Проект 'Почему растения меняют свою окраску?'

Министерство образования, науки и молодёжи Республики Крым

Республиканский конкурс природоведческих проектов для младших школьников «Первооткрыватель»

Секция: «Растения вокруг нас»

ПОЧЕМУ ОСЕНЬЮ ЛИСТЬЯ МЕНЯЮТ СВОЮ ОКРАСКУ?

Работу выполнила :

Жилинская Дарья Сергеевна,

ученица 4 класса

муниципального казённого

общеобразовательного учреждения

«Холмовская средняя

общеобразовательная школа»

Бахчисарайского района

Республики Крым

Руководитель:

Колесникова Светлана Николаевна,

учитель начальных классов

муниципального казённого

образовательного учреждения

«Холмовская средняя

общеобразовательная школа»

Бахчисарайского района

Республики Крым

г.Симферополь - 2015

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ___________________________________________________________3

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР_______________________________________5

   1. Причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников________5

   2. Учёные об изменении окраски листьев___________________________6

   3. Особенности листопада у лиственных деревьев и кустарников _______7

2. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ_____________________9

2.1. Доказательство наличия пигмента хлорофилла в листе_________________9

2.2. Доказательство наличия пигмента антоциана в листе__________________9

2.3. Доказательство наличия в листе каротина и ксантофилла______________10

2.4. Получение акварельных красок из раствора антоциана и хлорофилла____11

ВЫВОДЫ ___________________________________________________________12

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКОВ_______________________________________________________14

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

«Унылая пора! Очей очарованье!

Приятна мне твоя печальная краса

Люблю я пышное природы увяданье,

В багрец и в золото одетые леса…»

/А.С.Пушкин/

Самая замечательная примета осени: изменение окраски листьев. Вот, например, кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, даров сада и поля? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов.

Нам всегда было интересно узнать, откуда у осени столько ярких разнообразных красок. Ведь летом все листья зелёного цвета. Почему именно осенью листва меняет окраску, и листья становятся жёлтыми, красными, багряными. В прошлом году на уроке «Окружающий мир» мы изучали сезонные изменения в природе. Принесли с экскурсии много разноцветных листьев. Нам стало интересно исследовать: почему листья на деревьях осенью окрашиваются в разные цвета?

Цель работы: изучить причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников перед листопадом.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу по теме.

2. Провести наблюдения за окраской лиственных деревьев и кустарников в осенний период.

3. Исследовать, почему осенью листья на деревьях и кустарниках изменяют окраску.

4. Провести исследование по выделению из листа красящих пигментов и найти им применение.

4. Выяснить, почему деревья и кустарники сбрасывают на зиму листья.

5. Сделать выводы.

Объект исследования: опавшие листья деревьев и кустарников.

Предмет исследования: изменение окраски листьев у деревьев и кустарников.

Гипотеза: я предполагаю, что листья меняют окраску на деревьях и кустарниках, потому что дерево заболело и листья боятся холода.

Методы исследования. Анализ научной литературы, опыты.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников

Изучив научную литературу, мы выяснили, что в листьях изначально содержатся такие вещества, как - хлорофилл, ксантофилл, каротин, антоцианы.

Зелёное вещество, содержащееся в листьях деревьев, называется хлорофиллом. Летом совместно хлорофилл и солнечный свет помогают деревьям перерабатывать их основной источник питания - углекислый газ. Итак, солнечный свет и хлорофилл являются «ножом и вилкой», которые помогают деревьям поглощать воздух, который мы выдыхаем, а он, в свою очередь, помогает деревьям расти большими и сильными. Хлорофилл легко разрушается. Но летом под воздействием солнечных лучей он быстро восстанавливается. Когда наступает осень и света становится все меньше и меньше, хлорофилл разрушается и не успевает восстановиться. Листья избавляются от зеленого пигмента, и на некоторое время проявляется их истинный цвет.
Вещество ксантофил придает листьям желтый цвет, каротин - оранжевый. Яркие красные, багровые оттенки придают листьям пигменты антоцианы.
Летом эти пигменты не видны, мы видим только зеленый хлорофилл. С наступлением холодов питательные вещества, собранные в листьях деревьев, поступают в ветви и ствол. Так как зимой выработка питательных веществ прекращается, хлорофилл разлагается. С его исчезновением прочие пигменты, которые постоянно присутствовали в листе, становятся видимыми. И мы наслаждаемся разнообразием окраски деревьёв.

Итак, в листьях изначально содержатся различные красящие вещества. Хлорофилл придает листьям зеленый цвет, ксантофилл - желтый, антоцианы - красные оттенки, каротин - оранжевые. Осенью хлорофилл разрушается, а оранжевые, желтые и красные пигменты сохраняются и становятся заметными.

