Исследовательская работа: движение воды в растениях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №85

ОРДЖОНИКИДЗЕВСКОГО РАЙОНА ГОРОДСКОГО ОКРУГА ГОРОД УФА

РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Секция: «Окружающий мир»

Тема: Движение воды в растениях

Автор: Ильясова Арина Дмитриевна

ученица 2 «Б» класса

Научный руководитель: Сафарова Л.М

учитель начальных классов

Уфа -2013

Оглавление Введение…………………………………………………..с.3 Глава I. Основы поглощения воды……………………..с. 4-6

1.1 Корневая система как орган поглощения воды

1.2 Основные двигатели водного тока

Глава II. Транспирация………………………………….. с.7-9

2.1 Назначение транспирации

Глава III. Адаптация к дефициту воды…………………с.10-11

Заключение……………………………………………….с.12

Список литературы………………………………………с.13

Введение

Если посмотреть на фотографию нашей планеты, полученную из космоса, сразу видно обилие голубого цвета на земном шаре. Это - вода, занимающая три четверти поверхности Земли. Вода - все знают, как она проста. Но за этой кажущейся простотой - свойства самого удивительного и замечательного вещества на Земле.

Данная тема достаточно актуальна, так как за последние десятилетия возросла скорость изменений, относящихся к различным явлениям жизни всего мирового сообщества, в том числе и по отношению к воде.

Цель работы: изучить движение воды в растениях.

Постановка указанной цели определяет круг задач:

-сбор и анализ литературы по данному исследованию;

- провести анализ литературы;

-провести опытно - экспериментальную работу.

Объект исследования: вода

Предмет исследования: движение воды в растениях

Практическая ценность работы состоит в широких возможностях применения основных выводов настоящего исследования на уроках, классных часах, внеклассных мероприятиях.

Глава I. Основы поглощения воды Живые растительные клетки на 80-90 процентов состоят из воды. Даже клетки сухих семян, в которых приостановлена жизнь, содержат 10 процентов воды.
Листья растений постоянно испаряют воду, особенно днем. Это происходит потому, что их поверхность усеяна многочисленными микроскопическими отверстиями - устьицами. Причем на нижней поверхности листа, их значительно больше, чем на верхней. Днем устьица открыты и водяные пары выходят из листа. Ночью же они закрываются, и испарение воды практически прекращается. Но и ночью растение медленно теряет воду. Она уходит, минуя устьица, через тонкую кожицу листа.

Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой обеспечивает прочность тканей и сохранение структуры травянистых растений. Рост клеток идет главным образом за счет накопления воды в определенных ее частях.

Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой. Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа, прежде всего, заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы.

1. Корневая система как орган поглощения воды

Рост корня, его ветвление продолжается в течение всей жизни растительного организма, то есть практически он не ограничен. Определение размеров корневых систем требует специальных методов. Оказалось, что общая поверхность корней обычно превышает поверхность надземных органов в 104-150 раз. При выращивании одиночного растения ржи было установлено, что общая длинна его корней достигает 600 км при этом на них образуется 15 миллиардов корневых волосков. Эти данные говорят об огромной потенциальной способности к росту корневых систем. Однако эта способность не всегда проявляется. При росте растений с достаточно большой густотой размеры корневых систем заметно уменьшаются.

Корневые волоски проникают в самые мелкие трещины почвы и, обнаружив хоть немного влаги, поглощают ее. Важное значение для развития корневых систем имеет кислород. Именно недостаток кислорода является причиной плохого развития корневых систем на заболоченных почвах. Растения, приспособленные к росту на плохо продуваемых почвах, имеют в корнях систему межклетников, которые вместе с межклетниками в стеблях и листьях составляют единую вентиляционную систему.

2. Основные двигатели водного тока

Поглощение воды корневой системой идет благодаря работе двух двигателей водного тока: верхнего двигателя, испарения (транспирации), и нижнего двигателя, или корневого двигателя. Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является сила испарения, в результате которой возникает градиент приток водного потенциала. Водный потенциал - это мера энергии, которую использует вода для передвижения. Водный потенциал и сосущая сила одинаковы по значению, но противоположны по знаку. Чем меньше насыщенна водой данная системы, тем меньше ее водный потенциал. Таким образом, верхний двигатель водного тока в растении - это присасывающая сила листьев, и его работа мало связана с жизнедеятельностью корневой системы. Действительно, опыты показали, что вода может поступать в побеги и через мертвую корневую систему, причем в этом случае поглощение воды даже ускоряется.

Глава II. Транспирация

Транспирация определяется как испарение воды в атмосферу с листьев и стеблей живых растений. Растения впитывают влагу, содержащуюся в почве, через корни, причем эта вода может брать начало глубоко под землей. Так, например, зерновые растения имеют корни длиной до 2.5 метров, а корни некоторых растений пустыни уходят в землю на глубину 20 метров. Вода, которую выкачивают растения из-под земли, доставляет питательные вещества к листьям растений. Эта подкачка регулируется испарением воды через небольшие поры, которые расположены с обратной стороны листьев. Растение испаряет воду, когда влажность окружающего воздуха ниже, чем влажность воздуха в порах; в противном случае растение поглощает водяной пар из воздуха. Транспирация отвечает приблизительно за 10% всей испаряющейся влаги. Для того чтоб наглядно рассмотреть этот процесс мы провели опыт. Для опыта нам понадобились: белые цветы, пищевые красители, ёмкости для воды , нож, вода. Согласно плана работы:

1. Наполнили емкости водой
2. Добавили в каждую из них пищевой краситель определенного цвета (в нашем случае синий, зеленый, желтый, красный, оранжевый и бирюзовый)
3. Всем цветам срезали стебли под углом 45градусов в теплой воде, для большей наглядности эксперимента у одного цветка стебель разрезали на 2 части, не до конца.
4. Поместили по одному цветку в каждую емкость с красителем, цветок с расщепленным стеблем поместили в 2 емкости с красителями красного и бирюзового цвета.
5. В течение 24 часов наблюдали за цветами (См. Таблица 1).

