Исследовательская работа "Влияние уровня освещенности на фотосинтез и дыхание комнатных растений.".

Оглавление.

1. Введение.
2. Обзор литературы.

1. Опыты ученых по изучению процесса фотосинтеза и дыхания растений.

2. Фотосинтез и дыхание комнатных растений.

3. Основная часть.

1. Материал и методика.
2. Описание места и условий исследования.
3. Основные результаты исследования.

4. Выводы. Заключение.
5. Список литературы.

1. Введение.

Дома, в школе и на работе нас окружают комнатные растения. Но очень часто мы даже не подозреваем о тех замечательных свойствах, которыми обладают наши «зеленые друзья». А ведь они способны поглощать звук, увлажнять воздух, насыщать  его  кислородом  и  очищать  от вредных  примесей.  

        Большую часть жизни мы проводим в закрытых помещениях. Благодаря тем растениям, которые нас окружают,   воздух становится  чище  и  полезнее  для  человека. В процессе фотосинтеза происходит поглощение листьями растений углекислого газа и выделение кислорода, что способствует очищению воздуха в помещениях и улучшению микроклимата.

Актуальность темы. В наши дни уже не надо доказывать, что загрязненный воздух внутри помещений может навредить здоровью людей. Очень перспективно использовать в качестве “живых фильтров и источников кислорода” живые растения, которые в процессе фотосинтеза способны поглощать углекислый газ и выделять кислород.

Гипотеза исследования. Процесс фотосинтеза в комнатных растениях зависит от многих факторов, одним из которых является уровень освещенности в помещениях.

Цель работы:

Определить опытным путем влияние уровня освещенности в помещениях на процессы фотосинтеза и дыхания комнатных растений.

Задачи.

1. Изучение литературы и различных источников информации о процессах фотосинтеза и дыхания в комнатных растениях, о факторах, влияющих на эти процессы.

2. Проведение экспериментов с комнатными растениями с применением датчиков света, CO 2 и O 2 цифровой лаборатории POLYTECH LAB.

3. Обработка данных.

4. Выводы и составление рекомендаций по выбору комнатных растений для оформления классных кабинетов.

Предмет исследования: процесс фотосинтеза и дыхания комнатных растений.

Объект исследования: комнатные растения.

2. Обзор литературы.

1. Опыты ученых по изучению процесса фотосинтеза и дыхания растений.

Процесс фотосинтеза лежит в основе существования на Земле жизни вообще и человека в частности. Многие ученые занимались изучением процесса фотосинтеза и дыхания растений.

Английский химик Джозеф Пристли искал способ очистки воздуха, испорченного горением и дыханием людей и животных. Он помещал под колокол вместе с горящей свечой или живой мышью разные вещи. Так под колокол попал пучок мяты, который там рос и делал воздух пригодным для горения и дыхания. Шведский исследователь Карл Шееле, попытался повторить опыты Пристли в своей домашней лаборатории. Ян Ингенхауз – личный врач австрийской императрицы Марии Терезии проделал 500 опытов с веточкой элодеи. Он доказал, что растения действительно улучшают воздух, но только на свету.

Как ученый-экспериментатор русский ученый К.А. Тимирязев занимался изучением фотосинтеза. Он установил, что при фотосинтезе растение берёт и усваивает не только вещество, а именно углекислоту воздуха, но и энергию солнечных лучей. [2]

2. Фотосинтез и дыхание комнатных растений.

Лист осуществляет три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе фотосинтеза в листьях из воды и углекислого газа под действием солнечных лучей образуются органические вещества. Днем, в результате фотосинтеза, растение выделяет кислород и поглощает углекислый газ, а ночью, в процессе дыхания – выделяет углекислый газ и поглощает кислород. Этот процесс протекает круглые сутки.[7]

Растения сами поворачивают пластину листа к свету так, чтобы на нее падало больше солнечных лучей. Если света достаточно, то у растений активизируется процесс фотосинтеза. И тогда питательные вещества, растворенные в воде, поступают в листья от корневой системы. Из воздуха растения поглощает углекислый газ и в результате химического процесса выделяют кислород и вырабатывают сложные органические вещества. При слабом освещении этот процесс замедляется, а в темноте прекращается полностью.[6]

Количество проникающего в комнаты света во многом зависит от размера окон, прозрачности стекол, наличия штор и занавесок. Если растение стоит непосредственно на окне, оно получает достаточно света, но по мере его удаления от окна, интенсивность освещения значительно уменьшается. В пасмурные  и холодные дни фотосинтез в растениях протекает с меньшей скоростью. Это связано прежде всего с тем, что в это время года уровень естественного освещения заметно падает, а искусственные источники света не способны полностью заменить солнечный свет.[2]

Исследования ученых показали, что углекислый газ в помещении  является веществом, которое даже в невысоких концентрациях может пагубно отразиться на здоровье и работоспособности человека. Растения же поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

Всем живым организмам необходим кислород. Он, как было отмечено выше, выделяется  растениями в результате фотосинтеза при  участии  солнечной  энергии.  Поэтому, поселив в своем доме растение, мы автоматически получаем  постоянно  действующую  фабрику  кислорода.  Учеными Кёльнского  университета доказано,  что  растения  потребляют  всего  лишь 1- 2  %  кислорода,  который производят.  Остальной процент выделившегося кислорода  достается  нам  с  вами.  Чем интенсивнее фотосинтез, тем быстрее рост растений. Но фотосинтез зависит от вида, возраста растений, от температуры, влажности среды, уровня освещенности. [3]

Теперь о дыхании растений. При дыхании происходит обратный процесс: энергия в результате окислительного процесса углеводов освобождается из сухого вещества, которую растения используют во всех процессах своей жизнедеятельности. [5]

Процесс дыхания, как и фотосинтез, зависит от температуры воздуха и почвы. Чем выше температура, тем интенсивнее дыхание. Дыхание - необходимый процесс в жизнедеятельности зеленых организмов. Растение для этого используют кислород, который получают из почвенного и атмосферного воздуха.

