Міністерство освіти та науки України

Школа І-ІІІ ступенів №5 Печерського району міста Києва

   

НАУКОВА РОБОТА

«ВПЛИВ СОЛЕЙ ФЕРУМУ НА РІСТ РОСЛИН»

 

 

   

Виконала: учениця 7 класу

Дембіцька П.П.

Керівник: Чібріков В.В.

 

 

 

 

 

Київ 2020

 

ЗМІСТ ВСТУП.................................................................................................. 3

РОЗДІЛ І. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ...................................................................... 4

1.1. Роль рослин в природі та житті людини..................................................... 4

1.2. Позитивні та негативні ефекти впливу солей Феруму на ріст рослин........ 4

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СОЛЕЙ ФЕРУМУ НА ПРОЦЕС .........

РОСТУ РОСЛИН............................................................................................... 6

2.1. Матеріали та методи проведення експерименту......................................... 6

2.2. Результати спостереження за ростом рослин.............................................. 7

2.3. Результати дослідження клітин рослин..................................................... 14

ВИСНОВОК.................................................................................................... 16

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.......................................................... 18

 

ВСТУП

Дослідження впливу різних хімічних речовин на ріст рослин є актуальною сферою досліджень у зв’язку із розширенням використання сільськогосподарських земель, ускладнені умови росту рослин через неякісну воду та необережне використання природних ресурсів землі.  Відповідно до цього, метою роботи є дослідження впливу води із високим вмістом солей Феруму на процес росту рослин. Для досягнення мети необхідно було виконати наступні завдання:

-         Вивчити літературу щодо впливу солей Феруму на процес росту рослин;

-         Дослідити залежність процесу росту рослин від вмісту солей Феруму;

-         Відпрацювати методики приготування препаратів зрізу клітин та навчитися аналізувати отримані дані.

Об’єктом дослідження стала рослина цибулі ріпчастої. Дана рослина була обрана завдяки невеликій тривалості процесу росту рослини, наочності зміни зовнішніх характеристик цибулі та простоті дослідження будови клітин цибулі. Предметом дослідження став вплив солей Феруму на процес росту рослини.

Сформовано гіпотезу дослідження – наявність високого вмісту солей

Феруму у воді для зрошування рослин може негативно впливати на ріст рослин.   У роботі було використано декілька методів дослідження: вивчення літератури, спостереження за ростом рослин, опис, порівняння із контрольною рослиною, мікроскопічне дослідження клітин цибулі, вивчення отриманих результатів.   Робота є практичною, результати дослідження можна використати при підборі води для зрошення рослин на сільськогосподарських угіддях та присадибних ділянках. Обсяг роботи - 18 сторінок, використано 4 джерела інформації.

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ І. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1.Роль рослин в природі та житті людини

Роль рослин як в природі, так і в житті та господарській діяльності людини важко переоцінити. Завдяки процесу фотосинтезу, що відбувається в зеленому листі рослин за участю сонячного світла, утворюється кисень, який життєво необхідний для всіх мешканців земної поверхні. Рослини – найбільш багате джерело вітамінів і мінералів, незамінний елемент ланцюгів харчування, продуцент різноманітних органічних речовин в природі з неорганічної сировини. Якби в природі не існувало рослин, то не було б ні тварин, ні самої людини, а сама б планета виглядала як млява пустеля, на ній би навіть не було грунту та жодного ландшафтного різноманіття, котре створюють рослини. Людина повинна цінувати і розуміти роль рослин в своєму житті, адже без них людства просто б не існувало. Саджаючи і доглядаючи за маленькими паростками зеленого життя, ми стаємо чистішими і добрішими, долучаємося до таїнств природи і світобудови [1]. 

