Исследовательская работа"Почему летом листья зелёные, а осенью жёлтые и красные"

«Почему летом листья зелёные, а осенью листья на деревьях разноцветные»

«Лес, точно терем расписной,

Лиловый, золотой, багряный…»

.

И.Бунин

Действительно, взгляните на эти слайды. Неправда ли, очень красиво! Недаром многие художники, писатели и поэты восхищались осенними красками леса. Вот меня и заинтересовало, а почему летом все листья зелёные, а с наступлением осени, приобретают окраску всех оттенков красного и жёлтого цвета. Прежде чем заняться исследованием этого вопроса, я решила узнать у своих одноклассников, какой информацией они могут со мной поделиться. Для этого я провела анкетирование.

1.   Почему летом листья у растений зелёные?

Из 25 человек опрошенных на этот вопрос ответили:

«не знаю» -  8 человек;

«достаточно света, тепла и воды»- 16 человек.

2. Почему с наступлением осени листья меняют окраску?

«не знаю» -  12 человек;

«от старости»-7 человек;

«от холода»- 6 человек.

Как вы видите ответы разные. Поэтому я решила выдвинуть свою гипотезу:   листья растений разного цвета, потому что в них содержатся вещества, которые предают листьям оттенки зелёного, жёлтого и красного цвета.

Цель исследования узнать: 

      *  Какие вещества придают листьям разные цвета?

* Почему осенью листья на деревьях приобретают оттенки жёлтого и красного цвета?

Для достижения указанной цели я поставила следующие задачи:

1. Разобраться из чего состоит лист дерева
2. Выяснить, почему летом листья зелёного цвета?
3. Какие вещества придают листьям жёлтый и красный цвет

Для того, чтобы разобраться с этими вопросами, в своей работе я использовала следующие методы:

1. изучила литературу по данной теме
2. посмотрела информацию в Интернете
3. провела научный эксперимент

4. Свою работу я строила по следующему плану:

1. Собрала и изучила информацию о внешнем и внутреннем строении листа.
2. Провела научный эксперимент, который доказывает наличие красящих пигментов.

Из чего состоит лист?

Лист – один из основных органов растений. Он имеет плоскую форму. Лист может состоять из листовой пластины, черешка, прилистников и основания, которыми он прикрепляется к стеблю.

Внутреннее строение листа можно увидеть под микроскопом. Снаружи лист покрыт кожицей. Под кожицей  находятся мякоть листа, которая состоит из двух видов тканей: столбчатая ткань и губчатая ткань. Растения кажутся нам зелеными от большого количества мельчайших хлорофилловых зерен, расположенных в  основном в клетках столбчатой ткани  листьев.  Они лучше освещены, в них на свету образуется больше всего органических веществ. Через рыхлую губчатую ткань происходит газообмен и испарение воды Хлорофилловое зерно не остается неизменным в растении. Оно недолговечно. Улавливая солнечную энергию хлорофилл разрушается под влиянием света и вновь создается в растении, причем образование его также может происходить только лишь при условии хорошего освещения.

Для того, чтобы доказать наличие хлорофилла в  листьях, мы провели опыт.

Опыт 1.

Мы поместили зеленый лист в пробирку с крепким спиртом. На наших глазах лист начинает бледнеть, тогда как спирт, напротив, быстро зеленеет. Этот процесс обесцвечивания листьев вызван тем, что хлорофилл растворяется в спирту и особенно быстро при подогревании или даже осторожном кипячении спирта в водяной бане.

        Вывод: лист стал бледным, а спиртовой раствор окрасился в зелёный цвет. Следовательно, хлорофилловые зерна придают листу зелёную окраску, но под воздействием неблагоприятных условий хлорофилловые зёрна разрушаются, а другие вещества придают листу оттенки желтого и красного цвета.

         Чтобы убедиться, что в состав листа входят вещества жёлтого цвета,     продолжим опыт.

Вместе с хлорофиллом в спирт переходят и желтые пигменты; чтобы отделить их, в вытяжку мы налили немного бензина. Взболтав эту смесь, через некоторое время можно заметить, что бензин всплывает наверх, тогда, как слой спирта остается внизу. При этом спирт будет иметь изумрудную окраску; бензин же примет золотисто-желтый цвет от оставшихся в нем желтых пигментов листа — ксантофилла и каротина. Отделение хлорофилла от желтых пигментов основано на большей растворимости его в бензине, чем в спирте.

