VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование движения растений "Вверх тормашками"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Все что нас окружает это живая и не живая природа. На уроках биологии в 5-ом классе мы изучаем свойства живых организмов. К ним относятся: движение, размножение, рост, развитие, питание, дыхание, обмен веществ, энергия. Мне стало интересно, а двигаются ли растения и какие виды движении у них есть.
Влияет ли солнце, наличие питательных веществ, земное притяжение и другие факторы на движение растений и как, например: они лучше растут на солнце, чем в тени, как сами по себе двигаются растения. На этот вопрос мы решили сделать эксперимент с морковью.
Цель работы: изучить виды движения растений.
Задачи:
1. Изучить литературу по заданной теме.
2. Сделать эксперимент с морковью.
3. На основе всей информации создать буклет « Вверх тормашками».
4. Проанализировать полученные результаты.
5. Сделать вывод.
6. Оформить работу с последующей презентацией.
Новизна исследования: самостоятельное проведение эксперимента и его анализ.
Практическая значимость: результатами своей работы я могу поделиться с одноклассниками, выступить на школьной и городской научно-практической конференциях.
Основная часть
I.I. Основные свойства живого
1.1. Движения растений
Бы́стрые движе́ния расте́ний являются разновидностью движений у растений, осуществляющихся сравнительно быстро, иногда менее чем за секунду. Например, Венерина мухоловка закрывает створки листа за 100 миллисекунд[1]. Цветок кизила канадского открывает лепестки и выстреливает пыльцой менее чем за половину миллисекунды. Известным на данный момент рекордистом является шелковица белая, цветки которой за 25 мкс разгоняют лепестки до половины скорости звука, приближаясь к теоретическому пределу скорости для растений вообще[2].
Такие быстрые движения отличаются от куда более обычных, но заметно более медленных движений растений, называемых тропизмами.
Некоторые виды обладают движениями, необратимыми по своей природе (например, выполняемыми мёртвыми частями растения или сопровождающимися разрушением органа). Другая часть растений способна к более совершенной форме движения, которое в таком случае является обратимым и многократным.
Последняя работа Чарльза Дарвина, опубликованная в 1880 году незадолго до его смерти, была посвящена явлению движения растений и называлась The Power of Movement in Plants.
Ниже приводятся некоторые из растений, способных к быстрым движениям.[1]
У растений бывают разные движения например: Тропизмы, Настии, Таксисы, Гелиотропизм.
Тропизмы - (от греч. τροπος — рост, направление) — реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя.
Если растение под влиянием раздражителя изгибается к источнику раздражителя, то это положительный тропизм, а если оно изгибается в противоположную сторону от раздражителя, то это отрицательный тропизм. [8]
Настии или насти́ческие движе́ния (от др.греч. σπαθητός ‘уплотнённый’) — движения органов растений, которые обусловлены особенностями самого растения и проявляются при воздействии факторов окружающей среды (температура, свет, влажность и др.). В отличие от тропизмов, настии являются более быстрыми и возникают в ответ на ненаправленные, рассеянные в окружающей среде раздражители. К примеру, цветки шафрана и тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры окружающей среды (термонастии). В тепле происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков — и цветки раскрываются, а при холоде происходит ускорение роста их внешней стороны — происходит закрытие цветка.[ настии https://ru.wikipedia.org/wiki/]
Таксисы - (др.-греч. τάξις — строй, порядок, расположение по порядку) — двигательные реакции в ответ на односторонне действующий стимул, свойственные свободно передвигающимся организмам, некоторым клеткам и органоидам (для растений см. тропизм). Источниками раздражения могут быть свет, температура, влага, химические вещества и другие. Раздражители (стимулы) любого типа могут вызывать как отрицательную, так и положительную двигательную реакцию организмов.[тасисы https://ru.wikipedia.org/wiki/]
Гелиотропизм - (др.-греч. ἡλιοτροπίους — буквально: «солнцеповорачивающиеся» от др.-греч. ἥλιος — «солнце» + др.-греч. τροπή — «поворот») — способность растений принимать определенное положение под влиянием солнечного света.
Гелиотропные цветы отслеживают движение Солнца по небу в течение дня, с востока — на запад. Ночью цветы могут ориентироваться достаточно бессистемно, но с рассветом они поворачиваются на восток, к восходящему светилу. Движение осуществляется при помощи специальных моторных клеток, находящихся в гибком основании цветка.
Данные клетки являются ионными насосами, доставляющими ионы калия в близлежащие ткани, что изменяет их тургор.[ гелиотропизм https://ru.wikipedia.org/]
1.2. Обмен веществ
Набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.
Метаболизм обычно делят на две стадии: катаболизм и анаболизм. В ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, обычно выделяя энергию. А в процессах анаболизма — из более простых синтезируются более сложные вещества и это сопровождается затратами энергии.
Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями. В них, при участии ферментов, одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие.
Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:
действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;
позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.
Особенности метаболизма влияют на то, будет ли пригодна определённая молекула для использования организмом в качестве источника энергии. Так, например, некоторые прокариоты используют сероводород в качестве источника энергии, однако этот газ ядовит для животных[1]. Скорость обмена веществ также влияет на количество пищи, необходимой для организма.[3]
1.3. Размножение.
Совокупность процессов, приводящих к увеличению числа особей некоторого вида; у растений имеет место бесполое, половое и вегетативное (бесполое и половое размножение объединяют в понятие генеративное размножение). Изучение различных аспектов размножения является предметом репродуктивной биологии[1]. Бесполое размножение отличается от вегетативного тем, что при вегетативном размножении дочерняя особь, генетически идентичная материнской (клон), обязательно получает фрагмент материнского организма, так как образуется из него[2]; при бесполом размножении же этого не происходит.
