IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Правда ли, что цвет листьев зависит от плодородия почвы?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Панфилова Е.В. 1

---

1МБОУ "Доскинская школа"

Пасынкова У.И. 1

---

1МБОУ "Доскинская школа"

Работа в формате PDF

623.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В середине лета, отдыхая в деревне, на дереве Ранетки во дворе мы увидели сразу и зеленые, и желтые, и красные листья. Почему это происходит, почему листья меняют цвет? Этот вопрос заинтриговал нас. Именно это и стало предметом исследования.

Цель: узнать, почему листья меняют цвет.

Задачи:

1. узнайте, что определяет цвет листвы.

2. изучить влияние состава почвы на цвет листвы.

Гипотеза: предположим, что листья растений разных цветов потому что они содержат вещества, которые придают листьям оттенки зеленого, желтого и красного. А содержание этих веществ в листьях в свою очередь зависит от состава и плодородия почв, на которых произрастают те или иные растения

Методы исследования:

Теоретический:

1. Изучение литературы по проблеме исследования.

2. Работа в Интернете.

Практический:

1. Наблюдения за растениями в природе.

2. Проведение экспериментов.

Объект исследования: листья, почва.

Предмет исследования: цвет листьев, состав почвы

Глава 1.Пластиды

Что такое пластиды?

Пластиды характерны для клеток водорослей и высших растений. Эти органеллы находятся на поверхности двух мембран. По цвету и текстуре выделяют три типа пластид: бесцветные — лейкопласты, зеленого цвета - хлоропласты, желтые, оранжевые или красные -хромопласты. Сочетание всех пластид клеток называется пластидомома. Форма, размер и структура пластид каждого типа различны. Обычно в клетке присутствует только один тип пластида.Пластиды формируются из пропластид- двух мембранных полукруглых структур, заполненных матрицей. Матрица содержит циркулярную ДНК и мелкие рибосомы прокариотического типа. Пропластид переносится в новый растительный организм через яйцеклетку, т. е. из материнского организма. Обычно они содержатся в клетках эмбриона и учебных тканях. Пропластид может поделиться. Из них образуются все три типа пластид. На свету в клетках листьев, стеблей, плодов из пропластида образуются хлоропласты. В клетках накопительной ткани из пропластида формируется лейкопласты. Хромопласт обычно образуется из хлоропластов и лейкопластов, но иногда может образовываться и из пропластида.Самые крупные из них-хлоропласты растений, достигают длины 4-10 мкм и ширины 2-4 мкм и хорошо видны в световой микроскоп. Форма хлоропластов чаще всего линзовидная или эллипсоидная. Лейкопласт и хромопласт могут иметь различную форму. . Наибольшей синтетической активностью характеризуются зеленые пластиды-хлоропласты, содержащие пигмент хлорофилл, который образует с белковыми компонентами мембран особую группу химических соединений - хромопротеиды. Помимо хлоропластов, состоящих из желто-оранжевых пигментов из группы каротиноидов бурых водорослей, обнаружен фукоксантин, красно-фикоэритрин имеют сине-зеленую окраску.

Типы пластид и их структура

Хлоропласты

Хлоропласты содержатся во всех растительных клетках, находящихся на свету. Только несколько типов клеток освещенных частей растений это хлоропласты, содержащие лейкопласт или хромопласт. Это гаметы, секреторные клетки проводящих элементов флоэмы, первичная покровная ткань. В корневых клетках хлоропластов, за редким исключением, нет.Особенно в клетках листьев и незрелых плодов, где они могут занимать основной объем клетки. Основная функция хлоропластов-фотосинтез.  Количество хлоропластов в клетках высших растений колеблется от пяти до 100 и более.  В ходе эволюции хлоропласты приобрели довольно сложную структуру. В процессе их развития из пропластида образуется большое количество четко выраженных выступов (складок) их внутренней мембраны, называемых тилакоидами. .Внутри хлоропластов находится однородное вещество-строма, пронизанная системой параллельных мембран.  В хлоропластах также содержатся рибосомы (сходные по структуре с бактериальными рибосомами), РНК, аминокислоты и ферменты, необходимые для синтеза белка.  (приложение 1)

