Експериментальна робота «Вплив світла на ріст рослин» з точки зору фізики

Методична розробка

вчителя фізики, інформатики та астрономії Десятник О.О.

Експериментальна робота «Вплив світла на ріст рослин»

 з точки зору фізики

Номінація

«Інноватика в організації

позааудиторної  роботи учнів»

2019

ЗМІСТ

Вступ

1. Теорія про вплив світла на рослини
2. Групи рослин по відношенню до світла
3. Дослід « Вплив світла на ріст рослин»
4. Висновки

І. Теорія про вплив світла на рослини

Всім відомо, що величезна більшість рослин не може жити без сонячного світла. Згадаймо найпростіший дослід, який проробляють на шкільних уроках біології: затінений від світла паросток, потворно витягуючись безбарвним стебельком, чахне. До останнього часу вважали, що розвиток рослини залежить від того, як довго вона освітлена. З цих позицій і велися численні дослідження. Вивчався вплив довжини світлового дня і поєднання так званих фотоперіодів – зміни дня і ночі, світла і темряви. Тим часом судити про вплив сонячного світла, лише відраховуючи години, засікаючи довжину світлового дня, невірно. Такий експеримент з точки зору сучасної геофізики ніяк не відображає дійсного стану речей.

Справа в тому, що сонячне світло постійно і значно змінюється як у своїй якості (спектральному складі), так і кількості (потужності світлового потоку). Крім деяких коливань в інтенсивності самої сонячної радіації, сонячне світло, перш ніж дійти до поверхні Землі, до рослин, піддається сильним змінам у своєрідному світлофільтрі, яким є майже трьохтисячікілометрова товща земної атмосфери. При цьому доводиться враховувати, що чим нижче стоїть сонце, тим довше шлях його прямих променів через атмосферу, і, навпаки, чим вище сонцестояння, тим коротше цей шлях. Крім того, земна атмосфера відображає і розсіює короткохвильову частину сонячної радіації: ультрафіолетові, фіолетові і сині промені. А саме ці промені, за законами квантової механіки, володіють найбільшою енергією і значною фотохімічною активністю. Навпаки, довгохвильова частина спектру (інфрачервоні, червоні, помаранчеві, жовті промені) добре проникає навіть через хмари.

Це означає, що в північних районах нашої півкулі Землі, незважаючи на дуже довгий світловий день, рослини отримують порівняно мало короткохвильових променів, до них доходить світловий потік невеликої інтенсивності. А в південних – тропічних і субтропічних районах на рослини потрапляє багато короткохвильової радіації і велика сила світлового потоку, хоча тривалість світлового дня менша. У південній півкулі ці явища відповідно зміщуються на південь.

Змінюється якість і кількість сонячного світла і по місяцях року, особливо значно в помірних поясах. Це пов’язано із зміною висоти сонцестояння. Нарешті, сонячне світло, доступне живим організмам, неоднакове у всіх районах земної кулі протягом дня. Це, зрозуміло, має величезне значення для життя і розвитку рослин. Наприклад, в області тропіків і субтропіків сонце тривалий час протягом дня стоїть високо – короткохвильова радіація дуже багата, а період низького сонцестояння в швидко минаючі ранкові та вечірні години – відносно короткий. Навпаки, в районах більш високих географічних широт, де влітку бувають довгі проміжки ранкового та вечірнього освітлення, рослини переважно знаходяться в умовах низького сонцестояння, бідного короткохвильовими променями.

Для рослин, які звикли до певного світлового режиму, потрібна певна якість і кількість сонячного світла. Численні досліди з вивчення фотоперіодизму рослинних організмів будувалися так, що піддослідні рослини при укорочуванні світлового дня затемнюються вранці і ввечері, і виходило, що вони висвітлювалися лише в полуденний час, при більш високому стоянні сонця і переважанні короткохвильового спектра. Рослини, розвиток яких прискорювався при такому освітленні, отримали назву рослин «короткого дня»; ті ж , на яких це позначалося негативно, – «довгого дня».

Але справа не в тривалості дня і в поєднанні фотоперіодів. Це ще близько століття тому показав академік Т. Д. Лисенко. Розробляючи теорію стадійного розвитку рослин, він зіткнувся з тим, що для проходження стадій потрібні не фотоперіод, а певні кількості світла.

Але як бути з тим величезним фактичним матеріалом, накопиченим у нас і за кордоном, який говорить про вплив фотоперіодизму на розвиток рослин? Мабуть, тлумачення наявних фактів у світлі сучасної геофізики потрібно дати інше. Необхідно виходити з якості та кількості світла, при якому рослини успішно проходять стадії свого розвитку, а не з довжини світлового дня. Так, в наших багаторічних дослідах було встановлено, що рослини «короткого дня» для успішного стадійного розвитку вимагають на першому етапі багато короткохвильових променів. Світло ж ранкових і вечірніх годин, тобто «довгого дня», бідне короткохвильовими променями, зі слабкою силою світлового потоку, затримує їх розвиток. Саме тому тропічні і субтропічні рослини в районах помірного поясу навіть при підходящій температурі не розвиваються нормально, хоча і дають багато зеленої маси.

