Научно-исследовательский проект "Фототропизм растений"

Научно-исследовательский проект
"Фототропизм растений"

Я учусь в МБОУЦО № 25 г. Тулы в 3 «а» классе. Мне очень нравится учиться, особенно интересны для меня уроки окружающего мира, которые проводит Болотских Елена Борисовна. Эти уроки увлекаю нас в мир живой природы, мы постигаем законы природы, изучаем живые организмы…  А это так интересно…
Однажды, на уроках окружающего мира меня заинтересовал вопрос о том, какими признаками обладают растения как живой организм.
Изучая литературу по этому вопросу, я нашла те признаки, которые отличают живое от неживого. Вот они.

1. Дыхание.

2. Обмен веществ.

3. Раздражимость.

4. Размножение.

5. Приспособленность.

6. Движение.

7. Рост и развитие.

 Если все понятно с такими признаками как дыхание, обмен веществ, раздражимость, приспособленность, размножение, рост и развитие не вызвали у меня затруднений в объяснении, то такой признак как движение именно растений, меня заинтересовал.
Движение животных понятно, заметно и легко изучается, но как же происходит движение растений?!
Я решила изучить этот вопрос самостоятельно. И обязательно, использовать практический опыт как доказательства моей гипотезы.

Гипотеза исследования: «Растительный организм  будет изменять положение побега под действием направленного света».

Цель исследования: «Доказать опытным путем наличие фототропизма растений».

Задачи исследования:

1. Прорастить семена растения.

2. Посадить их  в почву.

3. Дождаться зеленых побегов.

4. Действовать на побег унинаправленным (направленным с одной стороны) источником света.

5. Определить фототропизм побега к источнику света.

Таким образом, началась моя первая самостоятельная научная работа.

Мир растений  удивителен и прекрасен. Он кажется нам неподвижным. Но если внимательно наблюдать за растениями, нетрудно убедиться, что это далеко не так.
Оказывается,  растения способны к движению. Движения растений изучалось в науке английским ученым Чарльзом Дарвиным. Многие часы просиживал он над маленькими растениями, рисовал в блокнотах какие-то странные пересекающиеся линии. Час — линия, еще час — еще линия. И так изо дня в день. Оказывается, Дарвин с исключительной тщательностью фиксировал движения разных органов растения. Способность растений «передвигаться» в пространстве науке была известна. Люди давно подметили, как поворачивается к свету подсолнечник или фикус. Все знали и недотрогу мимозу — стоило едва заметно коснуться ее расчлененного листика, и тот поспешно складывался. Вот этими-то движениями растений — редко быстрыми и заметными, а чаще неуловимо медленными — и заинтересовался Дарвин. Начиная с 1860 года и до конца своей жизни он не переставал изучать эти явления.

Выделяют несколько видов движения растений. Растительный организм обладает способностью к определенной ориентировке своих органов в пространстве. Реагируя на внешние воздействия, растения меняют ориентировку органов.

Различают движения отдельных органов растения, связанные с ростом — ростовые. Ростовые движения, в свою очередь, бывают двух типов: тропические движения, или тропизмы,— движения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора внешней среды (света, силы земного притяжения и др.); настические движения, или настии,— движения, вызванные общим диффузным изменением какого-либо фактора (света, температуры и др.).

Настические движения бывают двух типов: эпинастии — изгиб вниз и гипонастии — изгиб вверх.

В зависимости от фактора, вызывающего те или иные настические движения, различают термонастии, фотонастии, никтинастии и др.

Термонастии — движения, вызванные сменой температуры. Ряд растений (тюльпаны, крокусы) открывают и закрывают цветки в зависимости от температуры. При повышении температуры цветки раскрываются (эпинастические движения), при снижении температуры закрываются (гипонастические движения).

Фотонастии — движения, вызванные сменой света и темноты. Цветки одних растений (соцветия одуванчика) закрываются при наступлении темноты и от­крываются на свету. Цветки других растений (табака) открываются с наступлением темноты.

Никтинастии («никти» — ночь) — движения цветков и листьев растений, связанные с комбинированным изменением, как света, так и температуры. Такое комбинированное воздействие наступает при смене дня ночью. Примером являются движения листьев у некоторых бобовых, а также у кислицы. К ростовым движениям относятся и круговые движения концов молодых побегов и кончиков корней относительно оси. Такие движения называют круговые нутации. Примерами являются движения стеблей вьющихся растений (хмель), усиков лазящих растений. Это необходимо для поиска опоры при движении к свету стеблей.

