Меню

Эксперимент влияние излучения на растение

Влияние светового спектра на развитие растений
опыты и эксперименты по биологии (8 класс)

Исследовательская работа ученика. Работа по биологии.

Скачать:

Вложение Размер
izuchenie_vliyaniya_razlichnyh_tipov_lamp_na_rost_i_razvitie_rasteniy.doc 83.5 КБ

Предварительный просмотр:

Областной форум научной молодежи «Шаг в будущее» Двадцать первая областная научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»

Влияние светового спектра на развитие растений

Костромская область, Костромской район, п. Сухоногово

Ефимов Михаил Васильевич

Шестова Ольга Вячеславовна

Областной форум научной молодежи «Шаг в будущее»

областная научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее»

Влияние светового спектра на развитие растений

Автор: Ефимов Михаил Васильевич

Растения, как и все живое на планете, растут и развиваются только при условии хорошего питания. Причем «продуктами» – углеводородами – они обеспечивают себя сами, создавая их из углекислого газа и воды. Процесс вырабатывания – он называется фотосинтез – происходит с обязательным использованием световой энергии. Растения реагируют не только на интенсивность, но также на длину световой волны, а она у лучей разного цвета отличается. В своей работе мы постарались разобраться, какова степень влияния различных спектров освещения на рост и развитие растений.

Изучить влияние различных спектров освещения на рост и развитие растений

1.Изучить влияние спектра ламп на развитие растений

2.Провести серию экспериментов по выяснению возможного влияния излучения различных спектров освещения на рост и развитие растений

3. Сделать выводы на основе изученного материала и результатов проведенного эксперимента.

Свет и фотосинтез

Как известно фотосинтез является основополагающим физико-химическим процессом, проходящим в растениях.

Изучив литературу по данной теме, мы выяснили, что эффективность фотосинтеза зависит от количества фотонов, падающих на лист растения, но спектральный состав света играет не меньшую роль, чем его интенсивность. Не весь спектр видимого света востребован при фотосинтезе, и , более того, наиболее полезные для растений участки спектра либо невидимы человеческим глазом, либо находится на границе нашего восприятия. То есть в тех частях спектра, где наш глаз имеет наибольшую чувствительность, фотосинтез минимален, и наиболее заметный для человеческого глаза зеленый свет растениям совершенно неинтересен. Они и выглядят зелеными именно потому, что листья отражают лучи этой части спектра. Хлорофиллы способны поглощать свет в красном и синем участках спектра.

Однако для того, чтобы растение развивалось оптимально, важно не только наличие световой энергии, но и спектр света, а также длительность светового периода, когда растение бодрствует, и темного периода, когда оно отдыхает.

Если правильно регулировать длительность светового дня, то стадиями роста растения можно управлять. Так, у растений длинного дня можно регулировать их вегетативную стадию, а также время цветения. В свою очередь, для растений короткого дня световой период должен оставаться на определенном уровне, ведь слишком длительный период света может существенно нарушить время его цветения. Существует и категория растений, которые растут в зависимости от наличия света, но при этом продолжительность темного и светлого периода суток на них не влияет.

Таким образом, правильно регулируя свет, можно достичь качественных результатов в процессе выращивания разных видов растений.

Что же такое спектр света, и как он влияет на развитие растений?

Солнечный свет не является однородным, если рассматривать его спектральный состав. Свет солнца – это лучи, которые имеют разную длину волны. Таким образом, свет – это частица спектра электромагнитных волн, которую человек может видеть. При этом различать человеческие глаза способны область электромагнитного спектра, которая пребывает в промежутке примерно от 400 до 700 нанометров. В нанометрах измеряется длина, и именно эту единицу наиболее часто используют для измерения малых длин

Но в жизни растений наиболее важное значение имеет физиологически активная и фотосинтетическая активная радиация.

