XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Почему растения тянутся к свету: сравнение фасоли, томата и анютиных глазок при разной освещённости

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Стряпихина В.А. 1

---

1СПб ГБОУ «Лицей № 280 им. М. Ю. Лермонтова»

Ефремова Е.П. 1

---

1СПб ГБОУ «Лицей № 280 им. М. Ю. Лермонтова»

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Растения окружают человека повсюду: дома, в школе, на улице, в парке и в лесу. Мы часто замечаем, что комнатные растения на подоконнике наклоняются к окну, а молодые ростки тянутся туда, где светлее. На первый взгляд это кажется случайностью, но на самом деле такое поведение связано с важными биологическими процессами [2; 5].

Актуальность данной работы заключается в том, что свет необходим растениям для жизни. Он нужен им для фотосинтеза, роста и развития. Если света недостаточно, растение становится слабым, вытягивается и развивается хуже [2; 5]. Поэтому важно понять, как растение реагирует на свет и почему меняет направление роста.

Проблема исследования состоит в том, что растение не имеет глаз, нервной системы и мозга, как человек или животное, но при этом умеет чувствовать направление света и изменять свой рост.

Цель работы: выяснить, как фасоль, томат и анютины глазки реагируют на разные условия освещённости и одинаково ли они тянутся к свету.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1) изучить роль света в жизни растений; 2) узнать, что такое фототропизм; 3) сравнить реакцию фасоли, томата и анютиных глазок на разные условия освещения; 4) определить, как меняются рост, направление побега и внешний вид растений при равномерном, боковом и слабом освещении; 5) сделать вывод о том, одинаково ли растения разных видов реагируют на свет.

Гипотеза исследования: если растения разных видов выращивать при разных условиях освещения, то все они будут реагировать на свет, но степень изгиба, скорость роста и внешний вид будут различаться.

Объект исследования: проростки фасоли, томата и анютиных глазок.

Предмет исследования: влияние разных условий освещённости на рост и состояние растений разных видов.

Методы исследования: изучение литературы, наблюдение, эксперимент, сравнение, описание результатов.

При подготовке работы были использованы учебники по биологии, книги о растениях и справочные материалы для школьников. В литературе описаны значение света для растений, фотосинтез и фототропизм [1–5]. Однако мне было интересно проверить эти биологические закономерности на собственном опыте и сравнить не один, а сразу три вида растений.

Личный вклад автора работы заключается в выборе темы, постановке гипотезы, разработке схемы сравнения трёх видов растений, описании эксперимента, обработке результатов и формулировке выводов.

1. Теоретическая часть

1.1. Значение света в жизни растений

Свет играет очень важную роль в жизни растений. Он необходим им для фотосинтеза. Во время фотосинтеза растение с помощью воды, углекислого газа и солнечного света образует питательные вещества, которые используются для роста, развития и образования новых клеток [2; 5].

Если света недостаточно, растение испытывает недостаток энергии. Оно может расти медленнее, становиться слабым, бледным и вытянутым. Листья часто приобретают более светлый цвет, а стебель становится тонким. Это показывает, что свет для растения не просто полезен, а жизненно необходим.

В современных условиях для выращивания рассады и комнатных растений часто используют фитолампы. Фитолампа — это специальный источник искусственного света, который помогает растениям получать освещение тогда, когда естественного света недостаточно, например зимой или ранней весной [2; 5].

Фитолампы особенно полезны для светолюбивых растений, потому что позволяют продлить световой день и поддерживать нормальный рост. Они не заменяют растению воду, почву и тепло, но помогают восполнить дефицит света. При этом важно, чтобы лампа находилась на подходящем расстоянии от растения и использовалась разумно: слишком слабое освещение не даст нужного эффекта, а слишком близкое расположение может перегревать листья. [2].

Таким образом, фитолампа является искусственным помощником растения: она не изменяет саму природу фототропизма, но создаёт более подходящие условия для роста, когда солнечного света мало.

