Исследовательская работа по теме "Путь к свету"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение муниципального образования «Город Архангельск»

«Средняя школа №2 имени В.Ф Филиппова»

Школьная научно-исследовательская конференция

«Идея. Поиск. Открытие»

Исследовательская работа

ТЕМА: Путь к свету

Работу выполнил

Баталов Егор

учащийся 5 «А» класса

МБОУ СОШ №2

Научный руководитель

Гулина Ирина Николаевна

МБОУ СОШ № 2

Высшая квалификационная категория

г. Архангельск

2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Основная часть

1.1История понятия «тропизм»

1.2. Теория Холодного Н. Г.

2. Тропизм. Виды.

2.1 Фототропизм

2.2 Геотропизм

2.3 Хемотропизм, гидротропизм, аэротропизм, тигмотропизм

3. Практическая часть:

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

4.Заключение

5.Список литературы

6.Приложение.

ВВЕДЕНИЕ

У нас дома очень много цветов, я часто мою их, убираю погибшие листья, и я заметил, что растения движутся. Я разворачиваю их, прячу от света, а они всё равно поворачиваются к свету. Мне стало интересно, неужели людям надо поучиться у растений. Ведь они максимально используют ресурсы окружающей среды себе во благо. В тоже время, люди часто не знают, как экологично использовать условия окружающей среды себе во благо, как правильно питаться…

Растение старается выжить в любых условиях - человек часто губит себя даже в благоприятных условиях. Возникает вопрос: «Неужели растения умнее человека?»

Цель моей работы: доказать на примере как растения чувствуют источник света

Задачи работы:

1. Изучить литературу по данной теме;

2. Провести опыты, подтверждающие, что растения двигаются в сторону источника света.

3. Сделать выводы.

4. Познакомиться с понятием «тропизм» и его видами

Объект исследования: Растения Спатифиллум «Spathiphillum» и Колеус «Coleus»

Предмет исследования: Движение растений

Методы исследования:

1. Теоритические (анализ, синтез, обобщение)

2. Практические (изучение литературы, эксперимент, наблюдение)

Гипотеза: возможен ли у растений положительный и отрицательный геотропизм, положительный и отрицательный фототропизм, положительный и отрицательный диатропизм?

ГЛАВА 1.1 ИСТОРИЯ ПОНЯТИЯ «ТРОПИЗМ»

Среди факторов, вызывающих проявление тропизмов, свет был, бесспорно, первым, на действие которого человек обратил внимание. Уже в древних литературных источниках были описаны изменения положений органов растений, названные гелиотропными. "Гелиос" означает по-гречески "солнце", а гелиотропный - "направленный к солнцу". Греческий философ Теофраст (371-286 гг. до н. э.), которого считают основоположником научной ботаники, упоминал, например, что почти все листья обращены своими верхними сторонами к свету. Был известен и гелиотропизм некоторых цветков. Так, римский ученый Варрон (116-27 гг. до н. э.) отмечал, что цветки, которые называют гелиотропными, с утра обращены в сторону восходящего солнца и в течение дня следуют за ним вплоть до его заката, будучи все время обращенными к нему. Особенно четко такое поведение выражено у видов рода гелиотроп (Heliotropium) из семейства бурачниковых. Вероятно, вам знаком Heliotropium arborescens - широко известное разводимое на балконах растение с крупными фиолетовыми пахнущими ванилью цветками. Но поскольку такого рода ответную реакцию растения можно вызвать и искусственным освещением, изначальное название "гелиотропизм" уступило место термину "фототропизм".

1.2. ТЕОРИЯ ХОЛОДНОГО Н. Г.

Николай Григорьевич Холодный родился 22 июня 1882 года в Тамбове, в семье учителя местной мужской гимназии.

В 1886 году семья Холодных переехала в Воронеж. В 1892 году он поступил в Воронежскую гимназию, но проучился там только один год. В 1893 году его отец был переведен в г. Новочеркасск на должность директора гимназии. В этой гимназии он и продолжил своё дальнейшее обучение. Уже в гимназические годы у Николая Григорьевича Холодного проявился интерес к естествознанию и всё свободное время он отдавал чтению естественнонаучной литературы и наблюдениям в природе.

Холодный М.Г — основоположник фитогормональной теории тропизмов, объясняющей ростовые движения растений.

Почти одновременно и независимо от Холодного аналогичные идеи высказал и обосновал экспериментальные данные голландский фитофизиолог Ф. Вент (1928). В мире эта теория известна как гипотеза Холодного—Вента.

Холодный Н Г доказал, что на освещенной стороне стебля скапливается отрицательный заряд электричества. А на затененной – положительный. Фитогормоны, притекающие из верхушки стебля и несущие отрицательный заряд, скапливаются на затененной стороне, которая вследствие этого начинает расти быстрее, и стебель изгибается к свету. У проростков злаков гормоны роста притекают из верхушки, и первый лист изгибается в направлении источника света.