 

1.2. Позитивні та негативні ефекти впливу солей Феруму на ріст рослин

Ферум є мікроелементом, котрий рослини засвоюють у найбільших кількостях. Вміст Феруму в листі рослин досягає сотих часток відсотка, саме тому його іноді відносять до макроелементів, хоча за своїми фізіологічними функціями він є типовим мікроелементом. Сполуки Феруму є функціональними складовими, частиною ферментативних систем рослин. Особливо важливою є роль сполук Феруму в окисних і енергетичних обмінах, а також в утворенні хлорофілу. Тому органічні сполуки, до складу яких входить Ферум, перш за все, необхідні рослинам для перебігу біохімічних процесів, що відбуваються під час дихання і фотосинтезу. Таким чином, в біохімії рослин Феруму належить одна з ключових ролей, оскільки:

-         Процеси утворення хлорофілу проходять за участю Ферумвмісних сполук;

-         При фотосинтезі, органічні комплекси Феруму беруть участь у перенесенні електронів;

-         Негемові Ферумвмісні білки беруть участь у реакціях відновлення нітритів і сульфатів;

-         Сполуки Феруму приймають безпосередню участь в обміні нуклеїнової кислоти [2].

Дефіцит залізовмісних сполук - проблема численної кількості сільськогосподарських культур. Більшість типів грунтів містить достатню кількість Феруму для діяльності рослин. Нестача заліза спостерігається в основному на карбонатних лужних ґрунтах в посушливих умовах з поганим обдувом землі. Брак цього елемента негативно впливає на численну кількість фізіологічних процесів, що відбуваються в тканинах рослин та призводить до ослаблення їх зростання і розвитку і, як наслідок, зниження врожайності. Характерною ознакою нестачі заліза є хлороз, при цьому жилки листка стають видні детально (міжжилковий хлороз). При сильному дефіциті Феруму листя набувають жовтого забарвлення. В цьому випадку додавання залізовмісних добрив є марним. 

 Симптоми надлишку мікроелемента. Надлишок заліза трапляється досить рідко, при цьому припиняється ріст кореневої системи і всієї рослини. На кислих грунтах в умовах надлишку вологи або на засолених з низьким вмістом фосфору і підстав надлишкові концентрації заліза можуть надавати токсичний ефект на рослини. Темно-зелене листя, сповільнений ріст, темно-коричневі до пурпурних листя у деяких рослин (бронзова хвороба рису), пошкоджені листя і некротичні плями - найбільш поширені прояви токсичної дії заліза. Якщо в силу будь-яких причин надлишок заліза виявився дуже сильним, листя починає відмирати і обсипатися без всяких видимих змін.

При надлишку Феруму погіршується засвоєння Фосфору і Мангану, тому можуть виявлятися і ознаки нестачі цих елементів. Однак рослини, добре забезпечені поживними речовинами, особливо Кальцієм, можуть бути стійкими до високих концентрацій Феруму [3]. 

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СОЛЕЙ ФЕРУМУ НА ПРОЦЕС

РОСТУ РОСЛИН 

2.1. Матеріали та методи проведення експерименту

Дослідження проводилося в період з 23 січня по 13 лютого 2020 року. В якості дослідної рослини використовували цибулю ріпчасту, яку вирощували у водопровідній (порівняльний зразок) воді та 0,5% -му розчині залізоамонієвого галуну. Підкормлювання та заміну води проводили раз на тиждень. Максимально можливий вміст дослідних елементів у водопровідній воді наведено у Таблиці 1.

Табл.1 Гранично допустимий вміст дослідних речовин у водопровідній воді [4].

Тип речовини	Вміст, г/л	Вміст, %
Загальна мінералізація	0,1 - 1,0	0,01-0,1
Солі Натрію	0,0002	0,00002
Солі Калію	0,012	0,0012
Солі Феруму (заліза)	0,0003	0,00003
Солі Йоду	0,000125	0,0000125
Солі Купруму (міді)	0,001	0,0001
Солі Нікелю	0,0001	0,00001

 

Під час спостереження за ростом рослини на 1,7, 14 та 21 день експерименту відзначали наступні спостереження:

-         Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса;

-         Поява коренів та стебел. Їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні);

-         Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду);

-         Інше (поява         запаху,        подразливої         дії      на      очі,    проростання грибків/водорості/плісняви, гниття цибулини та інші).

Після спостереження за ростом рослини дослідні зразки були препаровані, приготовлено препарат зрізу клітин цибулі, препарат розглянуто на світловому мікроскопі при збільшенні в 64, 160 та 640 разів. При спостереженні дослідні

зразки було описано та порівняно із контрольним зразком за такими показниками клітин цибулі:

-         Форма клітин (овальна, кругла, прямокутна, витягнута, наявність пустот між клітинами);

-         Колір клітин (світлий, темний, однорідний, неоднорідний, забарвлення клітин у інший колір);

-         Розмір та кількість клітин на дослідній площі препарату (великий, дрібний); - Інше.

