WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 


«Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №68 Секция биологииРасчет усреднено-идеальных условий для оптимальной активности растений Автор ...»

МУ «Управление образования

Администрации г.Прокопьевска»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №68

Секция биологииРасчет усреднено-идеальных условий для оптимальной активности растений

Автор работы:

Ведягин Евгений, учащийся 9 класса

Ковылов Геннадий, учащийся 7 класса

МОУ «Школа №68»

г. Прокопьевска

Руководитель:

Балде Ольга Александровна,

учитель биологии

МОУ «Школа №68»

Тел.: 8(3846)617395

Прокопьевск, 2011

Оглавление

TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc287897415 \h 21. Материал и методика работы PAGEREF _Toc287897416 \h 42.Теоретические основы исследования PAGEREF _Toc287897417 \h 62.1.Транспирация растений. PAGEREF _Toc287897418 \h 62.2.Фотосинтез. PAGEREF _Toc287897419 \h 73.Практическая часть PAGEREF _Toc287897420 \h 123.1.Расчет активности транспирации растений при разном температурном режиме PAGEREF _Toc287897421 \h 12

Введение Еще К.А. Тимирязев подчеркивал, что важнейшая задача физиологии растений — найти пути, чтобы «вырастить два колоса там, где растет один». Задача эта не только не потеряла значения, но стала еще более острой. Большая роль в выполнении этой задачи принадлежит управлению фотосинтетической деятельностью и транспирацией растений. Управляя процессом фотосинтеза, можно регулировать процессы роста, цветения и плодоношения растения. Фотосинтез является основным процессом, при котором образуется сухое вещество растений, транспирация обеспечивает оптимальное содержание связанной воды в растении.

Для выращивания растений, в частности, комнатных, так, как это требуется самим растениям, необходимо большое количество финансовых и временных затрат. Однако, даже при соблюдении этих условий, добиться идеальных условий для выращивания всех растений в квартире или кабинете, практически невозможно. Так, к примеру, в кабинете биологии школы №68 находится 112 растений разных экологических групп: от пустынных до тропических. Некоторые растения прекрасно развиваются на солнечном подоконнике и быстро чахнут в темном углу; другие – хорошо себя чувствуют в полутени, но не выдерживают прямых солнечных лучей. Кроме того, существуют объективные условия, не зависящие от нашего желания или возможностей – например, продолжительность светового дня.

Одним из самых важных условий жизнедеятельности, в частности, протекания процессов фотосинтеза и роста, является температурный режим. Процессы жизнедеятельности у каждого вида растений осуществляются при определенном тепловом режиме, который зависит от качества тепла и продолжительности его воздействия.

Разные растения нуждаются в разном количестве теплоты и обладают различной способностью переносить отклонения (как в сторону понижения, так и повышения) температуры от оптимальной. Понижение температуры приводит к замедлению всех процессов, сопровождается ослаблением фотосинтеза, торможением образования органических веществ, дыхания, транспирации. Повышение температуры активизирует эти процессы.

Создать каждому из растений в помещении оптимальные условия произрастания нет никакой возможности, однако мы все же требуем от них, по меньшей мере, ежегодного цветения и периодического роста. В противном случае придется выращивать один вид растения, создавая ему идеальные условия существования.

В связи со всем вышеперечисленным считаем актуальным расчет управляемых условий, усредненно-идеальных для смешанной группы растений при постоянной длине светового дня 8 часов.

Цель данной работы: выявление идеальных температурных условий для выращивания смешанной группы комнатных растений.

Задачи:

Изучить литературу и источники из интернета для выявления зависимости процесса роста и фотосинтеза от различных условий.

Выбрать методики для расчета интенсивности фотосинтеза и транспирации растений.

Рассчитать среднюю интенсивность фотосинтеза и транспирации растений при разных условиях.

Выделить усреднено-идеальные температурные условия для выращивания смешанной группы растений.

Объект исследования: комнатные растения (ассимилирующие органы)

Предмет исследования: зависимость процессов роста и фотосинтеза от условий

Гипотеза: «Главное условие произрастания растений при постоянном световом дне – температурный режим»

1. Материал и методика работы Данная работа выполнялась в течение 2010-2011 учебного года, с сентября по февраль. Измерения и расчеты выполнялись группой обучающихся Экологического клуба МОУ «Школа №68» под руководством педагога дополнительного образования Балде Ольги Александровны.