2. Учёные об изменении окраски листьев

Еще в XVIII в. женевский пастор Жан Сенебье задумался над вопросом: почему этот зеленый мир зелен? Изучив действие солнечного света, он показал, что благодаря процессу образования кислорода и поглощения углекислого газа, происходящему в зеленом листе, питается растение, а через него и животный мир. Так было сделано одно из величайших открытий. Но вопрос о зеленой окраске листьев так и остался открытым. [1; 7]

Ученые-естествоиспытатели всего мира искали на него ответ. Более 35 лет отдал великий русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев изучению зеленого листа, запасающего впрок солнечные лучи. Была открыта важнейшая роль пигмента хлорофилла в процессе фотосинтеза и значение растений на Земле. [3; 127]

А в Интернете мы нашли новые факты по данному вопросу. Профессор-биолог лондонского университета Империал Колледж Томас Деринг в ходе исследований об изменении осенней окраски листьев пришел к выводу, что тем самым растения пытаются защитить себя от ряда опасных вредителей. Изучая цвета, которые «предпочитают» насекомые-вредители, в первую очередь тля, ученый установил, что они, при откладывании яиц осенью, избегают красной гаммы. При этом предпочтение у вредителей вызывает зеленый и желтый цвет. Более того, Деринг установил, что при повышенной концентрации вредителей листья могут краснеть даже у тех деревьев, которые обычно имеют осенью желтую листву. Традиционно красный цвет в природе обозначает опасность. [4] А вот ученые из университета Северной Каролины в Шарлотте под руководством Эмили Хабинк выяснили, что все дело в почве. Если земля бедна азотом, листья будут производить больше красного пигмента. С его помощью листва дольше продержится на ветках, и дерево сумеет забрать из нее больше полезных веществ. Таким образом, оно хоть немного восполнит дефицит азота. А вот, когда дереву такая подпитка не нужна, то природа оставляет листья желтыми. Благодаря этому открытию ученых, по цвету листьев теперь можно будет определить качество почвы. Если осенью лес окрасился в красивые красные тона - значит, с землей в этих местах не все благополучно. [4]

Следовательно, существуют другие теории учёных об изменении окраски листьев осенью. Это интересно знать!

3. Особенности листопада у разных деревьев и кустарников

Одно из самых характерных явлений прихода осени - листопад. Почему же лиственные деревья и кустарники каждый год сбрасывают свою листву? Необходимо выяснить, является ли листопад биологическим явлением для лиственных деревьев и кустарников, либо он обусловлен сменой климата. Если лиственное дерево пересадить в теплое помещение, то оно сбросит листву несмотря на хорошие температурные условия. То есть листопад - это не следствие неблагоприятных условий для деревьев и кустарников, а является циклом развития растения. Можно видеть, что в месте, где лист прикрепляется к ветке лиственного дерева, есть «листовая подушечка». Когда начинается листопад, листья легко отделяются от дерева и остаются висеть на сосудистых пучках, которые соединяют лист с деревом. Они служат для подачи веществ от корня лиственного дерева к листьям. Когда нарушается эта связь между листвой и деревом - ветки лиственного дерева теряют свой наряд.

Листопад - это приспособление лиственных деревьев и кустарников к суровым условиям. Если лиственное дерево останется зимой с зелеными листьями - оно погибнет от недостатка влаги. Значение листопада в жизни лиственных деревьев особенно хорошо заметно, если сравнивать их с хвойными. Хвойные деревья (особенно сосна и ель) - хорошо переносят засуху. К тому же хвоя испаряет очень мало воды, чем листва лиственных деревьев. Поэтому хвойные деревья могут оставаться зелеными весь год. Количество влаги, которое испаряют хвойные, в десять раз меньше, чем у лиственных деревьев. Но лиственница ведет себя как лиственное дерево и испаряет влаги в 5 раз больше, чем ель обыкновенная и в 10 раз больше, чем сосна. Способность хвойных деревьев экономить влагу достигается за счет хвои. Хвоинки имеют множество приспособлений для сохранения влаги: толстую кожицу, восковой налет. Листья же у лиственных деревьев лишены засухоустойчивых приспособлений.

Кроме того, что лиственные деревья за счет листопада спасаются от засухи, зимой это спасает их от повала. Зимой даже голые ветви деревьев ломаются под тяжестью снега. Что бы случилось, если бы снег оседал на широких листьях лиственных деревьев?

