулек и засыпаем в него крахмал).
В воду добавляем капли йода до получения окраски цвета чайной заварки.
Рисунок 2 Рисунок 3
Опускаем модель клетки в раствор. Через несколько минут содержимое пергаментного мешочка становится синим. Цвет раствора не изменился.
Таким образом, доказана проницаемость клеточной оболочки. При этом, более жидкие растворы проникают в более концентрированные, а не наоборот.
Детальное проведение эксперимента представлено в Приложение 1.
Механизм и понятие корневого давления
Если корни растений поглощают воду, то как она поднимается к кронам 10 метровых деревьев и выше? Можно ли увидеть, как растения «пьют» воду?
Растения имеют разветвленную корневую систему. Корень – один из основных органов растения. Через корень растение поглощает из почвы воду. Вода, попадающая в корень из почвы, содержит минеральные соли, которые являются жизненно-необходимыми для жизнедеятельности растений.
В клетке растений имеется клеточный «сок». Жидкости имеют свойство перемешиваться. Но клеточный «сок» по своей природе имеет более насыщенную концентрацию. В раннее проведенном исследовании показана проницаемость клеточной оболочки и доказано, что более жидкие растворы проникают в более концентрированные.
В качестве примера можно привести сахарный сироп, налитый в стакан поверх воды. Сироп смешивается с водой и проникает внутрь хорошо заметными струйками.
Таким же образом происходит и перемешивание раствора из почвы и клеточного «сока». Раствор из почвы, проникая в клетку корня, давит на уже имеющейся клеточный «сок» и выталкивает смешанный раствор в другую клетку.
Почвенные растворы передвигаются постепенно из клетки в клетку пока не поступят в сосуды древесины корня, а затем и стебля, листьев, цветов, плодов.
Весь этот сложный процесс и называется корневым давлением.
Корневое давление – это сила, которая вызывает одностороннюю подачу влаги от корней растения к его стеблям.
Поглощение корнем воды и передвижение ее в стебель растения. Практические исследование.
В целях подтверждения гипотезы исследования проведено практическое исследование, доказывающее, что корни растений не только поглощают воду, но и обеспечивают ее передвижение в стебель.
Исследование проведено в домашних условиях на растениях Бегонии и Солануме (Приложение 2).
У растений срезали побеги. На «пеньки» надели пластмассовые трубочки. Чтобы трубка не упала ее герметично закрепили пластилином. После растения обильно поливались теплой водой.
В течение всего опыта поддерживалась нормальная влажность почвы. Подъем жидкости в трубке стал заметен через 5 часов. Чем тоньше трубка, тем больше высота подъема при всех равных условиях. Жидкость удерживалась в трубке 5 дней.
Кроме того, в целях подтверждения того, что вода продвигается по стеблю растения проведен эксперимент по окрашиванию срезанного цветка.
В подкрашенную красным фломастером воду поставили светло розовый тюльпан. На следующий день лепестки цветка окрасились в ярко розовый цвет (Приложение 3).
Для более доступного и быстрого подтверждения механизма корневого давления проведен дополнительный опыт с фильтрованной бумагой.
На полоске фильтрованной бумаги нарисованы линии. Фильтрованная бумага состоит из целлюлозы – природного материала растений. Бумага опускается в стакан, который на ¼ заполнен обычной водой.
В итоге вода поднимается вверх по бумаге, нарисованные линии расплываются (Приложение 4).
Заключение
В будущем все большее место будут занимать проблемы сохранения окружающей среды. В связи с ростом выброса вредных элементов в атмосферу проблемы экологии ставятся на одно из первых мест.
Возле токсичных производств, таких как металлургические и бетонные заводы, объектов химической промышленности, растения в большей степени подвержены негативному влиянию создаваемой человеком окружающей среды. Клеточная оболочка клетки растений является защитой и барьером, вместе с тем у нее есть и транспортная функция, то есть она может пропускать вещества из внешней среды.