Работа состояла из нескольких этапов:

Изучение литературы, проведение практических измерений: определение связи процессов фотосинтеза и транспирации растений через:

определение сухой массы фотосинтеза (определение нетто-ассимиляции или ЧПФ)

• Определение площади листа. Метод основан на сопоставлении листа с некоторой простой геометрической фигурой, достаточно хорошо совпадающей с его конфигурацией. Лист вписывают в соответствующую фигуру так, чтобы основные параметры были общими.

Измеряя длину a и ширину b такого прямоугольника, находят его площадь: S = a · b.

• Определение чистой продуктивности фотосинтеза. На долю органических соединений, создаваемых в ходе фотосинтеза, приходится около 95% общей биомассы растительного организма. Поэтому изменение сухой массы может довольно объективно отражать ассимиляционную деятельность растения. Именно этот показатель и лёг в основу метода определения «нетто-ассимиляции», или чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ).

ЧПФ представляет собой прирост сухой массы растений (в граммах) за определённое время (месяц), отнесённый к единице листовой массы поверхности (м2). Её учитывают путём отбора листьев с одинаковой площадью, первые взвешивались, вторые оставлялись для прироста на месяц. Затем замерялась площадь, листья взвешивались, высушивались и снова взвешивались. Далее рассчитывают «нетто-ассимиляцию»:

где B1 и B2 – сухая масса растений в начале и конце учётного периода; (B2 – B1) – прирост сухой массы в течение n дней между двумя последовательными сроками наблюдений; Л1 и Л2 – площадь листьев в начале и в конце периода, м2; 0,5 (Л1 + Л2) – средняя работавшая площадь листьев за время опыта.

методы изучения транспирации 

применяли метод быстрого взвешивания. Перед сбором проб замерялась температура в помещении, снималось 10 листьев с любых растений в помещении. Расчет транспирации обычно производится в миллиграммах воды на сухую массу. Взвешивание листа производится в сыром виде, а затем после полного высушивания в муфельной лабораторной печи. Расчет транспирации на сухую массу дает так называемый транспирационный коэффициент, который указывает, сколько растение потребило воды (в граммах) на производство единицы массы сухого органического вещества (фитомассы). Транспирационный коэффициент обратно пропорционален среднему содержанию воды в тканях листа – чем выше скорость транспирации, тем ниже содержание воды в тканях листа.

Все полученные результаты суммировались и объединялись в таблицы и диаграммы.

Длина светового дня фиксировалась с помощью ламп накаливания напряжением 200Вт.

Теоретические основы исследованияТранспирация растений.Транспирация  - испарение воды растением. Основной орган транспирации — лист, клетки мезофилла которого постоянно выделяют в межклетники водяной пар, проникающий затем в окружающую атмосферу через устьица (устьичная транспирация) или через кутикулу (кутикулярная транспирация). У растений одного вида в сходных условиях количество испаряемой воды тем выше, чем больше листовая поверхность. Так, с 1 га посева пшеницы выделяется около 2 тыс. т воды, кукурузы — 3,2 тыс. т, капусты — 8 тыс. т. Транспирация — необходимое условие для возникновения и сохранения в растении тока воды и растворённых в ней минеральных солей, поглощаемых растением из почвы; предотвращает перегрев листьев, поддерживает ткани листьев в состоянии, недостаточно насыщенном водой, и тем способствует сохранению на определённом уровне сосущей силы клеток. Величина транспирации зависит от числа устьиц, их размещения, степени открытости, строения эпидермиса, степени развития проводящей системы, величины осмотического давления клеточного сока, насыщенности протоплазмы водой, а также от интенсивности освещения, температуры, влажности воздуха, силы ветра и от содержания в почве азота и др. элементов питания. Величину транспирации выражают несколькими способами. Количество воды (в граммах), испаряемое растением за 1 ч, рассчитывают на единицу массы растения, чаще листьев, так называемая интенсивность транспирации — гм2/ч (иногда расчёт ведут на 1 г сырой массы в 1 ч). При определении абсолютной величины транспирации рассчитывают площадь листовой поверхности растений на 1 м2площади, учитывая и площадь поверхности листа. Отношение количества воды, испаряемой с единицы поверхности, к единице свободной поверхности воды называется относительной транспирации; в оптимальных условиях водоснабжения она равна 0,7 — 0,85. Количество воды, израсходованной растением за весь вегетационный период, относят к сухой массе растения.