Таблица 1

№ п/п

Прошедшее время

Описание наблюдений

1

1 час

Центр цветка проявил чуть заметную окраску, в основном бирюзовый цвет.

2

2 часа

Стали проявляться прожилки на других цветах

3

10 часов

С первого взгляда видно, что цветы приобрели разую окраску (лучше всего проявляется синий и бирюзовый цвет).

4

18 часов

Хорошо видны прожилки. На кончиках лепестков появляются ярко выраженные пятна.

5

24 часа

Цветок с расщепленным стеблем окрашен наполовину, бирюзовый цвет видно хорошо, а красный очень плохо
Объяснение опыта: Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и молодые части корней и по сосудам разносится по всей его надземной части. С передвигающейся водой разносятся по всему растению поглощенные корнем минеральные вещества (в проделанном опыте это видно по окрашенным лепесткам). Цветы, которые мы используем в эксперименте, лишены корней. Тем не менее, растение не теряет возможность поглощать воду. Это возможно благодаря процессу транспирации - испарению воды растением. Основным органом транспирации является лист. В результате потери воды в ходе транспирации в клетках листьев возрастает сосущая сила. Транспирация спасает растение от перегрева. Кроме того, испарение участвует в создании непрерывного тока воды с растворенными минеральными и органическими соединениями из корневой системы к надземным органам растения.

2.1. Назначение транспирации

В обычно протекающих процессах транспирация не является необходимой. Так если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти сознательно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Известно, что большая часть всей поглощенной энергии тратится на транспирацию, которая в определенном объеме полезна растительному организму.

1.Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза. Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.

2.Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.

3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом, чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет процесс передвижения.

Глава III. Адаптация к дефициту воды

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания.

Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеснечение наземных организмов зависят, прежде всего, от количества осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и т.д.

Экологические группы растений по отношению к влаге и их адаптации к водному режиму. Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный образ жизни, в большей степени, чем животные, зависят от обеспеченности воздуха влагой.

Гигрофиты - растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. Наиболее типичные гигрофиты - травянистые растения влажных тропических лесов и нижних ярусов сырых лесов в разных климатических зонах (чистотел большой, недотрога обыкновенная, кислица обыкновенная и др.), прибрежные виды (калужница болотная, плакун-трава, рогоз, камыш, тростник), растения сырых и влажных лугов, болот (белокрыльник болотный, сабельник болотный, вахта трехлистная, осоки), некоторые культурные растения.

Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически активными. Это растения пустынь, сухих степей, саванн, сухих субтропиков, песчаных дюн и сухих, сильно нагреваемых склонов. Структурные и физиологические особенности ксерофитов нацелены на преодоление постоянного или временного недостатка влаги в почве или воздухе. Решение данной проблемы осуществляется тремя способами:

- эффективным добыванием (всасыванием) воды

- экономным ее расходованием

- способностью переносить большие потери воды

К группе ксерофитов относятся - растения с сочными мясистыми листьями или стеблями, содержащими сильно развитую водоносную ткань. Различают листовые суккуленты (агавы, алоэ, молодило, очитки) и стеблевые, у которых листья редуцированы, а надземные части представлены мясистыми стеблями (кактусы, некоторые молочаи и др.).

Корневая система поверхностная, мало - развитая, рассчитана на поглощение воды из верхних слоев почвы, увлажненных редко выпадающими дождями. В засуху корни могут отмирать, но после дождей быстро (за 2-4 дня) отрастают новые.

Мезофиты - занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов, лиственные деревья и кустарники из областей умеренно влажного климата, а также большинство культурных растений и сорняки. Для мезофитов характерна высокая экологическая пластичность, позволяющая им адаптироваться к меняющимся условиям внешней среды.

Специфичные пути регуляции водообмена позволили растениям занять самые различные по экологическим условиям участки суши. Многообразие способов приспособления лежит, таким образом, в основе распространения растений на Земле, где дефицит влаги является одной из главных проблем экологической адаптации.

Заключение

Из всего выше перечисленного можно вывести общее заключение, что при дефиците влаги растения могут адаптироваться т.е образование корневой системы, которая достигает влажных зон почвы; ограничение расхода воды на транспирацию; запасание воды в тканях растений.

Так как вода является основной составной частью растительных организмов. Вода - это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ.

Водный ток обеспечивает связь между отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по растению в растворенном виде. Насыщенность водой, обеспечивает прочность тканей, сохранение структуры травянистых растений.

Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена, связь организма со средой. Для нормальной жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.

Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема почвы.

Список литературы

Интернет-ресурс

1. Идея эксперимента adalin.mospsy.ru
2. Транспирация Википедия adalin.mospsy.ru
3. Материалы о движении воды в растении с сайта valleyflora.ru

1. Художественная энциклопедия «Почему и Потому» [Электронный ресурс]. - Энциклопедия для детей дошкольного возраста ООО «РОСМЭН-ИЗДАТ» 2004 г. - 1 электронная книга
2. Большая детская энциклопедия Том 9 «Растения и животные» [электронный ресурс] - ООО Мастермедиа 2006 г. 1 электронный оптический диск (CD-ROM).