Самые важные лучи для растений – оранжевые (620-595 нм) и красные (720-600 нм). Эти лучи поставляют энергию для процесса фотосинтеза, а также «отвечают» за процессы, влияющие на скорость развития растения. Например, пигменты с пиком чувствительности в красной области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений. Для этого в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра.

Так, к примеру, слишком большое количество красных и оранжевых лучей могут задержать цветение растения.

Также в фотосинтезе непосредственное участие принимают и синие, а также фиолетовые лучи (490-380нм). Кроме того, в их функции входит стимулирование образования белков и регулирование скорости роста растения. Те растения, которые растут в природных условиях короткого дня, быстрее зацветают именно под воздействием этих лучей.

Пигменты с пиком поглощения в синей области отвечают за развитие листьев, рост растения и т.д. Растения, выросшие с недостаточным количеством синего света, например, под лампой накаливания, более высокие — они тянутся вверх, чтобы получить побольше «синего света». Пигмент, который отвечает за ориентацию растения к свету, также чувствителен к синим лучам.

Лучи, которые имеют длинную волну (315-380 нм), не позволяют растению чрезмерно «вытягиваться» и отвечают за синтез ряда витаминов. В то же время ультрафиолетовые лучи, которые имеют длину волны 280-315 нм, могут повышать холодостойкость растений.

Таким образом, жизненно важными для развития растений не являются только желтые и зеленые лучи (565-490 нм).

Следовательно, при организации искусственного осветления растений необходимо в первую очередь учитывать их потребность в особенном спектре света.

Для опытов мы взяли растения, относящиеся к различным систематическим категориям — Горо́х посевно́й ( лат. Pisum sativum ) — типовой вид рода горох из семейства бобовых ( Fabaceae ) класс двудольные и Кукуру́за са́харная , также маи́с ( лат. Zéa máys [2] ) — однолетнее травянистое культурное растение [3] , единственный культурный представитель рода Кукуруза ( Zea ) семейства Злаки ( Poaceae ) класс однодольные.

Наблюдали за развитием растений. Выяснилось, что растения, подсвеченные светодиодной лампой, развивались активнее. Они сильно отличались от других растений высотой, листья были крупнее, их цвет – сочно зеленый, чего нельзя сказать, например, о растениях подсвеченных лампой накаливания. Подтверждения результатам своих экспериментов мы нашли в научной литературе. Оказалось, что лампы, предназначенные для освещения растений, должны содержать как красные, так и синие области спектра. При таком варианте освещения растения правильно растут и формируются.

Каждая из трех основных областей спектра (синяя, зеленая и красная), взятая в отдельности, мало пригодна для выращивания растений, и только излучение, взятое в определенном соотношении энергии по всему спектру, может обеспечить выращивание полноценных растений. Сильное нарушение этого соотношения, например, когда растения получают максимум излучения только в синей области спектра, приводит к формированию низкорослых растений с высоким фотосинтезом, но низкой продуктивностью. Избыток излучения в красной области спектра, наоборот, приводит к излишнему росту вегетативных органов в ущерб генеративным. Спектральный состав света, так же как и его интенсивность, является сильным морфогенетическим фактором, регулирующим как ростовые, так и фотосинтетические реакции в системе целого растения. При этом желательно иметь следующее соотношение энергии по спектру в растениеводческих лампах для многих сельскохозяйственных растений: 25-30%-в синей области (380-490 нм), 20% в зеленой (490-590 нм) и 50% — в красной области (600-700 нм). Такое соотношение различных частей спектра позволяет выявить генетический потенциал растений, который обычно не реализуется полностью в полевых условиях, где фотосинтез и рост трудно сбалансировать.

В результате опытов мы также выяснили:

  1. Лампа накаливания имеет не самый лучший спектр для фотосинтеза, т.к. в спектре ее явно наблюдается нехватка синих лучей;
  2. Люминесцентные лампы холодно-белого или дневного цветов более подходят для подсвечивания растений.

3) Спектр, излучаемый светодиодами – излучение узкой частью спектра (синий и красный) – необходим растениям.