Чтобы растения хорошо развивались, необходим свежий воздух, так как они, как и все живые существа,  дышат.  Как уже отмечалось,  растения усваивают углекислый газ  из воздуха в процессе фотосинтеза. Но фотосинтез протекает   в листьях  растений днем, а дышат растения в любое время суток.

И фотосинтез, и дыхание растений зависят от интенсивности освещения. Если освещение  достаточное, то фотосинтез происходит более интенсивно, чем дыхание, поэтому растения хорошо растут. При недостаточной освещенности процесс дыхания проходит более интенсивно, чем  фотосинтез, при этом растения теряют органические вещества. Чаще всего такое происходит зимой, когда растениям мало света,  и тогда они плохо растут. Если, есть возможность, то  растения  нужно просто переставить ближе к свету.[4]

III. Основная часть.

1. Материал и методика.

На процесс фотосинтеза оказывают влияние несколько факторов, например: влажность воздуха, температура окружающей среды, уровень освещенности. Мы изучали влияние уровня освещенности в классных кабинетах на процессы фотосинтеза и дыхания комнатных растений. В ходе эксперимента определяли процентное содержание углекислого газа и кислорода в колбах, куда помещали листья исследуемых растений. Измерение проводили при различном уровне освещения. Все измерения проводили с помощью специальных датчиков: света, СО 2 и О 2  цифровой лаборатории POLYTECH LAB.

2. Описание места и условий исследования.

Изучили виды комнатных растений, наиболее распространенных в учебных классах нашей школы. Виды комнатных растений определяли с помощью энциклопедии комнатных растений [4]. Для проведения эксперимента были взяты следующие комнатные растения: строманта кроваво-красная, , стрептокарпус Рекса, калатея леопардовая, фиалка узумбарская, традесканция висячая, хлорофитум капский, ктенанта Оппенгейма, циссус ромболистный, кордилина неразделённая, амазонская лилия, герань душистая, бегония королевская, хойя мясистая, молочай беложилковый, толстянка серебристая, драцена окаймленная. (приложение 1).

Листья брали примерно одинаковой площади. Для этого лист растения  прикладывали к тетрадному листу в клетку,  и измеряли его площадь. У всех исследуемых листьев растений она была равна приблизительно 90 квадратных сантиметров. Измерения проводили в основном при одинаковой температуре ( 20-22 градуса по Цельсию) и одинаковой влажности воздуха (50-60%).

В чистые сухие колбы помещали листья изучаемых растений таким образом, чтобы само растение при этом не переставало функционировать. Предварительно в колбах измеряли датчиками содержание кислорода и углекислого газа (таблицы).

Измерения проводили при естественном (на подоконнике при 2500 люксах освещения) и искусственном освещении (450 люкс). А также при освещении, равном 0 люксам, так как при отсутствии освещения процесс фотосинтеза прекращается.

3. Основные результаты исследования.

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

IV.  Заключение.

В результате  экспериментов было установлено, что на процесс фотосинтеза и дыхание комнатных растений большое влияние оказывает уровень освещенности в помещениях. Помимо этого, результаты исследования показали, что у разных растений отличаются показатели выделившегося и поглощенного углекислого газа и кислорода даже при одинаковых условиях (температура, влажность воздуха)  (таблицы1, 2, 3).

Растения, как и всё живое, не прекращает дышать ни днём, ни ночью — в темноте, ни летом, ни зимой. Но процент поглощенного углекислого газа и выделившегося кислорода у комнатных растений, как показал эксперимент, зависит не только от уровня освещенности, но и от вида растения. Проведенное исследование показало, что из исследованных комнатных растений, для обогащения воздуха кислородом больше подходят хойя мясистая, циссус ромболистный, хлорофитум капский, стрептокарпус Рекса, герань душистая, фиалка узумбарская, толстянка серебристая, традесканция висячая, бегония королевская. Именно эти комнатные растения, независимо от естественного или искусственного освещения, поглощают углекислый газ и выделяют кислород в большем количестве, чем остальные исследованные растения. Помимо функции живых очистителей воздуха, комнатные растения радуют наши глаза своей красотой. Они способны снимать напряжение, создавать уют, дарить праздничное настроение.

V. Список литературы.

1. Азарушкин Н.  Комнатные растения дарят здоровье.-
    Питер 2010,

2. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. –М.: Агропромиздат. 1991. – 334 с.

3. Верзилин Н.М. Путешествие с домашними растениями. – М.: Детская литература, 1962. – 352 с.

4. Горбачева Г.Н.,Мамедова Э.Т., Комнатные растения. Энциклопедия. М.: изд.»Фитон», 2001
5. Казаринова Н.В.,Ткаченко  К.Г. Здоровье дарят комнатные растения. –С-Петербург.: Изд.дом «Нева», 2033 г., -127 с.
6. Цимбал В.А. Растения. Параллельный мир.- Фразино: 2010, 2010.-142 с.

7. Чирков Ю.Г. Сумма жизни. – М.: Дет. лит.,1987.