Автонастии — самопроизвольные ритмические движения листьев, не связанные с какими-либо изменениями внешних условий. Так, листья тропического растения десмидиум претерпевают ритмические колебания.

В зависимости от фактора, вызывающего тропические движения, различают геотропизм, фототропизм, хемотропизм, тигмотропизм, гидротропизм.

 Геотропизм — движения, вызванные односторонним влиянием силы тяжести. Если положить проросток горизонтально, то через определенный промежуток времени корень изгибается вниз, а стебель — вверх. Еще в начале ХIХ в. был изобретен прибор клиностат. В этом приборе проросток в горизонтальном положении привязывается к вращающейся оси. Благодаря этому сила притяжения действует попеременно на нижнюю и верхнюю стороны проростка. В этом случае рост проростка идет строго горизонтально и никаких изгибов не наблюдается. Эти опыты доказали, что изгибы стебля и корня связаны с односторонним действием силы земного притяжения. Изгиб корня вниз (по направлению действия силы притяжения) называют положительным геотропизмом.

Хемотропизм — это изгибы, связанные с односторонним воздействием химических веществ. Хемотропические изгибы характерны для пыльцевых трубок и для корней растений. Если пыльцу положить на предметное стекло в среду, содержащую сахарозу, и одновременно поместить туда кусочек завязи, все пыльцевые трубки в процессе роста изогнутся по направлению к завязи. Корни растений изгибаются по направлению к питательным веществам. Если питательные вещества не перемешаны со всей почвой, а распределяются отдельными очагами, корни растут по направлению к этим очагам. Такая способность корней определяет большую эффективность гранулированных удобрений. Корни растут по направлению к отдельным гранулам, содержащим питательные вещества. При таком способе внесения питательных веществ создается также повышенная концентрация их около корня, что обусловливает их лучшую усвояемость.

Гидротропизм — это изгибы, происходящие при неравномерном распределении воды. Для корневых систем характерен положительный гидротропизм.

Аэротропизм — ориентировка в пространстве, связанная с неравномерным распределением кислорода. Аэротропизм свойствен в основном корневым системам.

Тигмотропизм — реакция растений на одностороннее механическое воздей­ствие. Тигмотропизм свойствен лазающим и вьющимся растениям.

Фототропизмом называется способность движения растений в зависимости от направления лучей света. Положительным фототропизмом обладают стебли, а корни и усики – отрицательным. Листья располагаются обычно перпендикулярно к падающим лучам. Фототропизм имеет огромное значение в жизни растений, так как благодаря ему стебли и листья оказываются в положении наиболее выгодного освещения. Это значит, что растения будут лучше поглощать солнечный свет и у них будет проходить фотосинтез на достаточном уровне.
Растения различных видов имеют различный фототропизм. Возраст растений в пределах одного вида также вносит коррективы. У молодых растений, в особенности бурно растущих, способность к фототропизму больше, чем у взрослых. В пределах одного и того же растения фототропизм сильнее проявляется в более молодых органах.
Под действием света происходит изменение положения не только листьев, но и побега. Образуется изгиб стеблей под действием света – фотографический изгиб.

Фототропический изгиб слагается из процессов:
1) раздражение светом определенных клеток;
2) возникновение в этих клетках возбуждения;
3) передача возбуждения к месту реакции;
4) реакция в виде изгиба.

Более ускоренный рост клеток на затененной стороне стебля некоторые ученые (П. А. Генкель и др.) объясняют тем, что на этой стороне скапливается больше веществ, ускоряющих все физиологические процессы, а следовательно, и рост.
Больше всего меня привлекли тропические движения растений, поэтому я решила начать изучать их.

Спектр действия фототропизма определяется и качеством света. Фототропизм лучше проявляется в ультрафиолетовой области и в синей части спектра. У семенных растений фототропическая реакция вызывается коротковолновыми лучами. Фототропическая реакция зависит и от интенсивности освещения: чем слабее свет, тем дольше нужно освещать растения для получения фототропического эффекта. Произведение силы света на продолжительность его воздействия является величиной постоянной. Эта зависимость получила название закона количества раздражения. При фототропизме рецепторами являются флавопротеиды.

Фототропическая чувствительность может не проявляться, если освещать растения сразу сильным светом после их проращивания в темноте. В фототропической реакции свет выступает как раздражитель, необходимый лишь для запуска различных физиологических процессов; при этом расходуется малое количество энергии. Для ростовых процессов требуется много энергии.