Хромопласт

Хромопласт характерен для клеток лепестков, плодов, корней, осенних листьев. Это пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления в их строме каротиноидов. Накапливаясь в большом количестве, каротиноиды способны кристаллизоваться. Такие кристаллы ломают оболочку двумембранную оболочку, и хромопласт принимает их форму: зубчатой, игольчатой, пластинчатой, ромбической и др.В клетке хромопласта осенних листьев образуются основные пластоглобулы- в жирных маслах которых растворены каротиноиды.Ценность хромопластов заключается в привлечении животных для опыления цветов и распространения фруктов и семян.Хромопласт обнаружен в клетках лепестков некоторых растений, спелых плодах, осенних листьях. Их функция в обмене веществ не была выяснена. Косвенное биологическое значение хромопластов заключается в привлечении насекомых для перекрестного опыления и животных для рассеивания семян.Внутренняя мембранная система в них обычно отсутствует. Иногда он представлен одним тилокоидом. Размер хромопластов меньше хлоропластов. Их форма может быть очень разной (зубчатой, серповидной, игольчатой, пластинчатой и др.). (приложение 1)

Лейкопласты.

Лейкопласт-бесцветные пластиды сферической формы, в которых накапливаются резервные питательные вещества. В структуре лейкопласт аналогичен пропластиду, из которого они формируются. Тилакоиды, образованные внутренней мембраной, очень слабо развиты.Помимо ДНК и рибосом в строме лейкопластов содержатся ферменты, участвующие в синтезе и расщеплении (гидролизе) запасных веществ, главным образом крахмала.  Лейкопласты обычно расположены в клетках тканей клубней, корневищ, семян.  Основная функция лейкопласта-синтез и накопление резервных продуктов питания, в первую очередь крахмала, белка, иногда, реже масла. Лейкопласты, в которых накапливается крахмал, называется амилопластами. Они с сахарами, поступающими из фотосинтетических органов, образуются из крахмальных зерен различного размера и формы вторичного крахмала. Запасной белок может осаждаться в виде кристаллов или аморфных гранул, масло-пластоглобулинов.Лейкопласты - это бесцветные органеллы. Они имеют правильную сферическую форму. Система мембран внутри довольно слабо развита. Форма может измениться неправильно только в том случае, когда в цитоплазме начинают образовываться довольно крупные крахмальные зерна. У них нет зерен, и есть только один тилакоид. Кроме того, это тилакоиды без определенной ориентации или параллельные оболочке пластиды. (приложение 1)

Взаимопревращение пластид.

В эволюционном плане первичными пластидами исходного типа являются хлоропласты, из которых произошло расчленение органов растений на пластиды двух других типов. В процессе индивидуального развития (онтогенеза) почти все виды пластид могут быть преобразованы друг в друга. Наиболее распространенными процессами является превращение хлоропластов лейкопласта и хлоропласта в хромопласт. Первый процесс происходит, например, при развитии листьев в почке или при развитии эмбриона из оплодотворенной яйцеклетки.  Распространенным примером трансформации хлоропластов в хромопласт является изменение пластид во время осеннего пожелтения листьев или созревания плодов некоторых растений. .В конце концов хлорофилл полностью разрушается и перестает маскировать каротиноиды, которые теперь четко видны, а также вызывают желтый цвет осенних листьев.Однако в естественных условиях, как правило, превращения хромопластов в хлоропласты не происходят, и их можно рассматривать как завершающую стадию развития пластид. В хромопласте может развиваться и лейкопласт. Трансформация хлоропластов в лейкопласты, которая может происходить при ранении молодого растения или при помещении его в темноту, внутренняя мембранная система также в значительной степени разрушается, хлорофилл исчезает, но накопления пластоглобул не происходит. Этот процесс обратимый. Например, при появлении света из лейкопластов снова развиваются хлоропласты. (смотри приложение 2)

Глава 2. Почва-структура, свойства

Что такое почва?