1.2. Что такое фототропизм

Многие растения изменяют направление роста в зависимости от освещения. Особенно хорошо это заметно у комнатных растений, которые долго стоят одной стороной к окну. Через некоторое время их стебли и листья поворачиваются в сторону света. Такое явление называется фототропизмом. Фототропизмом называют способность растения изменять направление роста под действием света. Если растение тянется к источнику света, это положительный фототропизм [4; 5]. Растение не перемещается целиком, как животное, а меняет именно направление роста. Это делает его реакцию на свет особенно интересной для наблюдения.

1.3. Почему растение изгибается к свету

Стебель растения изгибается, потому что клетки на его разных сторонах растут неодинаково. Если свет падает с одной стороны, то ростовые вещества в большем количестве накапливаются на теневой стороне стебля. Там клетки вытягиваются сильнее, чем на освещённой стороне [4; 5].

Из-за этого стебель начинает изгибаться и поворачиваться к свету. Получается, что растение как будто ищет более выгодное положение. На самом деле оно не думает и не выбирает, а просто биологически реагирует на условия среды.

1.4. Необычные факты о растениях и свете

Растения реагируют на свет гораздо сложнее, чем может показаться сначала. Стебель обычно растёт к свету, а корень, наоборот, чаще растёт от света. Это связано с тем, что стеблю полезно тянуться вверх, а корню лучше находиться в почве, где темно и влажно [1; 5].

Ещё один интересный факт состоит в том, что растения способны чувствовать не только сам свет, но и его изменение. Если рядом растут другие растения и начинают закрывать свет, растение может ускорить рост вверх. Получается, что оно как будто замечает конкурентов и стремится получить больше света.

У растений есть и свои внутренние часы. Некоторые цветки раскрываются утром и закрываются вечером, а листья отдельных растений к ночи меняют положение. Иногда это называют сном растений. Конечно, растение не спит так, как человек, но его жизнь подчиняется определённому суточному ритму [1; 2].

Особенно интересно наблюдать за молодыми подсолнечниками. В течение дня они могут поворачиваться вслед за солнцем. Такое движение помогает им получать больше света и тепла.

Реакцией растений на свет занимался и Чарльз Дарвин. Он проводил опыты с проростками и показал, что верхушка побега играет важную роль в восприятии света. Это стало важным этапом в изучении фототропизма [5].

2. Практическая часть

2.1. Организация исследования

Для исследования были выбраны три вида растений: фасоль (Phaseolusvulgaris), томат (Solanum lycopersicum) и анютины глазки (Víolatrícolor). Эти растения относятся к разным семействам и отличаются особенностями роста, поэтому их интересно сравнивать.

Фасоль быстро прорастает и хорошо показывает изгиб побега. Томат является светолюбивым культурным растением. Анютины глазки представляют декоративные растения и позволяют оценить, как на освещённость реагирует растение другого типа. Для каждого вида были созданы три варианта условий: 1) равномерное освещение; 2) боковое освещение; 3) слабое освещение.

В каждый вариант было посеяно по 7 семян каждого вида. После появления всходов для наблюдения были оставлены наиболее жизнеспособные растения в каждой группе.

Всего было посеяно 63 семени. В дальнейшем в анализ вошло 47 растений. Наблюдения велись в течение 14 дней.

2.2. Материалы и методы

Для проведения опыта использовались семена фасоли, семена томата, семена анютиных глазок, 9 одинаковых ёмкостей с грунтом, вода для полива, картонные коробки с отверстием сбоку для варианта с боковым освещением, линейка и тетрадь наблюдений.

Растения выращивались в одинаковом грунте и при одинаковом поливе. Различались только условия освещённости. Группы были организованы следующим образом: первая группа находилась при равномерном освещении; вторая группа получала свет только с одной стороны; третья группа находилась при слабом освещении. Во время наблюдений фиксировались количество взошедших семян, высота растений, направление роста, цвет листьев и общее состояние растений. Фотографии томатов как наиболее наглядного объекта наблюдения в разных условиях освещённости представлены в Приложении 1.