Фотосинтез.Фотосинтез - образование высшими растениями, водорослями, фотосинтезирующими бактериями сложных органических веществ, необходимых для жизнедеятельности как самих растений, так и всех др. организмов, из простых соединений (например, углекислого газа и воды) за счёт энергии света, поглощаемой хлорофиллом и др. фотосинтетическими пигментами. Один из важнейших биологических процессов, постоянно и в огромных масштабах совершающийся на нашей планете. В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно образует более 100 млрд. т органического веществ (около половины этого количества приходится на долю фотосинтеза растений морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т CO2 и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т свободного кислорода. Полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы. Фотосинтез – единственный биологический процесс, который идёт с увеличением свободной энергии системы; все остальные (за исключением хемосинтеза) осуществляются за счёт потенциальной энергии, запасаемой в продуктах фотосинтеза Количество энергии, ежегодно связываемой фотосинтезирующими организмами океана и суши (около 31021 дж), во много раз больше той энергии, которая используется человечеством (около 31020 дж).

Историческая справка. Начало исследованию фотосинтеза положено работами Дж. Пристли,  Ж. Сенебье,  Н. Соссюра, Я. Ингенхауза, Ю. Майера, в которых постепенно выяснилось, что растения на свету усваивают из воздуха углекислый газ, выделяют кислород, образуют в результате этого органические вещества, запасая в них энергию солнечного света. Во 2-й половине 19 в. К. А.Тимирязев показал, что энергия солнечного света вводится в цепь фотосинтетических превращений через зелёный пигмент растений – хлорофилл: спектр действия фотосинтеза соответствует спектру поглощения света хлорофиллом, и интенсивность фотосинтеза увеличивается с увеличением интенсивности света. В 1905 английским учёный Ф. Блекман обнаружил, что фотосинтез состоит из быстрой световой реакции и более медленной – темновой. Биохимическое доказательство существования световой и темновой фаз были получены лишь в 1937 английским исследователем Р. Хиллом. Крупный вклад в изучение темновой и световой стадий фотосинтез внесли также нем. биохимик и физиолог О. Варбург, амер. биохимик Х. Гафрон. В 1931 амер. микробиолог К. Нил показал, что фототрофные бактерии осуществляют фотосинтез без выделения О2, т.к. при ассимиляции СО2 окисляют сероводород, тиосульфат и др. субстраты. Так было положено начало представлению о фотосинтезе как окислительно-восстановительном процессе, где восстановление CO2 осуществляется при одновременном окислении донора водорода. В 1941 сов. учёными А. П. Виноградовым и М. В. Тейц, а также американскими исследователями Э. Рубеном и др. установлено, что источником кислорода, выделяющегося в процессе фотосинтеза высших растений и водорослей, является вода, а не CO2, как считали ранее.

Ассимиляция углекислоты. Ассимиляция CO2 происходит в процессе темновых реакций. Восстановлению при ФОТОСИНТЕЗ подвергается не свободная молекула CO2, а предварительно включенная в состав определённого органического соединения.

В большинстве случаев акцептором CO2 служит двукратно фосфорилированный пятиуглеродный сахар рибулозодифосфат (РДФ). Присоединяя CO2, РДФ распадается на 2 молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Углерод CO2, включенный в молекулу ФГК, и является конечным звеном цепи, к которому направляются электроны, мобилизуемые хлорофиллом. Присоединив электрон, ФГК превращается в восстановленное соединение – фосфоглицериновый альдегид (в этом процессе участвуют АТФ и НАДФ-Н), который может рассматриваться как первый стабильный углеводный продукт фотосинтеза, содержащий углерод уже в восстановленной (органической) форме. Дальнейшие превращения происходят в пентозофосфатном цикле и завершаются, с одной стороны, образованием РДФ, т. е. происходит регенерация первичного акцептора CO2 (что делает цикл при наличии света и CO2 непрерывно действующим), а с др. стороны – образованием продуктов фотосинтеза – углеводов.

Роль фотосинтеза в биосфере.  Наряду с фотосинтезом на Земле совершаются примерно равноценные по масштабам, но противоположные по направлению процессы окисления органических веществ и восстановленного углерода при горении топливных материалов (каменный уголь, нефть, газ, торф, дрова и т.п.), при расходовании органических веществ живыми организмами в процессе их жизнедеятельности (дыхание, брожение), в результате которых образуются полностью окисленные соединения – углекислый газ и вода, и освобождается энергия. Затем с помощью энергии солнечной радиации углекислый газ, вода снова вовлекаются в процессы фотосинтеза Т. о., энергия солнечного света, используемая при фотосинтезе, служит движущей силой колоссального по размерам круговорота на Земле таких элементов, как углерод, водород, кислород. В этот круговорот включаются и многие др. элементы: N, S, Р, Mg, Ca и др. За время существования Земли благодаря фотосинтезу важнейшие элементы и вещества прошли уже много тысяч циклов полного круговорота.