Почва-это природное образование, образованное в результате трансформации горных пород растениями и животными, т. е. результат почвообразующего процесса.Почва обладает уникальным свойством плодородия, она служит основой сельского хозяйства во всех странах.Почва при правильном уходе не только теряет свои свойства, но и усиливает их, становится более плодородной.. Под действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменением климата и колебаниями температуры горных пород, в том числе гранита, постепенно растрескивается и превращается в пыль. На ней поселились микроорганизмы, питающиеся в основном углеродом и атмосферным азотом, а также минеральными соединениями, которые они получали из горных пород. . Затем здесь поселились лишайники и мхи. .Лучшие почвы, впитывающие и дышащие, мелкокусковые или мелкозернистые по структуре комков с диаметром от 1 до 10 мм. От состава и свойств пород, в которых образуется почва, в значительной степени зависит состав и свойства почвы.Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей (смотри приложение Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.Жидкая часть почвы или почвенный раствор, Вода с растворенными органическими и минеральными соединениями. Почвенная вода содержит от доли цента до 40-60 %.Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными питательными веществами.Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. .Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей, актиномицетов и др.).), представители беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски, насекомые и их личинки), роющие позвоночных животных. Они живут в основном в верхних слоях почвы, вокруг корней растений, которые производят свою собственную пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях.(приложение3)

Химический состав почвы

Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, серу, железо и др.).) и микроэлементов(бор, марганец, молибден, цинк и др.) что растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием деятельности, климата и деятельности человека. При внесении удобрений почва, обогащенная питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства.Неправильное использование почвы может привести к нарушению ее эрозии, засолению, заболачиванию. Состоит из двух частей — минеральной и органической. Неорганическим субстратом являются глинистые, пылевые и песчаные компоненты, образующиеся в результате эрозии горных пород. Органическая часть представлена животными и растительными остатками, а также гумусом. Гумус-это органический материал, разложившийся до последней степени и остающийся в стабильном состоянии на протяжении многих лет. Он является источником питательных веществ, необходимых для жизни растений. . Определение плодородной земли возможно тогда, когда: она способна обеспечить растения питательными веществами и водой в количествах, достаточных для роста и размножения; не содержит вредных примесей, препятствующих жизнедеятельности растений. (приложение )

. Пахотные земли нуждаются в постоянной поддержке их плодородия. Процессы истощения и эрозии здесь больше, чем на земле, не тронутой человеком. Основные типы почв и их характеристика (смотри приложение )Почвы различаются как по их механической составляющей, так и по преобладанию органической части. Описания неорганических видов включают: глинозем; глина; песчаник;супесь. (смотри приложение )

Глава3.Экспериментальная.

Обнаружение пластид в клетках листьев
В каплю воды на стеклянной горке положили лист элодеи. Разложили лист препаровальной иглой и накрыли покровным стеклом. Рассмотрели под микроскопом

Химический анализ

Отбор и подготовка проб для химического анализа.

 Для проведения химического анализа был проведен отбор проб. Почву отбирали с глубины 10 см по 40-50 мг каждого образца.

 Пробы были взяты в следующих областях::

1-участок, где произрастают деревья с зелеными листьями

2- участок, где произрастают деревья с жёлтыми листьями;

3- участок, где произрастают деревья с красными листьями;

Затем почву просушивают и измельчают, удаляют из нее примеси и частицы с помощью набора сит с отверстиями разного диаметра от 5 до 1 мм. Образцы высушивают на воздухе для получения водно-солевых экстрактов.

Методы исследования механического состава:

Определение механического состава грунта влажным способом

Небольшое количество почвы смочите водой до состояния полужидкой
массы. Эта масса была свернута в клубок. Шарик был скатан в шнур. Шнур согнут вкольцо диаметром примерно 3 см.

Выводы делаются по шкале:
- шнур не образуется, песок (песчаная почва).
- Образовались зачатки шнура-супеси (супесчаная почва).
- Шнур дробится при прокатке и сгибании в кольцо-суглинок
(суглинистая почва)

Определение механического состава образцов.

Сначала определяли цвет, механический состав, структуру, новообразования-основные характеристики почвенных горизонтов трех почвенных образцов.

Химический опыт.

3.1.Приготовление водно-солевого экстракта.

Для приготовления водного экстракта достаточно 20 г воздушно – сухого просеянного грунта. Почву помещают в колбу объемом 100 мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают в течение 5-10 минут, а затем фильтруют.

3.2.Определение фактической кислотности почвы.

Кислотность и засоленность почвы

 Кислотность почвы определяют путем измерения рН солевой вытяжки. В зависимости от рН почва может быть кислой, нейтральной или щелочной: