III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЗНАЧЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ ДЛЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
Новожилов В.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Исследования атмосферного озона, начатые в 30х годах XX в. и продолжающиеся поныне, необходимы вследствие его чрезвычайного значения для земной биосферы и климатической системы.

Ведь и жизнь на нашей планете начала стремительно развиваться только после того, как в стратосфере образовался озоновый слой, защищающий от губительного воздействия слишком высокого уровня солнечного света

Борьба за восстановление этой, поддерживающей жизнь, системы далека от завершения. И не случайно именно в атмосфере появился первый реальный сигнал бедствия, такой как озоновая дыра- вестник возможного глобального уменьшения защитного слоя озона в результате антропогенных загрязнений.

Важность и актуальность этого подтверждается принятием «Закона об охране окружающей среды», где согласно статье 4 и 54 охране от загрязнения, порчи, истощения, деградации, уничтожения на территории России подлежит озоновый слой атмосферы»

Всё чаще эту проблему освещают по телевиденью и в средствах массовой информации. Я считаю эти меры правильными, своевременными и очень актуальными.

Учитывая то, что президент В.В.Путин объявил 2017 год, годом экологии в Росси я решил моделировать процесс воздействия солнечной энергии на растения и опытным путём доказать защитные свойства озонового слоя.

Новизна и практическая значимость исследования заключается в том, чтобы на конкретном примере показать неоспоримое и жизненно важное значение защитного озонового слоя Земли. А значит и необходимость его защиты от разрушения.

2

Цель исследования:

Выявить защитное значение озонового слоя Земли на живые организмы от ультрафиолетовых излучений.

Объект исследования: Озоновый слой

Предмет исследования:Влияние озонового слоя на живые растения

Гипотеза: Так ли губительно влияют на всё живое прямые солнечные лучи при отсутствии озонового слоя

Задачи исследования:

  1. Изучить природу и значение озонового экрана используя анализ литературы

  2. Организовать работу по пропаганде экологических знаний о защите озонового слоя Земли посредством анкетирования среди одноклассников

  3. Привлечь одноклассников к деятельности по защите и сохранению озонового слоя, опираясь на результаты проведенного мной опыта.

Методы и база исследования

Для решения поставленной задачи использовался метод теоретического анализа литературы по исследуемому предмету, а так же сам опыт.

Базой исследования являются — домашние условия

Практическая значимость исследования: - моделирование процесса воздействия солнечной энергии на растения; проведение эксперимента; наблюдение.

Распространение информации среди учащихся об озоновом слое Земли посредством изготовления и распространения информационных рекомендаций.

А также пропаганда бережного отношения к природе в целом.

3

Глава |

Из истории озона. Природа и значение озонового экрана.

Озон, как вещество, впервые открыл в1785 году голландский физикМартин ван Марум. Он обнаружил, что после пропускания через воздух электрического заряда, вблизи действующей электростатической машины всегда возникает резкий запах неизвестного газа..

Позднее, в 1840 году природу неизвестной примеси выяснил швейцарский химик Шенбейн . Он доказал, что запах, ощущаемый при электрических разрядах, принадлежит особому веществу, названному им «озоном», что в переводе с греческого означает - «пахнущий. И впервые описал его свойства.

Озон – это бесцветный газ . При высокой концентрации доходит до сизовато- синего цвета. Озон растворимый в воде газ с острым, специфическим запахом. Запах озона похож на тот, который можно ощутить в помещениях, где работают копировальные аппараты, на станциях интенсивного движения в метро, а также сразу после грозы. Запах Озона – это запах кварцевой лампы

Каждая молекула озона состоит из трех атомов кислорода, и ее химическое обозначение – O3. Молекулы озона химически очень активны, и время их жизни не превышает 20 минут. Поэтому одновременно с образованием Озона идет и его распад. Озон замерзает при температуре – 112˚C, а начинает кипеть при температуре +93˚C.

А вот открытие озонового слоя Земли состоялось много позднее

французскими физиками Шарлем Фабри и Анри Буиссоном.

Различные причины приводят к истощению озонового слоя. Среди них есть естественные, как, например, извержения вулканов. Известно, что при извержении вулканов, происходят выбросы газов, содержащих серу, они разрушают озоновый слой.

4

Но гораздо больше разрушает озоновый слой деятельность человека. И она многообразна. Это заводы использующие газ фреон, а так же различные аэрозоли. Попадая в атмосферу газы, разрушаются и выделяют хлор, он то и приводит к гибели озонового слоя. В последнее время также стали учитывать влияния авиации, космических ракет.

