ГОРОДСКОЙ КОНКУРС
ТВОРЧЕСКИХИ НАУЧНО — ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ –
МУЛЬТИМЕДИЙНЫХПРОЕКТОВ
«МОЯМАЛАЯ РОДИНА»
Направление Биология
Лаборатория зеленого листа
Исследовательская работа
Выполнена обучающейся 5 класса муниципального бюджетного образовательного учреждения среднейобщеобразовательной школы № 1 города Мирного Архангельской области
Ничипоровой Юлией Михайловной.
Научный руководитель – учительмуниципального бюджетного образовательного учреждения среднейобщеобразовательной школы № 1 города Мирного Архангельской области
Суворинова Татьяна Петровна.
г.Мирный, 2022
Оглавление.
Введение. 3-4
1.Основнаячасть.
1.1.Историяоткрытия фотосинтеза. 4
1.2.Значениефотосинтеза вприроде. 4-5
2.Практическаячасть.
2.1.Доказательство необходимости света для зеленого растения. 5
2.2.Образованиекрахмала в листьях на свету. 5-6
2.3. Образование крахмала в зеленых частяхрастений. 6
2.4.Доказательство выделения кислорода ипоглощение углекислого газа зеленымирастениями. 6
3.Заключение. 7
Список литературы. 8
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение5
Введение.
О роли зеленого растения на Земле К.А.Тимирязев говорил так:«Едва ли какой процесс, совершающийся на поверхности земли заслуживает в такойстепени всеобщего внимания, как тот далеко ещё не разгаданный процесс, которыйпроисходит в зеленом листе, когда на него падает луч солнца…- это процесс, откоторого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете, а ,следовательно, и благосостояние всего человечества».[9] Давно известно, чтобез зеленого растения не может быть жизни на Земле. Только оно способно изпростых соединений — солей, углекислого газа и воды — создать необходимые дляжизни сложные органические вещества: белки, жиры и углеводы.[4] Я всегда думала,что растение питается водой и растворенными в ней солями, которые корень беретиз почвы. И на уроке биологии я узнала, что это почвенное питание. Но, оказывается, есть еще и воздушное питание, то есть фотосинтез. Я заинтересовалась этойтемой. Причиной появления жизни на Земле является именно процесс фотосинтеза,который характерен для зеленых растений. Моя работа называется «Лабораториязеленого листа».
Цель работы: путем проведенияисследований доказать, что зеленый лист, а именно хлорофилл, находящийся вхлоропластах, является источником жизни на Земле, обеспечивая кислородом всеживые организмы.
Гипотеза: является ли фотосинтез гениальнымизобретением природы, действительно ли без зеленых растений всё живоеисчезнет с «лица» Земли.
Задачи исследования:
1.Выяснить, почему говорят, что лист — живая лаборатория.
2.Выяснить, в чем заключается «космическая», т.е. глобальная рольрастений.
3.Изучить литературу по вопросу фотосинтеза зеленых растений.
Объект исследования: комнатные растения.
Предмет: условия, необходимые для протекания фотосинтеза.
Методы исследования: поиск,изучение и анализ теоретического материала; эксперимент, описание, сравнительныйанализ.
Практическое значение работы: результатыработы можно будет использовать на уроках биологии и на занятиях кружка«Экология растений», рассказывая о том, что растения надо беречь, ведь от ихсуществования зависит жизнь всего живого и человечества в целом. Актуальностьработы заключается в том, чтобы формировать у ребят экологическое воспитание,бережное отношение к растениям.
1.Основная часть.
1.1.История открытия фотосинтеза.
На два столетия в науке утвердилась теория водногопитания растений Яна Баптиста ван Гельмонта(1579 – 1644), голландскогоестествоиспытателя. Листья, по этой теории, лишь помогалирастению испарять излишнюю влагу. К самому неожиданному, но правильномупредположению о воздушном питании растений ученые пришли лишь к началудевятнадцатого века. Важную роль в этом сыграло открытие, сделанное английскимхимиком Джозефом Пристли в 1771 году. Он поставил опыт, в результате которого сделал вывод: растения очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Учёный доказал, что растение на светупоглощает углекислый газ и выделяет кислород. Для этого он поместил подстеклянный колпак, поставленный на свет, зелёное растение и мышь. Благодарякислороду, выделяемому в результате фотосинтеза, мышь могла существовать долгоевремя. (Приложение 1). Там где растения не было, мышь погибла. Позднеевыяснилось: для того, чтобы растение очищало воздух, необходим свет. Десять летспустя учёные поняли, что растение не просто превращает углекислый газ вкислород. Углекислый газ необходим растениям для жизни, он служит для нихнастоящей пищей (вместе с водой и минеральными солями)[3]. Воздушное питание растенийназывается фотосинтезом. Опыт Пристли впервые позволил объяснить, почему воздухна Земле остается «чистым» и может поддерживать жизнь, несмотря на горениебесчисленных огней и дыхание множества живых организмов. Он говорил: «Благодаряэтим открытиям мы уверены, что растения произрастают не напрасно, а очищают иоблагораживают нашу атмосферу»[1]. Современное определение фотосинтеза звучиттак: фотосинтез — процесс,при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии светаобразуются органические вещества из неорганических.[8] При фотосинтезе растениепоглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяеткислород, как побочный продукт фотосинтеза.