Рис. 1. Обусловленное фототропизмом изгибание отдельных клеток при росте в длину(а-в) и строго верхушечном (г-е) росте: а и г - исходные состояния, б и д - рост без раздражения светом, вне - рост при одностороннем освещении

1. ТРОПИЗМ. ВИДЫ

Тропизмы (от греч. τροπος — рост, направление) — реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя (химического, светового и др.).

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.

В основе тропизма лежит одно из свойств цитоплазмы клетки — её раздражимость, как ответной реакции на различные факторы внешней среды.

Ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды (свет, земное притяжение, химические вещества и др.) заключаются в направленных ростовых и сократительных движениях (изгибах) органов растения, приводящих к изменению его ориентации в пространстве. Ростовые движения зависят от вида раздражителя, механизм действия которого на растения сложен. Эти движения могут возникать в растущих частях растений, как следствие более быстрого роста клеток, расположенных на одной стороне органа растения (стебле, корне, листе). В органах растения возникают растяжения, связанные с асимметричным распределением в них фитогормонов роста растений.

В своей работе мы рассмотрим:

- Фототропизм

- Геотропизм

- Хемотропизм

- Гидротропизм

- Аэротропизм

- Тигмотропизм

2.1 ФОТОТРОПИЗМ

Фототропи́зм (от др.-греч. φῶς — свет и τρόπος — поворот) — изменение направления роста органов растений или положения тела (органов) у животных, в зависимости от направления падающего света.

Разновидности фототропизма

Положительный фототропизм — типичным примером является изгиб стебля в сторону источника света.

Положительный фототропизм позволяет использовать многие растения и в условиях невесомости, при отсутствии действия геотропизма.

Плагиотропизм, или диатропизм — при нём пластинки листьев оказываются расположенными под углом к падающему свету.

Отрицательный фототропизм — орган изгибается от источника света. Таковы движения верхушек некоторых корней, а также поведение стеблей плюща.

Положительный фототропизм в сочетании с отрицательным геотропизмом выводит верхушки проростков на поверхность почвы даже при очень глубокой заделке семян.

Знак и величина фототропизма может зависеть от уровня освещённости.

- положительная фототропичность при слабом свете

- отрицательная — при сильном

- отсутствие фототропичности при среднем.

Растения различных видов имеют различный фототропизм. Возраст растений в пределах одного вида также вносит коррективы. У молодых растений, в особенности бурно растущих, способность к фототропизму больше, чем у взрослых. В пределах одного и того же растения фототропизм сильнее проявляется в более молодых органах. Фототропизм стеблей и листьев приводит к более равномерному расположению листьев в пространстве, они меньше затеняют друг друга. Таким образом, складывается своеобразная листовая мозаика.

Листовая мозаика — результат неравномерного роста черешков листьев и листовых пластинок, которые тянутся к свету и заполняют каждый освещенный промежуток. В связи с этим часто изменяются величина и форма листьев. Листовую мозаику можно наблюдать на горизонтальных и вертикальных ветвях деревьев и кустарников. Это явление проявляется в условиях значительного затенения (нижние ветви кроны вяза, липы, клёна), на ползучих побегах трав (копытень), на розеточных побегах (герань, подорожник, одуванчик). Листовая мозаика — важное приспособление к максимальному использованию рассеянного света и может образоваться при любом типе листорасположения.

Листова́я моза́ика — расположение листьев растений в одной плоскости, обычно перпендикулярной направлению лучей света, что обеспечивает наименьшее затенение листьями друг друга.

1. ГЕОТРОПИЗМ

Геотропизмом называется способность растительных органов принимать определенное положение по отношению к вертикальной линии. Положительно - геотропические органы – корни, а отрицательно-геотропические – стебли.

Обнаружить отрицательный геотропизм стеблей можно простым опытом. Цветочный вазон с бальзамином (или с другим растением) ставим в темное помещение в горизонтальном положении. Через несколько дней обнаруживается геотропический изгиб: стебель направляет свой рост от земли.

Геотропические изгибы происходят вследствие неравномерного роста в длину двух противоположных сторон органа. При изгибе корня верхняя сторона растёт сильнее, нежели нижняя; при изгибе стебля — как раз наоборот.

Факт проникновения корня в плотную почву служит другим аналогичным доказательством активности геотропического движения этого органа. По мнению Дарвина, земное притяжение действует как раздражитель на верхушку корня, от которой раздражение передаётся уже далее растущей зоне корня, где и происходит изгиб. Корни, у которых верхушка отрезана, по Дарвину, неспособны изгибаться геотропически. Позднейшие опыты Визнера (нем. Julius Wiesner) не подтвердили этого.

Положительный геотропизм имеет громадное значение для жизни растения. Корень устремляется в почву, закрепляет растение и, проникая всё глубже и глубже, приходит в соприкосновение с новыми запасами пищи.

Отрицательный геотропизм, поднимает стебель кверху в область воздушной пищи. Благодаря тому же геотропизму поваленные (ветром или дождём) наземь злаки снова поднимаются и принимают обычное вертикальное положение.