Мы так же установили, что эффективность подсвечивания зависит не только от спектра, но и от мощности светового потока, который зависит от типа лампы, ее мощности и расстояния до листьев растения. В этом смысле оптимальны слабо нагревающиеся люминесцентные лампы, поскольку их можно приблизить к растениям на 15-20 см без риска перегрева. А учитывая богатый ассортимент типов и размеров ламп, их можно выбрать для любых помещений. Набирающие все большую популярность энергосберегающие лампы – это те же люминесцентные, снабженные электронным стартером, которые можно вкрутить в обычный патрон. Уровень светового потока у них намного выше, по сравнению с лампой накаливания и в среднем колеблется в районе 50-70 лм на 1 ватт, что позволяет уже вполне небольшими финансовыми вложениями добиться хорошей подсветки. И недаром эти лампы называют лампами дневного света, потому что их спектр приближен к спектру светового дня.

Конечно, глупо было бы утверждать, что солнечный свет лампы могут заменить полностью, но в подсветке цветов они работают гораздо эффективней, чем лампы накаливания. А в результате небольшой выработки тепла такую лампу можно разместить максимально близко к освещаемому растению и не бояться, что растения получат ожоги.

Мы узнали, что лампы накаливания очень сильно нагреваются. Именно из-за этого они могут нанести ожог листьям или попросту их высушить. Кроме этого мощность светового потока от такой лампы неприлично низка и ее недостаточно для нормального роста растения. У данного типа ламп наименьший коэффициент полезности по соотношению силы света приходящегося на ватт мощности.

  1. Для подсвечивания растений благоприятнее всего использовать светодиодные лампы, дающие излучение узкой части спектра (синий и красный) необходимые для растений.
  2. Приемлемы и конструкции из люминесцентных и светодиодных ламп, дополняющие друг друга.
  3. Не плохо бы сконструировать специальные фито-лампы для подсвечивания растений.

Источник

Исследовательская работа «Влияние электромагнитного излучения на рост культурных растений»

Исследовательский проект по изучению влияния электромагнитного излучения на рост культурных растений.

Скачать:

Вложение Размер
2016_proekt_upb_ekologiya_mkou_sosh_no5_ 50.07 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №5»

Предгорного муниципального района

Влияние электромагнитного излучения

на рост культурных растений

ученица 11 класса МБОУ СОШ №5

Чубченко Марина Александровна,

учитель химии и биологии МБОУ СОШ № 5

Беллуян Лариса Сергеевна

учитель физики МБОУ СОШ №5

Цели и задачи исследования

1.1. Теоретическое обоснование…………. …………………….….5

1.2. Исследовательская работа…………. ……………………….…..8

2. Выводы и рекомендации………………………………………..…….12

«Кругом нас, в нас самих,

всюду и везде, вечно сменяясь,

совпадая и сталкиваясь,

идут излучения разной длины волны…

Лик Земли ими меняется,

ими в значительной мере лепится»

Для Земли, её биосферы и всей солнечной системы главным источником животворного электромагнитного излучения (ЭМИ) небесной сферы является само Солнце. Достигают Земли также электромагнитные поля (ЭМП) и излучения Луны и планет солнечной системы, звёзд и звёздных систем, всего Млечного Пути, пульсаров и квазаров, комет и других космических источников ЭМП и ЭМИ. И в первую очередь свет, солнечное излучение, излучения других природных источников небесной сферы и Земли выступают как активные стимуляторы и регуляторы биологических процессов, роста и развития живых организмов, эволюции всей биосферы в целом. В растениях, например, свет регулирует прорастание семян, формирование хлоропластов, рост стебля, синтез пигментов и разнообразных ферментов, открытие устьиц, зацветание и многие другие процессы.

Серьёзное действие на биосферные процессы и системы оказывают ритмические изменения магнитного поля и характеристик излучения Солнца. Во многом эти ритмы хорошо синхронизированы с ростом и развитием растительных, и животных организмов; влияют они на микроорганизмы. Большой чувствительностью и восприимчивостью к ритмам солнечной активности обладает человек. Изучение природы солнечной активности приводит к мысли об альтернативной концепции ритмов Солнца, как общего пульса солнечной системы.