Корни растений, поглощая воду с ядовитыми веществами, обеспечивают ее передвижение в стебель.
Стебель также является связующим звеном между корневой системой. Через него вода вместе поступает к листьям и цветам. Проводящие ткани стебля, листьев и корня составляют единую систему, обеспечивающую передвижение веществ, в том числе и ядовитых, в организме растений.
Гипотеза подтвердилась.
В целях минимизации негативного влияния на природу, животных и растений деятельности промышленных производств на фабриках и заводах работают экологи, которые занимаются анализом ситуации и разработкой мер для уменьшения существующего и возможного вреда природе.
Что еще раз подтверждает, что очень важно изучать экологию, а особенно биологию и клеточное строение организмов!
Экология помогает решать важные вопросы взаимоотношений растений, животных, людей и их влияние друг на друга и на окружающую среду.
Список литературы
1. Биологический эксперимент в школе: Кн. для учителя/А.В. Бинас [и др.] - М.: Просвещение, 1990. – 192 с.
2. Большая книга вопросов и ответов. Что? Зачем? Почему?/Пер. К. Мишиной, А. Зыковой. – М.: Изд-во Эксмо, 2003. – 512 с., ил.
3. Гуревич, А. Е. Исаев Д. А., Понтак Л. С. Естествознание. Физика. Химия. Введение в естественно-научные предметы. 5-6 классы. Методическое пособие. Вертикаль/А. Е. Гуревич, Д. А. Исаев, Л. С. Понтак. – М.: Дрофа, 2015. – 96 с.
4. Пасечник, В. В. Биология. Бактерии, грибы, растения. 5 класс / В.В. Пасечник. - М.: Дрофа, 2013. - 144 c.
5. Плешаков А.А. Введение в естественно-научные предметы. Естествознание. 5 кл.: учеб.для общеобразоват. учреждений / А.А. Плешаков, Н.И. Сонин – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2014
6. Роганин, А.Н. Современный справочник школьника. 5-11 классы. Все предметы / А.Н.Роганин, К.Э. Немченко, И.В. Лысикова. - М.: Эксмо, 2016. - 480 c.
7. Химия: Справ. материалы. Учеб. пособие для учащихся/Ю.Д. Третьяков [ и др.] – М.: Просвещение, 1984.- 239 с., ил.
8. Энциклопедический словарь юного биолога/Сост. М.Е. Аспиз. – М.: Педагогика, 1986. – 352 с., ил.
9. Я познаю мир: Дет. энцикл./Авт.-сост. Л.А. Савина. – М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2002. – 442 с., ил.
Приложение № 1
Практическое исследование
«Поступление вредных веществ в клетку растения»
Готовится йодный раствор, который представлен в модели в качестве загрязненного воздуха, осадков.
2. Создается макет клетки растения: в кулек из пергамента засыпается крахмал,
3. Кулек скручивается и сверху закрепляется ниткой или маленькой резинкой
4. Модель клетки наполовину
опускается в йодный раствор
на 1-2 минуты.
5. В результате проникновения через пергамент йодного раствора крахмал приобрел синею окраску.
6. При вскрытии кулька отчетливо видно изменение окраски крахмала.
Приложение 2
Эксперимент с домашними растениями
|
Срез побегов на домашних растениях. |
|
|
Пластмассовые трубочки герметично надеты на «пеньки» растений. |
|
|
3. Растения обильно поливаются водой. 4. На второй день эксперимента в трубочках появилась вода, уровень которой постепенно поднимался. На третий день эксперимента вода стала выливаться и трубочки. |
|
Приложение 3
Эксперимент со срезанным цветком
|
Лепестки срезанного цветка, поставленного в подкрашенную воду, меняют свой цвет. Изменение окраски заметно уже через 3 часа с начала проведения эксперимента. Через сутки цветок заметно окрашивается в цвет подкрашенной воды. |
|
Приложение 4
Эксперимент с фильтрованной бумагой
|
Опыт доступно и наглядно демонстрирует движение воды вверх по полоске бумаги. |
|