Итак, я убедилась, что  хлорофилл — не единственное красящее вещество в тканях растений. Из энциклопедии я узнала, что наряду с ним постоянно присутствуют особые пигменты, известные под названием ксантофилла и каротина. Первый из них имеет чисто-желтый цвет, второй — оранжевый оттенок. Каротин обусловливает характерный цвет корня моркови, где он содержится в очень большом количестве. Желтые пигменты всегда есть в зелени растения, но летом они совершенно не заметны, так как замаскированы интенсивной зеленой окраской хлорофилла.

Осенняя раскраска листьев особенно привлекательна своими багряными тонами. Однако эти тона встречаются не у всех деревьев. В багрянец убираются кроны кленов и осин; нарядную, розоватую окраску принимает листва бересклета; темно-пурпуровыми становятся гирлянды дикого винограда. Наряду с этим липы, дубы и березы лишены красных оттенков, они отливают лишь различными желтыми и золотистыми тонами. Чем же обусловлен красный цвет осенних листьев? Он обусловлен особым красящим веществом-антоцианом, которое чрезвычайно широко распространено в растениях. В отличие от хлорофилла антоциан не связан внутри клетки с пластическими образованиями. Он растворен в клеточном соке и реже встречается в виде мелких кристаллов. Для того, чтобы убедиться в этом мы провели второй опыт.

Опыт 2.

Антоциан очень легко извлечь из любых красных или синих частей растения. Для этого мы прокипятили некоторое количество свеклы и увидели, что вода окрашивается от антоциана в лиловатый или грязно-красный цвет.

Вывод: В листьях содержится красящее вещество – антоциан.

Так же я узнала, что группа ученых из университета Северной Каролины в Шарлотте нашли новые закономерности в появлении осенью красных и желтых листьев.

Исследования проводились под руководством Эмили Хабинк, которая исследовала разные породы деревьев на разных территориях.

Оказалось, что красные листья обычно появляются у деревьев, которые растут на бедной почве, а желтые - на деревьях, что произрастают на богатой почве. Также было установлено, что красные листья позволяют эффективнее использовать содержащиеся в них питательные вещества в условиях их дефицита.

Так, в результате исследования красного клена и амбрового дерева, она обнаружила, что в возвышенных районах, где почва беднее, у этих деревьев листья гораздо краснее, чем у представителей тех же видов на плодородных заливных территориях. Поэтому полученные данные подтверждают теорию, которая гласит, что выработка веществ, окрашивающих листья в красный цвет, помогает листьям продержаться как можно дольше и позволяет дереву эффективнее запастись питательными веществами на зиму.

В результате своего исследования я выяснила:

1.  В листьях находятся красящие вещества: хлорофилл, каротин, ксантофилл, антоциан.

2. Жёлтые пигменты всегда есть в зелени растения, но летом они совершенно не заметны, так как замаскированы интенсивной окраской хлорофилла.

3.При неблагоприятных условиях хлорофилл разрушается, и листья становятся красного или жёлтого цвета. Эти вещества осенью захватывают всё больше места в листке, потому что для их образования нужно, чтобы стало прохладнее, и чтобы замирала жизнь растения. Ещё, по мнению учёных,  жёлтый или красный цвет  листьев зависит от состава почвы, на которой они растут, красные листья обычно появляются у деревьев, которые растут на бедной почве, а желтые - на деревьях, что произрастают на богатой почве.

4. Т.о. в результате своего исследования я выяснила, что никто из моих одноклассников, не смог дать точного ответа на поставленные мною вопросы. Изучив, материал по этой теме, я убедилась, что выдвинутая мною гипотеза подтвердилась, и теперь я могу рассказать своим друзьям, отчего зависит цвет листьев.

Литература:

1. Дэвид Бёрни  «Большая иллюстрированная энциклопедия живой природы»

1.Запартович Б.Б.,Криворучко Э.Н.,Соловьёва Л.И.

С любовью к природе. Дидактический материал по природоведению для начальной школы. «Педагогика»,1978.

2. Понамарёва И.И., Корнилова О.А., Кучменко В.С.

Биология. Растения. Бактерии. Грибы. «Вента-граф»,1999.