2.2. Результати спостереження за ростом рослин

Рис.1. Контрольний (1) та дослідний (1а) зразок на час  початку експерименту (1 день). 

Рис.2. Контрольний (2) та дослідний (2а) зразок на 7 день експерименту.

Рис.3. Контрольний (3) та дослідний (3а) зразок на 14 день експерименту.

Рис.4. Контрольний (4) та дослідний (4а) зразок на час  закінчення експерименту (21 день).

Результати, отримані під час спостереження за ростом рослин, приведено у Табл.2. 

Табл.2 Спостереження за ростом контрольного  та дослідного зразків

№ п/п	Характеристика	Контрольний зразок (водопровідна вода)	Дослідний зразок
1 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блідого оранжевого кольору, нерівномірне	Вага – 69 г. Цибулина сплюснута з обох боків, трохи витягнута вверх та вниз.

 

		покриття, наявність відлущень шкірки, вага 68 г, хвостик сухий, денце сухе, наявний відмерлий корінець.
7 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блідого оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень шкірки, вага 68 г, хвостик сухий,         денце набрякле.	З’явились луски. Колір, маса та розміри  не змінилися. Структура, гладка на дотик, навколо денця  з’явились зелені прожилки.
2	Поява коренів та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура	10                корінців, довжиною від 0,5 до 4 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі, міцні.	З’явився маленький корінець, довжиною 1~2 мм. Саме денце потемніло, бугристе на дотик. Корінець білий, пружний. Навколо багато відлущеної, потемнілої та набряклої луски, що доходить до ⅓ висоти цибулини.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління,           поява	Не змінився.	Розчин         з         прозорого перетворився у чорний, мутний а потім у болотнокоричневий, із зеленими

 

	бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)		відкладами солей. Розчин розділився на 4 шари. Найнижчий – товщиною 2-3 мм, за текстурою нагадує пластівці болотного кольору. Наступний шар приблизно 2,5см товщиною, прозорий, з темно-зеленими прожилками/згустками. 3 шар- товщиною 1,5 см. Прозорий, рідкий, як звичайна вода. Останній, верхній шар- займає ~ 1,5см. Мутнуватий, болотно-зеленого кольору. Об'єм рідини за тиждень зменщився на 9 мл, бульбашок не помічено.
4	Інші   спостереження (поява         запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/пліс няви, гниття цибулини та інші)	Невелике помутніння шкірки в районі денця.	Запах цибулі та розчину не відчувається.
14 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блискучого	З’явилися незначні плями гниття.

 

		оранжевого кольору, гладка на дотик, нерівномірне покриття, вага 68 г, хвостик відлущився, денце набрякле.
2	Поява      коренів      та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні)	23 корінці, довжиною від 0,5 до 5,5 см, білого кольору, діаметр 2-2,5 мм, набряклі, міцні.	Корінець почорнів, майже не помітний. Луска навколо кореня почорніла, почала гнити від великої кількості води.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике помутніння,           поява бульбашок повітря.	Розчин прозорий, має жовто-помаранчевий колір. На дні з’явився осад, схожий на дрібнозернистий пісок, насиченого бурого кольору.
4	Інші   спостереження (поява         запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/пліс няви, гниття цибулини та інші)	Втрата        пружності тіла цибулини.	Відсутні.
21 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5 см, шкірка блискучого	Цибуля майже вся у плямах  гниття різного розміру, місцями  потемніла.
		оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень шкірки, вага 68 г, поява зеленого звостику довжиною 3,5-4 см, , денце набрякле.
2	Поява      коренів       та стебел, їх кількість, колір, довжина, товщина (діаметр), структура (в’ялі, набряклі, міцні)	23 корінці, довжиною від 0,5 до 5,5 см, білого кольору, діаметр 2-2,5 мм, набряклі, міцні.	Коріння немає, денце почорніло ще дужче. Навколо денця згнила луска.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике помутніння, утворення незначного осаду лусок цибулини.	Розчин прозорий, з жовтопомаранчевим кольором. Осад                темно-жовтий, висвітлений. Ззовні схожий на осад минулого спостереження, проте за текстурою м’який, крихкий, щільний.
4	Інші   спостереження (поява         запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/пліс няви, гниття цибулини та інші)	Втрата        пружності тіла цибулини, поява «цибуляного» запаху, початок гниття цибулини в районі денця, утворення чорного осаду в районі денця.	Відсутні.