В настоящее время актуальной проблемой биологической науки является поиск новых технологий для целенаправленного воздействия на животные и растительные организмы. Часто подобные технологии основываются на воздействии физических факторов, например, особый интерес у учёных вызывает электромагнитное излучение.
Электромагнитное излучение (ЭМИ) является физическим фактором среды, который оказывает существенное влияние на различные живые организмы, поэтому данный вид излучения находит применение в медицине, в некоторых отраслях промышленности и сельском хозяйстве. Количество техногенных источников и их мощности уже сейчас позволяют говорить о ЭМИ в СВЧ и КВЧ диапазонах, как о важном техногенном факторе окружающей среды, влияющим на стабильность экосистем.

Миллиметровое излучение активно используется в медицине, биологии и химии. Описано влияние на различные физиологические процессы и свойства у микроорганизмов и растений: клеточное деление, морфологические признаки, скорость роста, выход биомассы, ферментативную активность и др.
Необходимо отметить, что КВЧ-излучение можно отнести к сверхслабым воздействиям, так как количество поглощаемой объектом энергии ничтожно мало, но его влияние на живые объекты бывает впечатляющим.

ЭМИ сантиметрового диапазона (СВЧ-излучение) находит применение в медицине и микробиологии. Многие исследователи использовали СВЧ — излучение для подавления роста микроорганизмов при стерилизации всевозможных объектов.

Необходимость проведения теоретических и экспериментальных разработок по влиянию низко интенсивных микроволн на растительные организмы предполагает изучение соответствующих путей и закономерностей действия радиоизлучений с учётом биологических особенностей облучаемой культуры и режимов облучения, выявление возможного стимулирующего эффекта. Поэтому такие работы позволяют получить конкретные данные для практического использования микроволн.

Практическая значимость работы заключается в том, что данные, полученные в работе, могут быть использованы при выращивании различных культур на пришкольном участке; имеется возможность провести сравнительный анализ семян выращенных с использованием облученной воды и под воздействием ЭМИ.

Работа состоит из теоретической и практической части. В теоретической мы изучали, систематизировали и обобщали материал по интересующим нас вопросам, а в практической части проводили исследовательский эксперимент.

Цели и задачи исследования.

Цель: изучить влияние электромагнитного излучения на всхожесть и прорастание семян культурных растений.

— изучить научно-популярную литературу, публикации, статьи по данной теме;

— провести биофизический эксперимент по изучению влияния облученной воды на всхожесть семян

— провести эксперимент по изучению влияния электромагнитных излучений (СВЧ) на сроки хранения яблок.

-провести исследование влияния высоковольтных ЛЭП на растения.

Методы исследования: наблюдение, эксперимент, измерение, описание, анализ результатов.

Предметом исследования является магнитные поля.

Объектом исследования является семена культурных растений, используемых в сельском хозяйстве.

Время проведения исследовательской работы: с 25 сентября по 20 октября 2016г.

1. Основная часть

  1. 1. Теоретическое обоснование.

Чтобы работа имела значимость, знание литературы необходимо.

Это позволяет оценить потребности науки и выбрать задачу, выбрать методику работы в данной области, сопоставить свои результаты и свою точку зрения с результатами и точками зрений других исследователей

В первую очередь мы в своей работе использовали популярную и научную литературу для ориентировки в проблемах исследования электромагнитных волн, которая имелась в школьной библиотеке, кабинете физики, биологии, и химии, сельской библиотеке, а также сеть интернет. Прорабатывались книги, журналы, методические разработки, географические карты, атласы и др.