1. ХЕМОТРОПИЗМ

Хемотропизм — это изгибы, связанные с односторонним воздействием хи­мических веществ. Хемотропические изгибы характерны для пыльцевых трубок и для корней растений. Если пыльцу положить на предметное стекло в среду, содержащую сахарозу, и одновременно поместить туда кусочек завязи, все пыль­цевые трубки в процессе роста изогнутся по направлению к завязи. Корни растений изгибаются по направлению к питательным веществам. Если питательные вещества не перемешаны со всей почвой, а распределяются отдель­ными очагами, корни растут по направлению к этим очагам. Такая способность корней определяет большую эффективность гранулированных удобрений. Корни растут по направлению к отдельным гранулам, содержащим питательные веще­ства. При таком способе внесения питательных веществ создается также повы­шенная концентрация их около корня, что обусловливает их лучшую усвояе­мость.

Гидротропизм — это изгибы, происходящие при неравномерном распределе­нии воды. Для корневых систем характерен положительный гидротропизм.

Аэротропизм — ориентировка в пространстве, связанная с неравномерным распределением кислорода. Аэротропизм свойствен в основном корневым сис­темам.

Тигмотропизм — реакция растений на одностороннее механическое воздей­ствие. Тигмотропизм свойствен лазающим и вьющимся растениям.

3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Опыт №1

Растение Колеус «Coleus» в простонародии «Цветная крапивка». См. прил. №1

Оно стоит у нас на подокойнике в углу. Свет получает в основном искусственный. Листья «Цветной крапивки» развернуты в комнату и радуют нас. Они расположены в одной плоскости перпендикулярно направлению лучам света.

Таким образом, у растения Колеус «Coleus» наблюдаем положительный фототропизм и явление «листовой мозаики».

Опыт №2

Растение Спатифиллум «Spathiphillum» любит влажность и яркий свет. См. прил. №2.

Естественного освещения ему мало и он боится сквозняков. Мы долго присматривались к нему и наблюдали, где ему будет лучше. Сейчас Спатифиллум занимает центральное место в комнате. Стоит у стены под телевизором. Так почти все его листья полноценно освещаются искусственным светом. Мы заменили поддон от цветочного горшка на большую тарелку, чтобы обеспечить полноценный полив. Листья моем в душе один раз в две недели. Каждый день опрыскиваем водой.

Обычно мы поворачиваем его, чтобы он был пышный со всех сторон. Для эксперимента мы не меняли положение 2 месяца. На фото очень хорошо видно как листья пышно растут по направлению к свету. И как отсутствуют листья в проекции шкафа. А также мы можем наблюдать вертикальное положение молодых листочков до момента их разворачивания. Затем они постепенно начинают занимать положение под углом к свету относительно вертикальной оси.

Таким образом, мы можем сказать, что у Спатифиллум «Spathiphillum» положительный фототропизм, диатропизм и отрицательный геотропизм.

Опыт №3 Проращивание плодов турецкого ореха Нут.

1. Купили Нут (Рис. № 4,5)

2. Посадили 3 орешка в баночку, полили и поставили под искусственный источник света. Лучи направлены перпендикулярно баночке. (Рис. №6)

3. Через 7 дней появились первые росточки направленные строго вертикально. (Рис №7)

4. Мы изменили условия. Теперь баночка стоит под углом к источнику света. (Рис. №8)

5. Мы видим изменение направления ростка в сторону источника света. (Рис. №9)

Таким образом, мы наблюдаем положительный фототропизм и отрицательный геотропизм ростков турецкого ореха Нут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своей работе мы рассмотрели историю тропизма. Дали определение тропизму.

Тропизм – это реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя.

Познакомились с биографией ученого Холодного Н.Г., с его теорией. Учеными эта теория используется и в наши дни.

Рассмотрели понятие тропизма и его видов. Дали определение фототропизму, геотропизму, диатропизму.

Выдвинули гипотезу: возможен ли положительный и отрицательный геотропизм, положительный и отрицательный фототропизм, положительный и отрицательный диатропизм.

На примере проведенных опытов, наша гипотеза подтвердилась.

Растения имеют положительный и отрицательный геотропизм, положительный и отрицательный фототропизм, положительный и отрицательный диатропизм.

Таким образом, мы видим, что растения живые. Они используют все возможности для роста и питания. Умеют приспосабливаться к любым условиям внешней среды. Имеют уникальную способность выстраиваться в «листовую мозаику», позволяющую получать максимум света каждому листочку.

НАМ ЕСТЬ ЧЕМУ ПОУЧИТЬСЯ У РАСТЕНИЙ!

ПРИЛОЖЕНИЕ

№1 Колеус «Coleus»

Рис № 1

№2 Спатифиллум «Spathiphillum»

Рис. № 2 Рис. № 3

№3 Проращивание плодов турецкого ореха Нут.

Рис. № 4 Рис. № 5

Рис. №6 Рис. №7

Рис. №8 Рис. №9