XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение экосистемы в герметичной стеклянной банке – почти замкнутой

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Батиридис А.В. 1

---

1МБОУ СОШ №8

Черняева Т.А. 1

---

1МБОУ СОШ №8

Работа в формате PDF

1.3 MB

Введение

Впервые о замкнутой экосистеме я услышал на уроке биологии, и мне стало интересно – можно ли самому сделать такую систему дома? Я давно интересовался мхами и лишайниками – это невероятные организмы, что если их поместить в банку и закрыть? Известно, что любой живой организм – это открытая система, и в случае 5 литровой стеклянной банки это подтверждается, так как система не совсем закрытая, ей нужен свет! Но вот вода и питание в банку мы не добавляем и существовать она будет только благодаря солнечному свету и своему круговороту воды и газов.

Такая система в 5 литровой банке уже два года стоит в нашем кабинете биологии, и за это время растения заполнили весь объем. Я создам и изучу разные варианты заполнения экосистемы, заселяя разные организмы в три банки.

У нас на Кубани очень жаркий засушливый климат и обустройство экосистемы без частого полива – это интересный вопрос, - уехала семья в отпуск, а зеленый уголок в большой банке живёт и радует хозяев по возвращению домой.

Цель проекта - организовать действующую почти замкнутую экосистему в стеклянной банке и доказать, что организмы смогут жить без полива и внешнего воздуха.

Гипотеза - растения внутри герметичной банки смогут самостоятельно обеспечивать себя водой и кислородом за счет круговорота веществ.

Объект исследования - лишайники, растения и почва.

Предмет исследования - наблюдение за жизнью организмов в изолированной среде.

Задачи проекта:

1. Изучить теоретические материалы о закрытых экосистемах и их основателях.

2. Определить какую выбрать емкость и почему для эксперимента.

3. Определить какие живые организмы мы используем в нашей экосистеме.

4. Устроить три стеклянных банки с природным сообществом.

5. Вести дневник наблюдений.

6. Сделать выводы по факту наблюдений за экосистемами.

Наш проект долгосрочный, надеюсь, что системы проживут несколько лет. Будут украшать дом и кабинет биологии.

Обзор источников информации о замкнутых экосистемах и растениях обитающих в них

Самая известная и старая закрытая экосистема - бутылочный сад Дэвида Латимера. В 1960 году Дэвид посадил в 40 литровую бутылку веточку традесканции в небольшой объём компоста и добавил 140 граммов воды. Через 12 лет систему открыли, чтобы добавить немного воды. В систему попадает извне только солнечный свет, все остальные компоненты вырабатываются и потребляются самими обитателями (Приложение, фото 1 https://cameralabs.org/5430-unikalnyj-sad-v-germetichnoj-butylke-80-letnego-devida-latimera)

В жизни людей всегда используются разные способы украсить свой дом растениями, при том, чтобы эти растения требовали не много ухода. И вот по этому, природное сообщество в стеклянной банке наиболее подходит для этого. Это почти замкнутая природная система – маленькая модель нашей планеты. В герметичной банке идёт процесс круговорота воды и газов. Вода через корни поступает в растения, испаряется листьями и опять выделяется в виде конденсата на стенках банки, стекая в почву для дальнейшего потребления растениями. Мы знаем, что растениям нужен кислород для дыхания, как большинству живых организмов. Кислород в банке появляется в процессе фотосинтеза растений. А для самого процесса фотосинтеза нужен углекислый газ, который выделяют растения в процессе дыхания.

Часто такую систему в банке называют флорариумом, подразумевая, что в ней живут только растения, но это не так, помимо растений в таких экосистемах живут бактерии, грибы и вирусы, а иногда и животные (например такие как тихоходки).

Но первым человеком, который создал закрытую экосистему, был Натаниэль Уорд, британский врач и ботаник-любитель. В 1829 году он изобрёл ящик в котором могли долгое время находиться растения без доступа воздуха и вода, только за счет света и внутреннего круговорота веществ. В 1833 году Уорд отправил папоротники в далекое путешествие на корабле и они все были в прекрасном состоянии после получения в Сиднее. Это изобретение позволило безопасно перевозить нежные тропические растения по всему миру, а также именно это изобретение помогло вывезти из Китая чайные кусты в Индию, что привело к крушению монополии на китайский чай.

Прозрачные ёмкости из пластика или стекла закрытого, полузакрытого или открытого типа используют очень часто для выращивания растений с одинаковыми требованиями к содержанию. Это позволяет создавать красивые ландшафты в местах, где они обычно не встречаются – горный ландшафт, тропики, лес или пустыню. Самыми распространенными жителями в таких системах являются мхи, папоротники, орхидеи, кактусы, суккуленты, плющи и другие мелколистные растения.

Преимущество выращивания растений во флорариуме – закрытая ёмкость, не только поддерживает постоянную влажность, но и обеспечивает растения необходимыми газами для дыхания и фотосинтеза.

Флорариумы бывают разного размера и по разному могут быть размещены. Такое разнообразие позволяет создать очень красивые и необычные элементы декора в доме. В наше время нет такого дома, где не было бы растений (за редким исключением) и закрытые экосистемы здорово в этом помогают.

Существуем масса аргументов в пользу флорариума в качестве подарка другу или для украшения собственного дома: компактность, уникальность, бюджетность, эстетичность, приобщение к прекрасному и ещё много чего…

И вот узнав всё это, я захотел сделать своё природное сообщество для изучения жизни его обитателей и украшения кабинета биологии и моего дома.