 

2.3. Результати дослідження клітин рослин

Рис.5. Клітини контрольного (5) та дослідного (5а) зразків за збільшення в 640 разів.

Рис.6. Клітини контрольного (6) та дослідного (6а) зразків за збільшення в 160 разів. 

Рис.7. Клітини контрольного (7) та дослідного (7а) зразків за збільшення в 64 рази.

Результати дослідження клітин рослин  приведено у Табл.3. В якості еталонних значень розмірів клітин, їх форми,кольору та кількості взято контрольний зразок.

Табл.3 Дослідження клітин контрольного та дослідного зразків

№ п/п	Характеристика	Контрольний        зразок (водопровідна вода)	Дослідний зразок
1	Форма клітин (овальна, кругла, прямокутна, витягнута, наявність пустот між клітинами)	Витягнута, прямокутна, пустоти між клітинами є, їх кількість незначна.	Наявні клітини з витягнутим кінцем, переважає прямокутна та квадратна  форма. Пустоти              між клітинами рівномірні, тонкі.
2	Колір клітин (світлий, темний, однорідний, неоднорідний, забарвлення клітин у інший колір)	Світлозелений, однорідний, насичений.	Більш           насичений жовто-зелений, неоднорідний.
3	Розмір та кількість клітин на дослідній площі препарату (великий, дрібний)	Еталон        –         клітини середнього розміру та із середньою щільністю розташування.	Більша щільність розташування клітин. На зразку із збільшенням в 160 разів відзначено 43 клітини.
4	Якість         приготування препарату	Наявність   повітряних пухирців.	Незначна кількість повітряних пухирців, навяність пошкоджених клітин.

 

ВИСНОВОК

 

Внаслідок проведення наукової роботи було становлено вплив сполук Феруму на процес росту рослин. З’ясовано, що на грунтах, збагачених розчинними солями заліза, може спостерігатися токсичний вплив даного елемента на рослини. Встановлено, що рослини, добре забезпечені поживними речовинами, витримують вплив дуже високих концентрацій заліза; пошкодження коренів збільшує токсичність заліза.

В цілому надлишок солей Феруму негативно впливає на ріст рослин. Характерними ознаками токсичного впливу Феруму на рослини є відсутність розвиток хлорозу між жилками шкірки, при якому жилки залишаються зеленими; пізніше вся шкірка стає білуватою або жовтою (схоже з ознаками дефіциту сполук Феруму). 

Встановлено, що дослідна концентрація сполук Феруму у воді (0,5%) негативно впливає на фактори росту рослин, порівняно із контрольним зразком. Також було відпрацьовано методики приготування препаратів зрізу клітин та на їх основі визначати такі показники, як форма клітин (овальна, кругла, прямокутна, витягнута, наявність пустот між клітинами), колір клітин (світлий, темний, однорідний, неоднорідний, забарвлення клітин у інший колір), розмір та кількість клітин на дослідній площі препарату (великий, дрібний).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.     Артамонов    В.И.   Занимательная     физиология          растений     –

М.:Агропромиздат,1991.

2.     Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь. – М., 1996.

3.     Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. – Киев: Наукова думка, 1998.

4.     ГОСУДАРСТВЕННЫЕ   САНИТАРНЫЕ   НОРМЫ     И       ПРАВИЛА

"Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком" (ГCанПиН 2.2.4-171-10) [Електронний ресурс] // Приказ Министерства здравоохранения Украины 12.05.2010 N 400 Зарегистрировано в Министерстве юстиции Украины 1 июля в 2010 г. за

N       452/17747. –        2010. –        Режим         доступу      до      ресурсу: https://tinyurl.com/ueuealn.