Академик РАН Яншин Александр Леонидович в своей работе « Научные проблемы охраны природы и экологии» (3 ) проанализировал причины истощения озонового слоя. И пришёл к выводу , «что истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита»

Действующий президент Международной озонной комиссии профессор Афинского университета (Греция) Христос Зерефос подчеркнул «В настоящее время, очевидно, что влияющие на озон химические процессы сложнее, чем считалось ранее. Долговременные изменения озонового слоя не только в полярных регионах, но и над тропиками становятся всё более актуальной проблемой исследований.» ( Вестник Российской академии наук 2013, № 4, с. 354–358) (1)

Вопросы озонового слоя нашли своё отражение в работе известного американского химика, лауреата Нобелевской премии Шервуда Роуланда

Роуланд пришел к выводу, что если человек будет использовать аэрозоли и другую химическую продукцию в прежних масштабах, озоновый слой

разрушится уже через несколько десятилетий, ведь озоновый слой Земли разрушается под воздействием хлора, который содержится в фреонах.

Работа ученого получила мировое признание и инициировала более широкие исследования по воздействию хлор-фтор-улеродов, которые уже в 1978г. были запрещены к использованию в аэрозолях. Благодаря открытию профессора Роуланда были приняты меры по контролю над концентрацией

5

озона в стратосфере. (Роуданд Ш. Т. 12 из Нобелевские лекции —100лет. с. 352–354 ) (2)

Сниженная концентрация озона уже не так хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи солнца, которые начинают проникать на поверхность Земли и угнетать жизненные процессы у всего живого на Земле. То есть это и есть те самые «озоновые дыры», о которых сейчас так много пишут и говорят. Это те места в озоновом экране, где содержание озона ниже нормы на 30%-50% процентов. Есть опасность, что они могут появиться и над густонаселенными районами земного шара. Это приведет к увеличению заболеваемости раком кожи у людей.

Озон, образуемый близко от поверхности Земли, называют вредным.

Жарким туманным днём в загазованной местности уровень озона может достигнуть угрожающих величин. Дыхание озоном очень опасно, так как он разрушает лёгкие. Пешеходы, вдыхающие большое количество озона, задыхаются и ощущают боль в груди.

Деревья и кусты, растущие у загазованных магистралей, при высоких концентрациях озона перестают нормально расти.

Но если озон находится на большой высоте, то он очень даже полезен для здоровья, поглощая ультрафиолетовые лучи.

В 1995 году озоновая проблема стала национальной проблемой России. Над нашей территорией появились озоновые аномалии, сопоставимые по своим размерам с озоновыми дырами Антарктиды. Озоновая аномалия с центром над

островом Тикси существовала с начала марта до середины мая 1997г. Зона аномально низких значений общего содержания озона простиралась от Кольского полуострова до Камчатки, среднемесячный дефицит содержания озона достигал в центре аномалии 40%. ,

6

Интерес к этой глобальной проблеме понятен, ведь речь идёт о будущем человечества, так как изменения в озоновом слое могут привести к изменению климата на планете Земля, поднимется уровень Мирового океана, погибнут живые организмы и растения, возрастёт количество онкологических заболеваний. Как же люди решили охранять озоновый слой? В марте 1985г. была подписана Венская конвенция по охране озонового слоя. В 1987году в городе Монреале был подписано соглашение о прекращении выпуска и использовании озоноразрушающих веществ. В августе 2012 г. в канадском городе Торонто завершился проходящий раз в четыре года Озонный симпозиум (Вестник Российской академии наук, 2013, № 4, с. 354–358) (1). Было установлено , что « Монреальский протокол» не решил полностью проблему озонового слоя. Факт его разрушения над Сибирью (В Арктике) весной 2011г показал, что оставаться спокойными нельзя, так как проблема ещё не решена.

Исчезновение озоносферы привело бы к непредсказуемым последствиям — вспышке рака кожи, головным болям, неправильной работы внутренних человеческих органов (в основном сердца)

Учитывая существующую опасность, тема моего проекта « Значение озонового слоя для живых организмов» может также быть интересной не только учёным,

но и школьникам средних и старших классов. Мне захотелось донести эту проблему до моих сверстников. Этим занимаются всё больше учёные, но

ведь и мы , юное поколение, тоже можем попытаться найти решения для сохранения озонового слоя. С этой целью и был мной разработан экологический проект «Значение озонового слоя для живых организмов»

Провёл анкетирование по теме в классе и результаты оказались неутешительными:

7

- 27% одноклассников осведомлены о ситуации с озоновым слоем, о его защитном действии, но информации из телепередач и других СМИ получают недостаточно;

- 38% опрошенных одноклассников ничего не знают

- 26% опрошенных одноклассников только слышали термин «озоновый слой» - 9% школьников отнеслись равнодушно к данной проблеме;

Получив результаты исследования, я поделился ими со своими одноклассниками. На классном часе продемонстрировал презентацию своего исследования. Тем самым сумел заинтересовать ребят проблемой озонового слоя Земли. По итогам мы вместе попытались найти решение сохранения озонового слоя.