1. Подбор посуды и растений для создания экосистемы

Для осуществления нашего проекта, вначале, я попросил родителей приобрести три стеклянные банки по 5 литров. Если банки будут меньше, в них будет сложнее создать систему, даже небольшие изменения температуры могут вызвать перегрев или наоборот. Чем больше банки, тем легче поддерживается в ней круговорот веществ. Это как с аквариумом, у меня было несколько, и в самом большом легче всего поддерживать порядок и здоровье рыбок.

Из растений мы выбрали мхи, лишайник и мелколистную Традесканцию.

Мох Кукушкин лён и Сфагнум - это растения которые любят влажные и чистые места, растут очень медленно и хорошо подходят для нашего флорариума. Кроме этого, мхи обладают свойством, подавлять развитие вредных бактерий.

Лишайник Ксанторию мы обнаружили на дереве в школьном дворе, он очень красивый, чутко реагирует на чистоту окружающей среды и покрывает сухие ветви дерева разрушая его до перегноя. Ксантория тоже очень медленно растущий организм, это не растение и не мох – это комплексный организм, состоящий из гриба и водоросли.

Традесканция – это растение цветковое, но с такими маленькими листочками, что расти ему будет долго свободно. Мы подготовили в каждую банку по три маленьких веточки Традесканции мелколистной.

Для дренажа взяли обычный песок, уголь для обеззараживания и почву для питания растений.

2. Заселение банки – создание ландшафта

В каждой банке будут разные наполнения, но подготовка грунта во всех банках одинаковая:

- на дно банки кладем песок для дренажа, чтобы корни растений не загнили от лишней воды;

- немного измельченного активированного угля (5 таблеток в каждую банку);

- сверху грунт для комнатных растений слоем примерно 3 см;

- затем растения и декор, но в каждой банке разный –

банка №1 – мох Кукушкин лён, сухие ветви дерева с лишайником Ксантория, три веточки мелколистной Традесканции,

банка №2 – мох Кукушкин лён, ветки дерева для декора без лишайника, три веточки мелколистной Традесканции,

банка №3 – мох Сфагнум, три веточки мелколистной Традесканции.

После укладки в банки материалов (Приложение, фото №2) в каждую ёмкость добавили 100 мл отстоявшейся воды и плотно закупорили крышки. На каждую банку наклеили этикетку с указанием даты и номера банки (Приложение, фото №3)

Банки расположили на стеллаже в кабинете биологии, где рассеянный свет и умеренная температура - 22-25 °C.

Наблюдения велись в течении 4х месяцев. Все данные приведены в таблице ниже.

3. Дневник наблюдений

Заключение и выводы

В работе над нашим проектом гипотеза полностью подтвердилась - живые организмы могут существовать в почти изолированной среде, если в ней сбалансированы процессы обмена веществ. Организованная нами экосистема доказала, что при наличии солнечного света природа способна сама поддерживать жизнь внутри замкнутого пространства без вмешательства человека. В нашей системе растения днём поглощают углекислый газ, под действием солнечных лучей происходит процесс фотосинтеза и выделяется кислород. Круговорот воды виден капельками на стенках банок, он стекает как дождь в почву.

Однако не во всех банках мы достигли положительного результата, в банке №2 из-за попавшей внутрь с ветками плесени не удалось наладить экосистему, плесень всё разрушила. Круговорот веществ был нарушен и растения погибли. Зато теперь понятно, зачем почву нужно обеззараживать перед закладкой в банку. Цели достигнуты.

Все задачи выполнены:

- изучен материал по замкнутым экосистемам;

- обустроены были три банки по 5 литров с экосистемами;

- две системы получились удачными и продолжают существовать;

- сделаны выводы и учтены ошибки – в следующей системе обязательно проверка на наличие плесени.

Список использованных источников и литературы

1. Большой толковый словарь русского языка. [https://gramota.ru/poisk?query=виноград&mode=slovari&dicts[]=42] (дата обращения 20.09.2025)

2. Большая Российская энциклопедия. б.м.: https://bigenc.ru/c/bioindikatsiia-9521b9, Биоиндикация (дата обращения 13.10.2025)

3. Феданова Ю., Скиба Т., Машир Т. Растения России. Энциклопедия для детей. Ростов/Д: б.н., 2020. стр. 64.

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Замкнутая_экосистема

5. https://bio-sphere.com/ob-akvamirakh/stati/eksperimenty-bios-1-bios-2-i-bios-3-sovetskij-put-k-avtonomnoj-zhizni

6. https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433638/Mnogie_nachinayut_zanovo_ne_znaya_chto_vsyo_eto_uzhe_izobreteno

7. https://yandex.ru/video/preview/7026258042441158626

8. https://yandex.ru/video/preview/17181163799051375179

9. https://vk.ru/wall-221775708_53729?z=photo-221775708_457242812%2F44b69146bf4d50ee2b

10. https://cameralabs.org/5430-unikalnyj-sad-v-germetichnoj-butylke-80-letnego-devida-latimera

Приложение

Фото №1. Автономная экосистема Девида Латимера процветает уже почти 60 лет! [9],[10]

Фото №2. Закладка экосистем.

Фото №3. Этикетки наклеены 20.03.2026 года

Фото №4. Получились очень красивые флорариумы.

Фото №5. На стенках конденсат – испаряется вода.

Фото №6. Круговорот воды успешно запустился.

Фото №7. Часть ветки поражена плесенью в банке №2.

Фото №8. Все ветки в банке №2 в плесени.

Фото №9. Здоровая закрытая экосистема