В предшествующие эпохи условия для фотосинтеза на Земле были более благоприятны в связи с сильным перевесом восстановительных процессов над окислительными. Постепенно огромные количества восстановленного углерода в органических остатках оказались захороненными в недрах Земли, образовав громадные залежи горючих ископаемых. В результате этого в атмосфере сильно снизилось относительное содержание углекислого газа (до 0,03 объёмных %) и повысилось содержание кислорода, что существенно ухудшило условия для фотосинтеза.

Следствием появления на Земле мира фотосинтезирующих растений и непрерывного новообразования ими больших количеств богатых энергией органических веществ явилось развитие мира гетеротрофных организмов (бактерий, грибов, животных, человека) – потребителей этих веществ и энергии. В результате (в процессе дыхания, брожения, гниения, сжигания) органические соединения стали окисляться и подвергаться разложению в таких же количествах, в каких образуют их высшие растения, водоросли, бактерии. На Земле установился круговорот веществ, в котором сумма жизни на нашей планете определяется масштабами фотосинтеза. В текущем геологическом периоде (антропогеновом) размеры фотосинтетической продуктивности на Земле, вероятно, стабилизировались. Однако в связи с бурно возрастающим использованием продуктов фотосинтеза основным её потребителем – человеком – приходится думать о предстоящем истощении горючих ископаемых, пищевых, лесных ресурсов и т.п. Недостаточна фотосинтетическая мощность современной растительности для регенерации атмосферы: растительность Земли не способна полностью усваивать весь углекислый газ (относительное содержание его в атмосфере за последние 100 лет медленно, но неуклонно возрастает), дополнительно поступающий в окружающую среду в результате бурно возрастающих масштабов добычи и сжигания горючих ископаемых.

При этом потенциальная фотосинтетическая активность растений используется далеко не полно. Проблема сохранения, умножения и наилучшего использования фотосинтетической продуктивности растений – одна из важнейших в современном естествознании и практической деятельности человека.

Фотосинтез и урожай. Один из путей повышения общей продуктивности растений – усиление их фотосинтетической деятельности. Например, чтобы сформировать урожай пшеницы в 40 ц/га, что составляет 100 т общей сухой биомассы, растения должны усвоить около 20 т CO2, фотохимически разложить около 7,3 т H2O, выделить во внешнюю среду около 13 т O2. Обычно за время вегетации растений в средних широтах (около 3–4 мес) на поверхность Земли приходит около 2109 ккал фотосинтетически активной радиации (ФАР; в области спектра от 380 до 720нм). Из них в урожае биомассы в 10 т запасается около 40106 ккал, т. е. 2% ФАР. Остальная энергия частично отражается, но в большей части превращается в тепло и вызывает испарение громадных количеств H2O. Т. о., для усиления фотосинтетической деятельности растений необходимо повысить коэффициент использования растениями солнечной радиации. Это достигается увеличением в посевах размеров листовой поверхности, удлинением сроков активной деятельности листьев, регулированием густоты стояния растений. Важное значение имеет способ размещения растений на площади (правильные нормы высева семян), обеспечение их достаточным количеством CO2 в воздухе, воды, элементов почвенного питания и т.д. Функциональная активность фотосинтетического аппарата, помимо внешних условий, определяется также анатомическим строением листа, активностью ферментных систем и типом метаболизма углерода. Большая роль принадлежит селекции растений – созданию сортов, обладающих высокой интенсивностью ассимиляции CO2, и управлению процессами, связанными с эффективным использованием создаваемых при фотосинтезе органических веществ. Важное свойство высокопродуктивных сортов – способность использовать большую часть ассимилятов на формирование ценных в хозяйственном отношении органов (зерна у злаков, клубней у картофеля, корней у корнеплодов и т.д.). Выяснение законов и основ фотосинтетической продуктивности растений, разработка принципов её оптимизации и повышения – важная задача современности.

Практическая частьРасчет активности транспирации растений при разном температурном режиме По итогам проведения расчетов и измерений транспирационной активности растений мы получили следующие результаты: минимальное содержание воды, а следовательно, самый высокий коэффициент транспирации (рис.1,2), характерен для растений при температуре 20оС. Максимальное содержание воды наблюдается при температуре 15оС и 30оС. Таким образом, средняя температура, являющаяся оптимальной для транспирационной активности растений – 19-22оС.

Рисунок 1: Процентное содержание воды в листьях растений. Зависимость от температуры.

Рисунок 2. Транспирационный коэффициент растения.

Зависимость от температуры.

Расчет чистой продуктивности фотосинтеза.

