VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние солнечного света на рост и развитие растений
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Гипотеза: для жизни и развития растений необходим солнечный свет.
Объект исследования: ростки льна.
Предмет исследования: интенсивность роста растений.
Тема: влияние солнечного света на рост и развитие растений.
Цель: установить зависимость скорости роста растений от количества получаемого ими солнечного света.
Гипотеза: растения, получающие больше солнечного света, растут быстрее.
Метод исследования: эксперимент.
Влияние солнечного света на рост и развитие растений
2.1 Теоретическое обоснование
В течение тысячелетий люди считали, что растение питается исключительно благодаря корням, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы. Проверить эту точку зрения взялся в XVI веке голландский натуралист Ян Ван-Гельмонт. Он поставил простой опыт, который может при наличии терпения повторить каждый. Взял кадку, в которую насыпал 91 килограмм высушенной в печи почвы, смочил ее дождевой водой и посадил ивовый побег массой 2 килограмма. Каждый день в течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой. По прошествии этого времени Ван-Гельмонт извлек деревце, очистил корни от прилипших частиц почвы и взвесил содержимое кадки и растение. Оказалось, что масса почвы уменьшилась всего на 57 граммов, а масса ивы возросла почти на 75 килограммов. Результат эксперимента он объяснил исключительно поглощением воды: «вода и только вода важна для растений». Так возникла водная теория питания растений.
Михаил Ломоносов, задумываясь о том, как на скудных северных земля вырастают такие большие деревья, предполагал, что часть питания растения берут из воздуха, впитывая листьями. Во времена Ломоносова мысль о воздушном питании растений еще нельзя было подтвердить экспериментально. К неожиданному, но правильному предположению о воздушном питании растений учёные пришли лишь к началу XIX века (Хотя из воды и почвы растения, тоже получают питательные вещества.)
Важную роль в понимании этого процесса сыграло открытие, совершённое английским химиком Джозефом Пристли в 1771 году. Как известно, стоит зажечь под стеклянным герметичным колпаком свечу или посадить туда живую мышь, как воздух становится непригоден ни для горения, ни для дыхания. Свеча гаснет, животное гибнет от удушья. Сегодня мы бы сказали, что в таком воздухе нет кислорода, зато много углекислого газа. Пристли искал способ очищения этого «испорченного» воздуха. Пристли поместил под колпак с «испорченным» воздухом цветок в горшке. Он полагал, что растение также скоро погибнет. Но, вопреки ожиданию, растение чувствовало себя вполне хорошо. Пристли вновь посадил под колпак мышь. У мыши, сидящей вместе с растением, также не наблюдалось признаков удушья. Пристли сделал поразительный вывод: растения воздух и делают его пригодным для дыхания. Позднее выяснилось: для того чтобы растение «очищало воздух», необходим свет.
Рис. 1. Опыт Джозефа Пристли: мышь задыхается под герметичным колпаком, но остаётся жива, если под ним находится зелёное растение.
Позднее учёные поняли, что растение не просто превращает углекислый газ («испорченный воздух») в кислород. Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для них настоящей пищей (вместе с водой и минеральными солями). Но «питаться воздухом» совсем не легко. Чтобы вырастить один кубометр еловой древесины, растению надо «выкачать» углекислый газ из более чем миллиона кубометров воздуха. Воздушное питание растений называется фотосинтезом. Кислород в процессе фотосинтеза выделяется в качестве побочного продукта. Уравнение фотосинтеза можно представить следующим образом: Углекислый газ + Вода = Сахар (глюкоза) + Кислород.
Миллиарды лет назад в атмосфере Земли не было свободного кислорода. Если бы человек был перенесён туда с помощью «машины времени», он бы немедленно задохнулся. Кислород, которым дышат живые существа нашей планеты, выделен растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез сумел изменить весь облик нашей планеты! 80% кислорода выделяется морскими водорослями и только 20% – наземными растениями. Поэтому океан иногда называют «лёгкими планеты».
Климент Аркадьевич Тимирязев установил, что энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и используется для образования органических веществ из углекислого газа и воды. Он первым показал, что зеленная окраска хлорофилла является приспособлением для поглощения солнечной энергии. Его исследования явились подтверждением учения о единстве и связи живой и не живой материи в круговороте веществ и энергии в природе.
Зелёный цвет травы и листьев – это цвет хлорофилла, вещества которое играет в фотосинтезе главную роль. В процессе фотосинтеза учёные выделяют две фазы. Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света (фотон). Но дальше фотосинтез может идти и в темноте — процесс всё равно не остановится. Точно так же, выстроив ряд из домино, можно ударить по первой из них и смотреть, как падают остальные.
Хлорофилл поглощает красные, синие и фиолетовые лучи, а зелёные лучи почти не поглощает, поэтому мы и видим лист зелёным. Кроме хлорофилла в тканях растений присутствуют вещества, имеющие оранжевую и желтую окраску. Некоторые из них тоже поглощают свет (хотя и хуже, чем хлорофилл). Осенью хлорофилл в листьях деревьев разрушается (в нём содержатся ценные для растения азот и магний, которые невыгодно терять с листвой, они переходят в другие органы растения) и оранжево-жёлтые краски становятся заметными.
А в морские глубины красные лучи проникают плохо, поэтому в тканях красных и бурых водорослей наряду с хлорофиллом есть и другие вещества, поглощающие свет. Если не считать некоторых бактерий, хлорофилл есть в клетках всех живых существ, способных к фотосинтезу.
2.2 Практическая часть работы
План исследования:
Прорастить доступные семена.
Высадить проращённые семена в две одинаковые емкости с землей.
Поставить их на подоконники в комнатах с различной освещённостью.
Наблюдать за развитием растений при прочем одинаковом уходе.
Для исследования были выбраны семена, которые были под рукой (семена коричневого льна). Необходимое количество семян высыпали на влажную ткань, накрыли второй половиной ткани и оставили в темном месте на двое суток. Этого времени оказалось достаточно, чтобы семена проросли – показались корешки.
Рис. 2. Семена льна, которые были использованы в эксперименте.
Пророщенные семена высадили в одинаковые пластиковые контейнеры, заполненные почвой (рис. 3). Мы использовали цветочный грунт из магазина.
Рис. 3. Контейнеры, в которые были высажены пророщенные семена льна.
Окна нашей квартиры выходят на две стороны: север и юг. Один контейнер с землей выставили на южном окне, а второй поставили на северном. Поливали растения раз в два дня. По прошествии двух дней стало видно, что растения на южном окне проросли более интенсивно, их больше по количеству и ростки крупнее. (рис. 4)
Рис. 4. Растения два дня спустя после высаживания.
Слева – те, что стоят на южном окне, справа – на северном.
Спустя семь дней видно, что растения, помещенные на южное окно, растут более густо, зелень у них яркая и сильная. Растения, помещенные на северное окно, имеют более редкие всходы, стебли вытянуты и выглядят более слабыми.
Рис.4. Растения спустя семь дней.
Слева – растения, помещенные на южную сторону, справа – на северную.
Заключение
В результате работы нам удалось наглядно убедиться в том, что при разном количестве поступающего солнечного света растения прорастают по-разному. При недостатке солнечного света рост растений затрудняется они имеют бледную окраску, тонкие вытянутые стебли, слаборазвитые листья.
Список литературы.
Энциклопедия для детей. Т.2. Биология. 3-е изд. - М.: Аванта+, 1996.
Сергеев И.Н. «История фотосинтеза». М., 1987.