1.2. Значениефотосинтеза в природе.Изучив литературу по вопросу фотосинтеза зеленых растений, я пришла кследующим выводам: в процессе фотосинтеза на свету в зелёных пластидах-хлоропластахобразуются органические вещества и выделяется кислород. При этом растенияиспользуют воду с минеральными веществами. Такой тип питания называетсяавтотрофным (греч. «аутос» — сам, «трофе» — пища, то есть сам создаю пищу -органические вещества)[2]. Световая энергия поглощаетсятем больше, чем меньше затемнен лист. Потому у растений в процессе эволюциивыработалась способность поворачивать пластину листа к свету так, чтобы на неепадало больше солнечных лучей. Листья на растении располагаются так, чтобы непритеснять друг друга. Это явление называется листовая мозаика. Окончательнымипродуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал),органические кислоты, аминокислоты, белки. Фотосинтез при различных условияхпротекает с разной интенсивностью. Интенсивность фотосинтеза также зависит отфазы развития растения. Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается вфазе цветения.[4] Процесс фотосинтеза все больше и больше привлекает к себевнимание ученых. Наука близка к решению важнейшего вопроса — искусственногосоздания при помощи световой энергии ценных органических веществ из широкораспространенных неорганических веществ. Недавно была синтезирована молекулахлорофилла. Проблема фотосинтеза усиленно разрабатывается ботаниками, химиками,физиками и другими специалистами. Только благодаря фотосинтезу атмосферныйвоздух Земли содержит около 21% этого газа. Другого источника свободногокислорода в природе не существует. Чем больше растений будет окружать человека,тем легче ему будет дышать, работать, учиться, отдыхать. Запасенная впродуктах фотосинтеза энергия — основной источник энергии для человечества.Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. тоннорганического вещества и выделяется около 200 млн. тонн свободного кислорода.[7]Лист — настоящая лаборатория.
2.Практическая часть.
2.1.Доказательство необходимости света для зеленого растения.
Нами был проведен эксперимент. Взяли 2 растения герани,одно поместили на подоконник, освещаемый солнцем, второе убрали в шкаф, гдебыло темно. Через 7 дней мы обнаружили, что растение в шкафу стало чахнуть, листьяпожелтели и стали вянуть и сохнуть. Растение, находящееся под действием света, чувствовалосебя прекрасно, никаких отрицательных изменений мы не заметили. Значит, дляжизнедеятельности растений необходим солнечный свет (Приложение 2).
2.2.Образование крахмала влистьях на свету.
Провели следующий опыт. У комнатного растения — герани,стоявшего на свету, отрезали один лист и опустили его на 5 минут в чашу скипящей водой. Затем положили лист в стаканчик с небольшим количеством спирта.Зеленый лист обесцветился, т.к. хлорофилл растворился в спирте. Далее листополоснули в воде и опустили в раствор йода. Увидели, что лист посинел. Вывод:значит в листе есть крахмал, который в присутствии йода окрашивается в синийцвет (это качественная реакция на крахмал).[6] Затем продолжили опыт. На этом же растении на один из листочков с двух сторон в одномместе я с помощью скрепок прикрепили одинаковые фигуры, вырезанные из картона, и поставили растение на свет на 10 часов, предварительно полив его. Затемпровели тот же эксперимент, описанный выше. Увидели, что место, которое было закрытокартоном, в растворе йода не окрасилось, а та часть листа, которая была открытасолнечным лучам, окрасилась в сине — фиолетовый цвет. Мы пришли к выводу, чтотолько на свету в растении в зеленых частях, образуется крахмал, в темноте -нет. (Приложение 3)
2.3.Образование крахмала в зеленых частях растений.