  1. Решили, что не будем использовать товары в аэрозольных упаковках, постоянно рассказывая своим родителям насколько это вредно для озонового слоя. Так можно уменьшить поступление в атмосферу вредных веществ – фреонов. 2. Не будем сами сжигать мусор, где попало, а выносить его в отведённые места. 3.Приняли решение записаться в « отряды мера» и летом поработать в городе Тюмени на озеленении, тем самым помогая природе в сохранении и озонового слоя Земли.

Таким образом, можно сказать, что даже в юном возрасте мы можем внести посильную лепту в сохранение « лёгких нашей планеты»

4. Листовки с рекомендацией по сохранению озонового слоя были розданы ученикам нашей школы.

8

Глава II

Исследование влияния озонового слоя на живые организмы

Для того, чтобы доказать защитное свойство озона, я решил смоделировать процесс воздействия солнечной энергии на растения и опытным путём доказать защитные свойства озонового слоя.

Для проведения исследования я использовал следующее оборудование:

  1. 3 прозрачные банки

  2. Стекло

  3. Укрывной пористый материал для цветов

  4. 4. Спиртовой уличный термометр

  5. 3 электрические лампы накаливания на 100 Вт.

Материалом для исследования я взял живые растения герани.

Растения одинаковой высоты и стадии развития.

Для проведения данной работы я смоделировал следующую конструкцию: Взял три банки объёмом 5..л.

На дно каждой банки поставил по одному

растению герани.

Одну банку оставил открытой.

Вторую банку закрыл стеклом, чтобы убедиться в том, что озоновый слой . не сплошной

Третью банку накрыл укрывным пористым материалом способным

пропускать воздух, чтобы убедиться в том, что озоновый слой способен

на только задерживать часть солнечной энергии, но и пропускать тепло

от земли.

Источником энергии, имитирующим солнце, я взял настольные лампы.

Над каждой банкой установил по лампе мощностью 100 Вт.

9

Включил их одновременно и стал наблюдать, какие изменения будут

проходить с растениями и результаты наблюдения записывал в таблицу

Изменения, происходящие с растениями, я фиксировал через каждый час.

Эксперимент продолжался 15 часов. С 8.00 до 23.00.

Проведя свою работу, я получил следующие результаты:

1. ( приложение стр. 13) В открытой банке через 1 час листья стали опускаться вниз. Через 3 часа на зелёных листьях стали появляться небольшие пятна: сначала пятна были жёлтого цвета, затем через 5 часов пятна стали светло коричневые.

Далее пятна на листьях становились всё темнее и темнее.

Высох и растрескался грунт в горшке.

При дальнейшем воздействии лампы к окончанию 14 часа эксперимента обожжённые листья поникли и завяли.

Состояние растения стало угнетённым.

Температура внутри банки была выше комнатной на 22С.

Растение погибло.

2. ( приложение стр. 14)

Во второй банке , закрытой тонким стеклом,

под действием лампы накаливания на внутренней поверхности банки

через 2 час стали образовываться капельки пара по низу банки.

Через 3 часа капельки пара поднялись до половины банки.

Через 4 часа листья немного обвисли и обмякли

Через 7 часов запотела полностью вся банка , с листьями изменений не было

После 14 часов эксперимента растение не погибло, но листья немного скрутились, поникли и изменили окраску с ярко зелёного, на зелёный с

10

жёлтыми подпалинами. Растение начало интенсивно испарять влагу, предохраняя себя от перегрева.

На этом примере можно рассмотреть процесс парникового эффекта.

Температура внутри банки была выше комнатной на 12 С.

3. ( приложение стр. 15)

В третьей банке растение на протяжении всего эксперимента чувствовало себя нормально.

Никаких внешних признаков угнетения я не наблюдал.

После завершения эксперимента я снял защитный материал, внутри ёмкости отметил слегка повышенную температуру на 4С, по сравнению с комнатой.

Но на состоянии растения герани это не отразилось.

Можно предположить , что при продолжении опыта возможно повышение

температуры, так как растение находится в ограниченном пространстве.

После проведенного мной опыта я сделал вывод:

При отсутствии озонового слоя прямые солнечные лучи губительно влияют на живые организмы, в данном случае на растения, поэтому всё могло бы сгореть.

Это показано на примере первого сосуда, не имеющего никакой защиты.

Если бы озоновый слой не мог бы пропускать излишки тепла с Земли в космос, постепенно образовалось бы такое явление как парниковый эффект

и всё живое, возможно, погибло бы из-за изменения климата.