В основе генеративного размножения лежит чередование двух ядерных фаз — гаплоидной и диплоидной. Это чередование обусловлено двумя альтернативными процессами — оплодотворением и редукционным делением (мейозом). У растений гаплоидная фаза, образующая гаплоидные гаметы, называется гаметофитом, а диплоидная фаза, формирующая гаплоидные споры, из которых развиваются гаметофиты, — спорофитом. Спорофит и гаметофит могут как отличаться друг от другаморфологически (гетероморфный жизненный цикл), так и быть одинакового строения (изоморфный жизненный цикл)[3].
Отличие полового размножения от полового воспроизведения заключается в том, что в первом случае на гаметофите формируется единственный зародыш спорофита, а во втором — несколько. У большинства растений происходит половое воспроизведение[3].[5]
1.4. Рост.
Рост растений — процесс образования клеток, тканей, органов растений, который сопровождается увеличением объема, массы и размеров. При росте растений формируются новые почки, листья и побеги, увеличивается высота растений, толщина стволов и листьев, размеры побегов.
Рост растений обычно происходит незаметно для глаза человека, особенно при хранении, когда у растений идет процесс образования почек.
В научном растениеводстве принято выделять 10 фаз роста и развития растений.[6]
1.5. Развитие.
В то время как в водной среде, особенно в морях и океанах, преобладают низшие растения, на сушегосподство почти всюду переходит к высшим растениям. В лесах и в саваннах, в степях, на лугах и наболотах мы видим главным образом, а часто почти исключительно высшие растения. И только в некоторыхтипах тундры и на обнаженных скалах высокогорий господствуют лишайники. Более того, почти всекультурные растения, за немногими лишь исключениями (о которых была уже речь в предыдущих томах),представлены высшими растениями.
По внешнему своему облику, так же как по строению и биологическим особенностям, высшие растениячрезвычайно разнообразны. К ним относятся не только цветковые (покрытосеменные) растения иголоссмешше (хвойные, саговниковые и др.), но и папоротпики, хвощи, плауны и даже мхи и печеночники.По сравнению с низшими растениями число видов высших растений очень велико и, по самым скромнымподсчетам, превышает 300 000, а по мнению некоторых ботаников, число видов высших растений не менееполумиллиона.
Для высших растений характерно наличие многоклеточных половых органов (гаметангиев) имногоклеточных же органов бесполого размножения (спорангиев). Половые органы бывают всегда двухтипов — мужские (антеридии) и женские (архегонии). В антеридиях образуются мужские половые клетки(мужские гаметы), а в архегониях — женские половые клетки (женские гаметы). В жизненном циклеполовые органы и спорангии приурочены к разным его фазам.[ 7]
1.6. Питание.
Процесс добычи растениями неорганических соединений из почвенного раствора, воздушной или водной среды. В растительных организмах было обнаружено около 50 различных химических элементов, однако только 13 (азот, калий, кальций, магний, фосфор, сера, хлор, железо, медь, бор, цинк, марганец, молибден) считаются необходимыми для их жизни. Критерием признания элемента необходимым является возникновение нарушений в процессах жизнедеятельности в ситуации, когда исследуемый элемент удален из среды организма. Помимо 13 необходимых микроэлементов, в организме растения могут присутствовать также и такие, присутствие которых может положительно повлиять на его работу. Они называются полезными для растения микроэлементами[1].[4]
1.7. Дыхание.
Подавляющее число организмов для окисления органических веществ используют кислород, который берут из воздуха. Одним из конечных продуктов дыхания является углекислый газ, который должен выводиться из организма в окружающую среду.
Таким образом, растения, также как и животные, дышат. А для этого они поглощают из воздуха кислород и выделяют в воздух углекислый газ. Однако у растений, в отличие от животных, есть процесс фотосинтеза, при котором газообмен обратный: растение поглощает из воздуха углекислый газ, а выделяет в него кислород. Поэтому заметить, что растения все-таки дышат можно лишь в темное время суток, когда фотосинтеза нет, либо протекает его темновая стадия.[ 2]
II. Практическая часть
Методика проведения опыта:
Чтобы провести опыт надо взять крупную морковь с ботвой. С помощью ножа аккуратно отрезать сверху толстый конец длиной примерно 5 сантиметров. Вырежи в нем углубление, чтобы получилась своеобразная чашечка с листьями. Стенки чашечки проткни насквозь зубочисткой. К концам зубочистки привязать прочную нитку – получится что-то вроде ведерка с ручкой. Подвесить эту конструкцию в теплом и освещенном месте, налить в морковную чашечку воду. Следи, чтобы чашечка всегда была полной, по мере необходимости доливай воду.
Результат:
Через 3-4 дня ты увидишь, опущенные листья моркови поднялись вверх и начали расти, хотя сама морковь разрезана и перевернута вверх тормашками.
Объяснение:
Многие растения могут существовать без земли – только благодаря воде и растворенным в ней полезным веществам. Этот факт положен в основу гидропоники – так называется способ выращивания растений без земли. Что касается листьев, то они начали расти вверх благодаря фототропизму – тяге к солнечному свету.
Заключение
В ходе проделанной работы я изучила виды движения растений, литературу по заданной теме, сделала эксперимент с морковью, проанализировала полученные результаты, оформила работу с последующей презентацией.
По результатам работы можно сделать следующий вывод: для растений характерно свойство живого – движение к солнцу (положительный геотропизм ).
Список литературы
Движения растений. Статья. [Электронный журнал] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.
Дыхание. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://biology.su/botany/breath
Обмен веществ. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.
Питание. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.
Размножение. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.
Рост. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.
Развитие. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biology/1292.
Таксисы. Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа:
Тропизмы. . Статья. [Электронный журнал] - Режим доступа:
Приложение