Міністерство освіти та науки України

Школа І-ІІІ ступенів №5 Печерського району міста Києва

   

НАУКОВА РОБОТА

«ВПЛИВ СПОЛУК ЙОДУ НА РІСТ РОСЛИН»

 

 

   

Виконав: учень 7 класу

Гринь М.

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 сполук Йоду на ріст рослин................... 5

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СПОЛУК ЙОДУ НА ПРОЦЕС РОСТУ РОСЛИН.................................................................................................................... 8

2.1. Матеріали та методи проведення експерименту................................................. 8

2.2. Результати спостереження за ростом рослин..................................................... 9

2.2 Результати дослідження клітин рослин............................................................. 15

ВИСНОВКИ............................................................................................................ 17

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 сполук Йоду на процес росту рослин.

Для досягнення мети необхідно було виконати наступні завдання:

-         Вивчити літературу щодо впливу сполук Йоду на процес росту рослин;

-         Дослідити залежність процесу росту рослин від вмісту сполук Йоду;

-         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 сполук Йоду на процес росту рослини.

Сформовано гіпотезу дослідження – наявність високого вмісту сполук Йоду у воді для зрошування рослин може 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

Значення рослинних насаджень в природі надзвичайно істотне. У процесі фотосинтезу в хлорофілових зернах під впливом сонячного проміння з вуглекислого газу і води створюються органічні речовини. Ці органічні речовини використовуються для харчування всіх систем рослин, а також на утворення нових клітин рослини. Тварини і людина споживають готові органічні речовини, які утворюються в зелених рослинах. Без зелених рослин на Землі не було б їжі, необхідної для життя всіх живих істот. 

Але цим не обмежується значення зелених рослин. Вони збагачують атмосферу киснем, необхідним для дихання всіх живих організмів, очищають забруднене повітря, поглинаючи з нього вуглекислий газ. Багато років тому в зарубіжній пресі з'явилася стаття, автор якої пророкував людству і всьому живому на Землі загибель від постійного підвищення вмісту вуглекислого газу. У статті говорилося, що кількість вуглекислого газу в повітрі з року в рік збільшуватиметься, так як його виділяють в атмосферу численні заводи і фабрики, людське населення, тваринний світ і самі рослини. Але ботаніки, які вивчають життя рослин, довели, що поки на Землі існує достатня кількість зелених рослин, запаси кисню не закінчаться. Споживаючи вуглекислий газ, необхідний для утворення органічних речовин, рослини тим найбільшим очищають повітря. Вони поповнюють його киснем, після чого повітря стає придатним для життя.

Велике значення зелених рослин і в житті людини. Рослини забезпечують людей киснем і їжею, служать джерелом палива, будівельних матеріалів і різної сировини для промисловості. Рослинами озеленюють наші міста і селища. Сади, парки, сквери, ліси, що оточують зеленим поясом великі міста, необхідні людині. Вони очищають повітря, поглинаючи вуглекислий газ. Затримують дрібні частинки пилу і інші домішки, шкідливі для дихання. Рослини зменшують шум на міських вулицях, затримують сильні вітри і пилові бурі.

Дерева і чагарники створюють прохолодну тінь, прикрашають вулиці, зберігають здоров'я дорослим і особливо дітям. Бережіть і охороняйте зелені рослини!

На жаль, деякі діти та дорослі не розуміють значення зелених насаджень і дикорослих рослин в житті людини. Вони топчуть траву, рвуть квіти на клумбах, ламають дерева і чагарники, забуваючи про те, що погубити дерево або чагарник – швидка справа, а виростити їх - справа багатьох років.

Іноді школярі неакуратно звертаються з підручниками, рвуть їх, бруднять, не переймаються тим, що за цими книгами на наступний рік будуть вчитися їх молодші товариші.

Пам'ятайте, школярі, що папір для ваших підручників роблять з деревини. Щоб виготовити 60 кг паперу, доводиться зрубати дерево. Ось чому берегти книгу значить берегти ліси. Багато сил і праці потрібно затратити, щоб з крихітного паростку виросло велике дерево [1]! 

 

1.2 Позитивні та негативні ефекти впливу сполук Йоду на ріст рослин

До початку двадцятого століття Йод не вважався необхідним елементом харчування для рослин, що було пов'язано, з одного боку, з недостатнім розумінням ролі мікроелементів в життєдіяльності рослин, а з іншого, - з відсутністю експериментального матеріалу по накопиченню йоду рослинами. До того ж, надходження йоду до рослин з атмосфери маскувало необхідність його присутності в грунті.

В середині минулого століття, після проведення Льюїсом і Пауерсом дослідів з ретельно очищеними реактивами і водою, вчені прийшли до висновку, що йод не є необхідним елементом (або ж потреби в ньому дуже низькі) для кукурудзи, ячменю і латуку. Разом з тим, вони визнали, що рослини здатні задовольняти свої потреби в йоді з атмосфери. Гіпотеза про неважливість йоду для рослинних організмів підкріплювалася його відсутністю в складі таких високоактивних сполук, як ферменти, вітаміни і рослинні гормони. До того ж, йод та його сполуки мають високу токсичність при надмірній концентрації в живильному середовищі. Всі ці факти приводили фахівців до висновку про непотрібність йоду для рослин.

Досліди з водоростями, томатами, а також з ізольованими органами наземних рослин показують, що йод необхідний, перш за все, тих видів і органам рослин, які відрізняються підвищеним вмістом цього мікроелемента. Це свідчить про те, що йод у них тісно пов'язаний з обміном речовин і, тому, виключення його з живильного середовища призводить до порушення нормального ходу фізіологічних процесів.