Электромагнитное излучение — это вид энергии, представляющей электромагнитные волны, возбуждаемые различными излучающими объектами, например, заряженными частицами, атомами, молекулами, а также различными генерирующими устройствами и распространяющиеся в космическом пространстве со скоростью света т.е. около 300 000 км/сек. Электромагнитные волны создаются за счет электрических и магнитных вибраций, возникающих в атомах, т.е. движущимися с ускорением электрическими зарядами и имеют широкий диапазон частот. Скорость распространения электромагнитных волн через различные материалы различна. Среди электромагнитных полей вообще, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников — движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

Электромагнитное излучение способно распространяться практически во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом своё поведение).

Основными характеристиками электромагнитного излучения принято считать частоту , длину волны и поляризацию .

Описанием свойств и параметров электромагнитного излучения в целом занимается электродинамика .

Излучения электромагнитного диапазона при определённых уровнях могут оказывать отрицательное воздействие на организм человека, животных и других живых существ, а также неблагоприятно влиять на работу электрических приборов. Различные виды неионизирующих излучений ( электромагнитных полей , ЭМП) оказывают разное физиологическое воздействие.

Допустимые уровни электромагнитного излучения (плотность потока электромагнитной энергии) отражаются в нормативах, которые устанавливают государственные компетентные органы, в зависимости от диапазона ЭМП . Эти нормы могут быть существенно различны в разных странах.

Украина: 2,5 мкВт/см² (самая жёсткая санитарная норма в Европе);

Россия, Венгрия: 10 мкВт/см²;

США, Скандинавские страны: 100 мкВт/см².

Нахождение в зоне с повышенными уровнями ЭМП в течение определённого времени приводит к ряду неблагоприятных последствий: наблюдается усталость, тошнота, головная боль. При значительных превышениях нормативов возможны повреждение сердца, мозга, центральной нервной системы. Излучение может влиять на психику человека, появляется раздражительность, человеку трудно себя контролировать. Возможно развитие трудно поддающихся лечению заболеваний, вплоть до раковых. В частности, корреляционный анализ показал прямую средней силы корреляцию заболеваемости злокачественными заболеваниями головного мозга с максимальной нагрузкой от ЭМИ даже от использования такого маломощного источника, как мобильные радиотелефоны.

Эти данные не должны быть причиной для радиофобии , однако очевидна необходимость в существенном углублении сведений о действии ЭМИ на живые организмы.

В России действует СанПиН 2.2.4.1191—03 «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы

Существуют административные и контролирующие органы — инспекция по радиосвязи, который регулирует распределение частотных диапазонов для различных пользователей, соблюдение выделенных диапазонов, отслеживает незаконное пользование радиоэфиром .

Исследование предполагало 3 группы экспериментов:

  1. Влияние облученной ЭМИ на растительные объекты
  2. Влияние высоковольтных линий электропередач на рост растений
  3. Исследование сроков хранения плодов культурных растений
  1. Влияние облученной воды на растительные объекты

В большинстве экспериментов использовали семена бобовых. Каждый опыт состоял из трех групп семян:

1) контроль проращивания семян без облучения;

2) опытная группа: облучали только воду, которой затем поливали необлученные семена; Облучение проводили с использованием микроволновой печи, т.к. доказано, что именно микроволновая печь дает наибольшее излучение среди других бытовых приборов.

3) воздействие постоянного магнитного поля на скорость и степень прорастания семян культурных растений

Образцы содержались на протяжении всего опыта в равных условиях при комнатной температуре 22-25 °С.

Результаты прямого действия ЭМИ на семена и опосредованного (через воду) представлены в виде ряда физиологических и биофизических показателей для контрольных и опытных образцов. Определялись изменения всхожести семян, суммарного веса семян и проростков, длины стебля и корневой системы после воздействия ЭМИ, начиная с 8 часов, до 5-7 суток.

Показателем действия ЭМИ служили также изменения в развитии микрофлоры на поверхности семян и в среде по ходу экспериментов.

Все опыты проводили в 2-х повторностях, В работе приводятся результаты среднестатистических данных.

Процент проросших семян пшеницы в различное время после начала их проращивания

Источник

Читайте также:  Растения есть в ханты мансийском округе