ІІ. Групи рослин по відношенню до світла

Роль світла в житті рослин важко переоцінити, так як сонячна енергія є основою для реалізації всіх процесів життєдіяльності, починаючи від харчування і закінчуючи відправленням окремих фізіологічних функцій. По відношенню до світла розрізняють кілька груп рослин.

1. Світлолюбні – рослини відкритих просторів, на які падає пряме світло. До них відносять рослини степів, пустель, напівпустель (ковили, полину, різні види злакових, наприклад пшениця та ін), а також рослини верхніх ярусів лісів (сосна, береза тощо).

 2. Тіньовитривалі – рослини, які можуть виростати в умовах деякого затінення, наприклад бук, дуб, граб, ялина та ін.

3. Тіньолюбні – рослини, які не можуть існувати в умовах попадання на них прямого світла. До них відносяться рослини, що живуть під пологом лісу, наприклад, папороті, звездчатка, конвалії та ін. Крім того, що сонячне світло для рослин є джерелом енергії, він регулює процеси їх життєдіяльності. Це явище називається фотопериодизмом. Отже, фотопериодизм – регуляція біоритму живих істот за допомогою світла.

 Розрізняють добовий і сезонний фотопериодизм, а також періодізм процесів, що протікають на Сонці. Найбільш вивчені добовий і сезонний фотопериодизм. У рослин днем реалізуються процеси світлової фази фотосинтезу і, частково, темновой фази, а вночі – темновая фаза фотосинтезу. З фотопериодизмом у рослин пов’язано явище фототропізм – рух окремих органів рослини до світла, наприклад, рух головки соняшника протягом дня по ходу руху Сонця, розкриття суцвіть кульбаби вранці і закриття їх увечері, зростання кімнатних рослин в освітлену сторону і т. д. (добовий фотопериодизм). Сезонний фотопериодизм яскраво спостерігається в широтах зі зміною пір року (в середніх і північних широтах). Навесні дні стають довшими, температура повітря підвищується, тому в рослинах починається сокорух, нирки набухають і розкриваються. З настанням осені, яка рослинами сприймається змін не температури, а довжини світлового дня, починається закладка нирок, підготовка до зими, до листопаду, відбувається формування міцного деревного покриву у деревних і чагарникових форм. Для ефемерів – рослин з коротким терміном життя – ранньою весною починається інтенсивний період життєдіяльності, який до настання несприятливого періоду високих температур і посухи завершується, і рослини у формі цибулин і інших пристосувань «перечікують» час до настання сприятливого періоду.

Світло впливає і на процес розвитку рослинних організмів. Деякі рослини еволюційно формувалися при «короткому дні» (не більше 12 годин на добу), їх називають рослинами «короткого дня», а інші рослини (вони виростають в середніх і високих широтах) – при «довгому дні» (тривалість дня може досягати 20 годин і більше), їх називають рослинами «довгого дня» (журавлина, морошка та ін.) Рослини «довгого дня» не можуть нормально розвиватися на півдні (вони не дають насіння), то ж відноситься і до рослин «короткого дня», якщо їх вирощувати на півночі, створюючи всі сприятливі умови, зберігаючи тривалість світлого часу доби.

ІІІ. Дослід « Вплив світла на ріст рослин»

Мета досліду: визначити, як світло впливає на ріст рослин.

Опис досліду. У дві посудини з однаковою кількістю вологого ґрунту висадили насіння квасолі на відстані 5 см одне від одного. За необхідності посіви поливали. Після того як насіння проросло, одну посудину поставили в добре освітлюваному місці, а іншу - у місці з поганим освітленням. Проростки в обох посудинах поливали одночасно однаковою кількістю води.

Під час досліду постійно спостерігали за ростом рослин, щоб дізнатися, у котрій з посудин квасоля росте швидше. Помітили, що в першій посудині проростки квасолі мали насичений зелений колір, міцні стебла й листки (мал. 3, а). Проростки у другій посудині були кволими, мали блідо-зелене забарвлення, були нижчі від тих, які вирощували на світлі (мал. 3, б).

Висновок: завдяки досліду з’ясували, що за наявності світла рослини ростуть краще, ніж за поганого освітлення.

Отже, рослинам для росту потрібне світло.

Підсумки

Основні методи вивчення природи - спостереження, вимірювання, експеримент, або дослід.

Спостереженням називають метод вивчення природи за допомогою органів чуттів.

Під час експерименту для тіл створюють спеціальні умови, які відрізняються від звичних для тіл природних умов.

Основні методи дослідження є спільними для вивчення тіл живої і неживої природи.

Ученими-натуралістами називають науковців, які вивчають природу.