Всебічно вивчення функцій йоду в рослинах було проведено В. К. Кашиним, В. Ф. Портянко та Ю. А. Потатуєвою. Цими вченими встановлено, що йод в рослинах знаходиться в складі структурних компонентів клітин і бере участь в найважливіших метаболічних процесах - азотному і водному обмінах, диханні і фотосинтетичній діяльності. На основі фактів про включення йоду до складу структурних сполук протоплазми клітин і його суттєвий вплив на процеси обміну речовин в рослинах в умовах його дефіциту в навколишньому середовищі, можна зробити висновок про фізіологічні потреби йоду для рослин [2]. 

Йодний дефіцит - поширений природний випадок, пов'язаний з недостатньою кількістю йоду в грунті певного регіону і, як результат, в продуктах харчування рослинного і тваринного походження, вироблених в даній місцевості.

Проблема набула планетарного масштабу сотні тисяч років тому. Відсутність йоду в верхніх родючих шарах грунту (а значить, і в рослинах, вирощених на виснажених полях, і в м'ясі тварин, які цими рослинами харчуються) є природним феноменом, з яким людям доводиться миритися. В результаті довгої і бурхливої геологічної діяльності Землі, практично весь йод, який знаходився на поверхні суші, був змитий дощами і талими водами в морські глибини. Тому сьогодні шукати йод в овочах, фруктах і горіхах безглуздо: його там мізерно мало.

Дефіцит Йоду в рослинах стає помітним тільки при надлишку Кальцію. Хоча нестача цього мікроелемента є поширеним явищем, все ж важко вказати на будь-які візуальні ознаки, супутні дефіциту Йоду. Недолік його проявляється в таких неспецифічних реакціях, як затримка в переході до плодоношення і падіння імунітету рослин [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ ІІ. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СПОЛУК ЙОДУ 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 Йоду. Підкормлювання та заміну води проводили раз на 7 днів. 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 покриття, наявність відлущень	Овальна форма, довжина 8 см, ширина 4,5 см, вага 53         г,          шкірка насиченого оранжевого кольору,

 

		шкірки, вага 68 г, хвостик сухий, денце сухе, наявний відмерлий корінець.	хвостик сухий, денце чисте, сухе.
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.	Овальна форма, довжина 8 см, ширина 4,5 см, вага 53         г,         шкірка насиченого оранжевого кольору,  хвостик сухий, денце чисте, сухе.
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.	Поява 8 корінців, довжиною від 0,5 до 4 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Не змінився.	Розчин посвітлів, об’єм зменшився на 8 мл, поява бульбашок.                          .
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Невелике помутніння шкірки в районі денця.	Поява неприємного «цибуляного» запаху.
14 день

 

1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5,2 см, шкірка блискучого оранжевого кольору, гладка на дотик, нерівномірне покриття, вага 68 г, хвостик відлущився, денце набрякле.	Овальна форма, довжина 8 см, ширина 4,5 см, вага 60         г,         шкірка насиченого оранжевого кольору.
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.	12                 корінців, довжиною від 0,5 до 6 см, білого кольору, діаметр       2        мм, набряклі,    поява стебла довжиною 11 мм.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике    помутніння, поява          бульбашок повітря.	Розчин посвітлів, об’єм зменшився на 9 мл, поява бульбашок.                          .
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі, проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Втрата пружності тіла цибулини.	Поява неприємного «цибуляного» запаху, розтріскання луски.
21 день
1	Забарвлення, структура та розміри тіла цибулини, маса	Форма овальна, довжина 6 см, ширина – 5           см,          шкірка	Овальна форма, довжина 8 см, ширина 4,5 см, вага
		блискучого оранжевого кольору, нерівномірне покриття, наявність відлущень шкірки, вага 68 г, поява зеленого звостику довжиною 3,54 см, , денце набрякле.	61         г,         шкірка насиченого оранжевого кольору.
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.	22 корінці, довжиною від 0,5 до 7 см, білого кольору, діаметр 2 мм, набряклі, поява стебла довжиною  5,5 см.
3	Зміни, які відбулися із розчином (помутніння, посвітління, поява бульбашок, зменшення об’єму, утворення осаду)	Невелике помутніння, утворення незначного осаду лусок цибулини.	Розчин посвітлів, об’єм зменшився на 9 мл, поява бульбашок          .
4	Інші спостереження (поява запаху, подразливої дії на очі,                   проростання грибків/водорості/плісняви , гниття цибулини та інші)	Втрата пружності тіла цибулини, поява «цибуляного»      запаху, початок гниття цибулини в районі денця, утворення чорного осаду в районі денця.	Поява неприємного «цибуляного» запаху, потемніння в нижній частині цибулини.

 

 

 

2.2 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.	Така      ж,      як       у контрольного зразка пустоти між клітинами відсутні.
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	Еталон    –     клітини	Більша         кількість
	дослідній      площі       препарату (великий, дрібний)	середнього розміру та із середньою щільністю розташування.	клітин     та     більша щільність    їх розташування.
4	Якість приготування препарату	Наявність повітряних пухирців	Незначна кількість повітряних пухирців

 

ВИСНОВКИ

 

 

Внаслідок проведення наукової роботи було становлено вплив сполук Йоду на процес росту рослин. Виявилося, що за низьких концентрацій йод стимулює ріст рослин і покращує якість врожаю. Відбувається це за рахунок того, що йод впливає на когообіг Нітрогену у рослині, зокрема на співвідношення білкового і небілкового Нітрогену, регулює активність деяких ферментів рослин. Встановлено, що дослідна концентрація Йоду у воді (0,5%) позитивно впливає на збільшення кількості клітин, збільшення їх об’єму – що є позитивними факторами 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.