При листопаде лиственные деревья избавляются от лишних минеральных солей, которые становятся для деревьев и кустарников вредными. С возрастом у листвы деревьев повышается содержание золы. Накопление минеральных веществ у лиственных деревьев происходит, потому что листья дерева испаряют много воды. На смену ей поступает новая влага, которая и содержит минеральные вещества. Часть их идет на питание лиственного дерева, остальное остается в листьях. Листопад для лиственного дерева является нормальным условием для нормального роста и развития растения. Хвойные деревья не нуждаются в таком сбрасывании хвои, так как сосны, ели и другие хвойники испаряют очень мало влаги. Лиственница по испарению влаги достигает уровня лиственных деревьев, поэтому при влажном климате происходит сбрасывание мягких игл. [ 4 ]

Все эти факты доказывают, что листопад зависит не только от внешних условий, но также необходим для нормальной жизнедеятельности лиственных и хвойных деревьев и кустарников.

II. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Доказательство наличия пигмента хлорофилла в листе

В пробирку со спиртом помещаем зеленый лист и нагреваем над спиртовкой. Через некоторое время спирт должен окраситься в зеленый цвет, а лист будет бесцветным.

Таким образом, спирт действительно окрасился в зелёный цвет, а лист стал бесцветным, это доказывает наличие в листе зелёного пигмента - хлорофилла.

2.2. Доказательство наличия пигмента антоциана в листе

Убедиться в наличии антоцианов в листьях можно несколькими способами.

Первый: нужно прокипятить красные листья и в этот раствор капнуть уксус. Цвет раствора станет розово-красным.

Второй: красные листья измельчить в ступке с небольшим количеством песка, и, добавив 5 мл воды, отфильтровать.

Исходя из этого, цвет раствора в первом и во втором опыте убеждает в том, что антоцианы - водорастворимые красные пигменты, находящиеся в листьях.

2.3. Доказательство наличия в листе каротина и ксантофилла

К измельчённым зелёным листьям добавляю 5 мл этилового спирта, на кончике ножа мела и растираю в фарфоровой ступке до однородной массы, пока спирт не окрасится в зелёный цвет. На бумагу наношу стеклянной палочкой каплю полученной жидкости.

Кроме того, через 3 - 5 минут на бумаге образовались цветные концентрические круги: в центре зелёный, снаружи - жёлто-оранжевый, что доказывает наличие в листе зелёного пигмента - хлорофилла, жёлтого пигмента - ксантофилла, оранжевого - каротина.

2.4. Получение акварельных красок из раствора антоцианов и хлорофилла. [1]

Мы решили использовать полученные при опытах растворы для получения красок. Для этого приготовили различающиеся по цвету растворы антоцианов и хлорофилла путём добавления воды. Растворили в небольшом объёме воды кусочки камеди (клей со стволов деревьев). Раствор камеди вылили в формы для красок. Добавили в каждую форму полученные растворы. Размешали. Краски готовы.

Этими красками я нарисовала цветок.

Итак, с помощью растворов, полученных из осенних листьев разного цвета, воды и камеди можно приготовить акварельные краски различных оттенков и использовать их в рисовании.

ВЫВОДЫ

Самая замечательная примета осени: изменение окраски листьев. Вот, например, кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, даров сада и поля? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов.

Почему же листья осенью меняют свою окраску? Изучив научную литературу, мы выяснили, что в листьях изначально содержатся такие вещества, как - хлорофилл, ксантофилл, каротин, антоцианы. Хлорофилл придает листьям зеленый цвет, ксантофилл - желтый, антоцианы - красные оттенки, каротин - оранжевые. Осенью хлорофилл разрушается, а оранжевые, желтые и красные пигменты сохраняются и становятся заметными.

Проведя исследования, мы убедились, что в листьях действительно содержатся красящие пигменты. А если они там содержатся, то причём тут почва или опасные вредители?

Наша первая гипотеза о том, что осенью деревья болеют, и поэтому меняют окраску листьев, не подтвердилась. Но мы поняли, что осенняя окраска листьев зависит от того, какой пигмент, кроме хлорофилла есть в листьях.

Поработав с различными источниками, мы узнали что листопад - это естественное опадание листьев у деревьев и кустарников, связанное с подготовкой к зиме.

Таким образом, наша вторая гипотеза о том, что листья боятся холода и поэтому осенью облетают, тоже не подтвердилась. Но мы выяснили, что деревьям и кустарникам выгодно сбрасывать листву, чтобы выжить в холодную зиму.

Итак, в листьях изначально содержатся различные красящие вещества. Хлорофилл придает листьям зеленый цвет, ксантофилл - желтый, антоцианы - красные оттенки, каротин - оранжевые. Осенью хлорофилл разрушается, а оранжевые, желтые и красные пигменты сохраняются и становятся заметными.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКОВ

1.Батурицкая Н.Б., Фенчук Т.Д. «Удивительные опыты с растениями», Мн., «Нар.асвета», 1991, с. 5-8, 14 -16

2. Дитрих А. «Почемучка», М. «Слово», 1990, с.314

3.Энциклопедия «Герои русской истории», М., «Белый город», 2006, с.395

4.