Это было показано на примере второго сосуда с тонким стеклом сверху. Третий же сосуд с укрывным материалом наглядно показывал

11

роль озонового слоя. Лучи импровизированного солнца проникали внутрь сосуда, давая тепло и свет растениям. Затем излишки тепла, влажности и газов выходили в открытое пространство через поры в материале. То же самое происходит и в озоно-сфере Земли.

При проведении данного эксперимента я попытался доказать, что озоновый слой предохраняет Землю от воздействия прямых солнечных лучей. Тем самым спасая жизнь на нашей планете.

12

Заключение.

В начале работы я поставил себе цель:

доказать, что озоновый слой является защитой планеты от ультрафиолетовых излучений.

И опытным путём я это доказал.

Действительно озоновый слой очень важен для Земли.

При его отсутствии всё ультрафиолетовое излучение солнца, попадающее на верхние слои атмосферы, достигло бы поверхности Земли, и вряд ли на ней сохранилась бы жизнь.

Образно говоря, озоновый слой играет роль не экрана, а одеяла, которое укутывает Землю и, с одной стороны, закрывает доступ на ее поверхность ультрафиолетовому и инфракрасному излучению Солнца, а с другой - удерживает земное тепло от ухода в космическое пространство. Если толщина озонового "одеяла" будет истончаться или исчезнет совсем, это неизбежно приведет к гибели всего живого на планете.

И нам, земным жителям, нужно разумно и бережнее относиться к природе Земли.

13

Таблица опыта с открытой банкой

 

время

Что происходит с растением

Часов от начала эксперимента

8.00

Начало опыта. Температура в банке 21С

1

9.00

Листья растения начали опускаться вниз

2

10.00

Так же

3

11.00

Появились на листьях мелкие подпалины

4

12.00

Подпалины увеличились в размерах

5

13.00

Подпалины превратились в жёлтые пятна

6

14.00

Пятна приобрели светло-коричневый цвет

7

15.00

Цвет листьев потемнел

8

16.00

Цвет листьев стал ещё темнее

9

17.00

Листья стали закручиваться и ещё более тёмными , тёмно-коричневыми

10

18.00

Листья пожухли

11

19.00

Листья начали подгорать

12

20.00

Некоторые листья опали на дно банки

13

21.00

Растение сильно уменьшилось

14

22.00

Листья растения сгорели и завяли

15

23.00

Грунт растения растрескался. Растение погибло.

Температура в банке 43С, что на 12С выше комнатной

14

Таблица опыта с банкой закрытой стеклом

 

время

Что происходит с растением

Часов от начала эксперимента

8.00

Температура в банке 21 С

1

9.00

Видимых изменений нет

2

10.00

Начали образовываться капельки пара понизу банки

3

11.00

Капельки пара заполнили половину банки у растения изменений нет

4

12.00

Листья у растения немного обмякли

5

13.00

Листья у растения немного обвисли вниз

6

14.00

Изменений нет

7

15.00

Капельки пара заполнили всю банку растение без изменений

8

16.00

Видимых изменений нет

9

17.00

Видимых изменений нет

10

18.00

Видимых изменений нет

11

19.00

Листья растения немного начали скручиваться

12

20.00

Ярко зелёная окраска листьев стала бледнее

13

21.00

Листья местами приобрели слегка желтоватый оттенок

14

22.00

У некоторых листьев появились лёгкие подпалины

15

23.00

Растение осталось жизнеспособным.

Температура в банке 33С , что на 12С выше комнатной

15

Таблица опыта с банкой закрытой укрывным материалом

 

время

Что происходит с растением

Часов от начала эксперимента

8.00

Температура в банке 21 С

1

9.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

2

10.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

3

11.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

4

12.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

5

13.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

6

14.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

7

15.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

8

16.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

9

17.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

10

18.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

11

19.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

12

20.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

13

21.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

14

22.00

Видимых изменений у растения не наблюдается

15

23.00

Изменений нет .

Температура в банке 25С, что выше комнатной на 4С.

Список использованной литературы

  1. Вестник Российской академии наук, 2013, № 4, с. 354–358

  1. Роуданд Ш. Нобелевская лекция // Нобелевская премия. Химия. — Т. 12 из Нобелевские лекции — 100 лет. — Физматлит; Наука/Интерпериодика Москва, 2006. — С. 352–354. Перевод нобелевской лекции Шервуда Роуланда (1995).

3. Яншин А.Л. Научные проблемы охраны природы и экологии // Экология

и жизнь.-1999.-№3-с.8-9.

4. По материалам сайтов: www.nature.ru.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Роуланд,_Шервуд