2.3. Результаты наблюдений

Фотографии томатов в период наблюдений и примеры различий между вариантами освещённости представлены в Приложении 1.

Таблица 1. Результаты исследования

2.4. Анализ результатов

В результате наблюдений оказалось, что все три вида растений реагировали на свет, но степень реакции у них была разной.

При равномерном освещении растения росли прямо, выглядели крепче и имели более насыщенную окраску листьев.

При боковом освещении у всех исследованных растений наблюдался изгиб побега в сторону источника света. Наиболее заметный изгиб к свету наблюдался у фасоли. Это можно объяснить тем, что фасоль быстро растёт и обладает хорошим фототропизмом.При слабом освещении растения становились более вытянутыми, листья светлели, а общее состояние ухудшалось. Особенно заметно это проявилось у томата. Его побеги сильнее вытягивались вверх, чем у других растений. Это говорит о высокой чувствительности томата к недостатку света.

Анютины глазки тоже реагировали на освещённость, но их реакция была более умеренной. И всходили они дольше всего. При боковом освещении наблюдался относительный наклон к свету, а при слабом освещении растения становились более бледными и менее крепкими.

Таким образом, сравнение фасоли, томата и анютиных глазок показало, что фототропизм характерен для растений разных семейств, но выражен у них по-разному.

Полученные результаты не противоречат данным литературы. В биологических источниках также указывается, что растения обладают положительным фототропизмом и изгибаются в сторону света благодаря неравномерному росту клеток [2; 4; 5].

Новизна работы состоит в том, что фототропизм был рассмотрен не на одном, а сразу на трёх разных видах растений при трёх вариантах освещённости. Это позволило сделать исследование более широким и наглядным.

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты помогают понять, как правильно размещать комнатные и рассадные растения, почему их полезно поворачивать к окну разными сторонами и почему недостаток света ухудшает их состояние.

Заключение

В ходе работы я выяснила, что растения тянутся к свету не случайно. Свет необходим им для фотосинтеза, роста и нормального развития. Проведённое исследование показало, что фасоль, томат и анютины глазки по-разному реагируют на условия освещения, но у всех исследованных растений проявляется стремление к свету.

При равномерном освещении растения росли ровнее и выглядели крепче. При боковом освещении наблюдался изгиб побега в сторону света. При слабом освещении растения вытягивались, бледнели и становились слабее.

Наиболее выраженный изгиб к свету показала фасоль. Наиболее сильное вытягивание при недостатке света было у томата. Анютины глазки реагировали на свет мягче, но также зависели от освещённости.

Таким образом, гипотеза подтвердилась: если растения разных видов выращивать при разных условиях освещения, все они будут реагировать на свет, но степень этой реакции окажется различной.

Главный вывод моей работы состоит в том, что растение не просто стоит в горшке. Оно всё время реагирует на окружающую среду и меняет рост в зависимости от условий жизни.

Список использованных источников и литературы

1. Плешаков А. А., Введенский Э. Л. Биология. Введение в биологию. 5 класс. М.: Русское слово, 2013. 

2. Детская энциклопедия. Растения. М.: Аванта+, 2004.

3. Пасечник В. В. Биология. Бактерии, грибы, растения. 5 класс. М.: Просвещение, 2021.

4. Плешаков А. А. Зелёные страницы. М.: Просвещение, 2011

5. Трайтак Д. И. Книга для чтения по ботанике. М.: Просвещение, 1985

Приложение 1. Сравнение побегов томата

На фотографиях представлены томаты в один и тот же период наблюдений, когда растения уже подросли и пересаживались в более крупные ёмкости. Фотографии позволяют сравнить разные побеги томата по высоте, толщине стебля и степени вытягивания. Особенно заметно различие между более компактными побегами и наиболее вытянувшимся побегом.

Автор работы Валерия Стряпихина в ходе пересадки подросших томатов в большие ёмкости.