У хлорофитума пестролистногои традесканции зебрина, стоявших на свету, отрезали по 2 листа и опустили на 5минут в чашку с кипящей водой. Затем положили листы в чашку Петри с небольшимколичеством спирта. Когда они обесцветились, ополоснули в воде и опустили враствор йода, налитого в чашку Петри. Мы увидели, что листья посинели не навсей поверхности, а только там, где они были зеленые до проведения опыта. Белыеполоски на листьях остались бесцветными, они не окрасились. Вывод: крахмалобразуется только в зеленой части листа. (Приложение 4).
2.4. Доказательство выделениякислорода и поглощения углекислого газа зелеными растениями. (Приложение 5.).
Провели опыт. Взяли веточки растения с землей или водой ипоместили их в стеклянные сосуды, закрытые крышкой. Наполнили банки углекислымгазом (выдохнули в них воздух) и плотно закрыли. Одну банку поставили в тёмныйшкаф. Другую банку выставили на яркий свет. Через сутки открыли банки иопустили в них горящую лучинку. Что же наблюдали? В банке, которая находилась втёмном шкафу, лучинка погасла. В другой банке лучинка горела ярким пламенем.Возникает вопрос: «Какой газ поддерживает горение, а какой — нет?» Из литературныхисточников выяснили, что пламя гаснет в углекислом газе и горит ярким пламенемв присутствии кислорода.[5] Значит, впроцессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ, а выделяют кислород.Этот процесс происходит в зелёных листьях на свету.
3.Заключение.
Еслипо-настоящему любить природу, можно описать процесс фотосинтеза красивымлитературным языком. Приведу в пример выдержку из работы К.А. Тимирязева. Япредлагаю вам закрыть глаза и мысленно нарисовать картинку к тексту. «Когда-то,где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал назелёную былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно.Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другойформе он вошёл в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился внаши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас вдвижение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем сознании».[9] К.А.Тимирязев считал, что растениям в нашей жизни принадлежит космическая роль.Основным источником тепла и света является космическое тело — Солнце. А зелёныерастения — единственные организмы на нашей планете, которые способны усваиватьсолнечную энергию и переводить её в химическую энергию органических веществ.Кислород, образуемый растениями при фотосинтезе и выделяемый в окружающее ихпространство, имеет огромное значение в жизни других организмов и в различныхпроцессах, происходящих в природе. Фотосинтез удовлетворяет потребность всего живого на нашей планете. Кислород также участвует в образовании озоновогослоя, который защищает организмы от вредного ультрафиолетового излучения[8]. Задачи,которые были поставлены перед выполнением данного исследования выполнены. На основе полученных теоретических знаний и проведенныхпрактических опытов гипотеза доказана. Зеленый лист является источникомжизни на Земле, поскольку в результате процесса фотосинтеза выделяетсякислород, необходимый всем живым существам на планете. Лист — химическаялаборатория, где идут сложные процессы образования органических веществ изнеорганических в присутствии энергии солнца. Поэтому можно сказать, что фотосинтез- гениальное изобретение природы, благодаря которому на нашей планетеобитает огромное разнообразие живых организмов, использующих для дыханиякислород. Значение процесса фотосинтеза можно выразить высказыванием академика Сергея Павловича Костычева: «Стоит зеленому листу прекратить работуна несколько лет, и все живое население земного шара, в том числе ичеловечество, погибнет».[8] Поэтому к растениям нужно относиться бережно изаботиться об озеленении вокруг себя, в классе, дома, в парках.
Списоклитературы.
10
5.Библиографический список.
1. Аксенова М. Энциклопедия для детей.; Биология .- М.:«Аванта+»,1998.
2. Журнал «Цветок». ООО «Издательский дом «Толока», 2009 г.
3. Маркин В.А. Я познаю мир: Дет. энциклопедия.; Биология. — М.:ООО«Издательство
АСТ»,2005.
4. Маркин В.А. Я познаю мир: Дет. энциклопедия.; География.- М.:ООО«Издательство
АСТ»,2005.
5.Хессайон Д.Г. «Все о комнатных растениях». Москва «Кладезь –Букс», 2007 г.
6. Я познаю мир: Дет. Энциклопедия: Растения. / Сост. Л. А.Багрова. Под общ. Ред. О. Г.
Хинн. – М.: ТКО «АСТ», 1995.
7. Я познаю мир. Энциклопедия: ботаника, издательство «Астрель»,М,2005г.
8.https://rosuchebnik.ru/material/fotosintez/
9.https://kipmu.ru/fotosintez/
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