Показатели чистой продуктивности фотосинтеза в природных условиях обычно колеблются от 0,1 до 20 г (и более) сухого вещества на 1 м2 в сутки (это около 0,00001 до 0.0002 г\см2). В реальных условиях на см2 приходится от 0,001 до 0,075 г\см2 в месяц, т.е. до 0,0024 г\см2 в сутки. Максимальная продуктивность выражена при температуре 22оС, минимальная – при температуре 15оС (рис.3).

Таким образом, по итогам двух исследований, усреднено-идеальные температурные условия для произрастания смешанной группы комнатных растений – 21 оС.

Рисунок 3. Показатели чистой продуктивности (нетто-ассимиляции) растений в зависимости от температуры.

Выводы.

В результате проделанной работы нами сделан ряд выводов:

Для расчета интенсивности фотосинтеза и транспирации растений выбраны методики быстрого взвешивания.

Максимальная интенсивность транспирации проявляется при температуре 20оС, содержание воды при данной температуре минимально – 75%, а транспирационный коэффициент максимален – 70 единиц.

Максимальная интенсивность фотосинтеза проявляется при температуре 22оС, чистая продуктивность при данной температуре составляет 0,075г\см2.

Усреднено-идеальная температура для максимально активности жизнедеятельности растений составляет 21оС.

Список источников

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3 томах. Пер. с англ. /Под ред. Р.Сопера – 2-е издание. – М: Мир, 1996.

Лебедев СИ. Физиология растений. ВО "Агропромиздат", 1988. -544 с.

Третьяков Н.Н. и др. Физиология и биохимия с. - х. растений. - М.:Колос, 1998.-640 с.

Якушкина Н.Л. Физиология растений. -М: Просвещение, 1993,-335с.

Похожие работы:

«МБОУ" Костинологовская СОШ" Мамонтовского района, Алтайского края.Согласованно: Утверждено: Заместитель Директор школы Директора поУВР _ И.Н.Шуллер Протокол№ Приказ № И.С.Тормина от " " августа 2015года От " " августа 2015года Рабочая программа по учебному предмету химия для обучающихся 11 класса уровень среднего общего...»

«Ул. Гагарина 13 1 учебный корпус Специальность 35.02.05 АГРОНОМИЯ № п/пНаименование лабораторий /кабинетов № Площадь Средства оснащения Кабинет экологическихоснов природопользования 37 69,3 1.Видеофильмы: Жизнь после нас, Переработка отходов, Охрана во...»

«3 кл. 1 Гейдман, Мишарина, Зверева: Математика. 3 класс. Рабочиететради. ч.1-4 Русское слово 2 Елена Тихомирова: Окружающий мир. 3 класс. Тесты к учебнику А. А. Плешакова. В 2-х ч. Экзамен 3 Елена Тихомирова: Окружающий мир. 3 класс. Тетрадь дл...»

«Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №6 г. Павлово Нижегородская область Изготовление гербарного альбома "Травянистые растения залив...»

«БИОЛОГИЯ Инструкция: "Вам предлагаются задания с одним правильным ответом из пяти предложенных".1. Мужские половые клеткиA) ЯйцеклеткиB) ПыльцаC) СпорыD) СперматозоидыE) Циста2. Плауны имеют корниA) ВидоизмененныеB) ПрисоскиC) ГлавныеD) ОпорыE) Придаточные 3. Главны...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Капустиноярская СОШ МО "Ахтубинский район" Конспект интегрированного урока биология и английский язык в 6 классе "Добро пожаловать в Шотландию" Подготовили учитель английского языка Золоева Е.В., учитель биологии Сур...»

«Темы исследовательских работ по химии"Кока-кола": новые вопросы старой проблемы Автомагистраль, снег, почва, растения Автомобиль как источник химического загрязнения атмосферы Автомобильное топливо...»

«Объявление о проведении закупа товаров способом запроса ценовых предложений согласно правил организации и проведения закупа лекарственных средств, профилактических (иммунобиологических, диагностических, дезинфицирующих) препаратов, изделий м...»

«Внеклассная работа по окружающему миру. С пением птиц, с шелестом листьев, со звоном весеннего ручейка открывает ребенок свой особый образ природы, свой особый мир. Этот мир учит его быть добрым, смелым, сильным духом и с...»

«Программа факультативного курса " Молекулярная биология" Разработана учителем химии и биологии Пшелуцкой Т.В. МБОУ СОШ № 6 им.А.И. Гордиенко, г.Нягань, ХМАО-ЮграПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Программа факультативного курса разработана для учащихся 9 класса в рамках предпрофильной подготовки. Цель курса...»








 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.