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

Експериментальна робота «Вплив світла на ріст рослин» з точки зору фізики. Ця робота дає змогу учням самостійно спробувати виростити рослину і спостерігати, як саме світло впливає на її ріст. Розкрити більш детально зв’язок фізики та біології.

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»

ЗМІСТ

1. Теор і я про вплив св і тла на рослини
2. Групи рослин по відношенню до світла
3. Дослід « Вплив світла на ріст рослин»
4. Висновки

І. Теор і я про вплив св і тла 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.

✅Роль сонячного світла в житті рослин

Роль світла в житті рослин важко переоцінити, оскільки сонячна енергія є основою для реалізації всіх процесів життєдіяльності, починаючи від живлення і закінчуючи відправленням окремих фізіологічних функцій.

Щодо 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, зірчатка, конвалії тощо.

Крім того, що сонячне світло для рослин є джерелом енергії, він регулює процеси їх життєдіяльності. Це явище називається фотоперіодизмом.

Отже, фотоперіодизм – регуляція біоритму живих істот за допомогою світла. Розрізняють добовий і сезонний фотоперіодизм, а також періодизм процесів, що протікають на Сонці. Найбільш вивчені добовий і сезонний фотоперіодизм.

У рослин днем реалізуються процеси світлової фази фотосинтезу і, частково, темнової фази, а вночі – темнова фаза фотосинтезу. З фотоперіодизмом 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 фотоперіодизм).

Сезонний фотоперіодизм 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, бруньки набухають і розкриваються.

З настанням осені, яка рослинами сприймається не зміною температури, а довжиною світлового дня, починається закладка бруньок, 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.

Таблиця з поясненнями ролі сонячного світла в житті рослин

Висновок: Сонячне світло відіграє важливу роль в житті рослин, надаючи їм енергію для фотосинтезу, впливаючи на їхні фізіологічні процеси, температуру та інші аспекти життєдіяльності. Рослини використовують сонячне світло як основне джерело енергії та фактор регуляції для забезпечення свого зростання, розвитку та вироблення харчових ресурсів.

Вплив світла на зростання рослини, світлодіодні лампи, світлодіодні світильники для рослин

Світло є не тільки джерелом енергії, контролюючим фотосинтез, а й сигналом, що впливає на багато аспектів зростання і розвитку рослин, включаючи проростання насіння, деетіоляцію і т.д. Зміни в розвитку рослин, пов’язані зі світлом є результатом фотоморфогенеза.

Як правило, фотоморфогенез має на увазі під собою процеси, що відбуваються в рослині, включаючи зростання, розвиток і поділ клітин, під впливом світла різного спектрального складу і інтенсивності. Рослини, які ростуть в темному місці, мають маленький листям, а рослини, які ростуть в освітленому місці, відрізняються великим листям. Безперервне розподіл і збільшення клітин призводить до зміни листя. Все це прояв фотоморфогенеза.

Фотоморфогенез рослин можна розділити на два види: реакція, викликана червоним світлом і реакція, викликана синім світлом. Збільшення листя викликано червоним світлом. Відкриття устьиц, розподіл і функціонування хлоропластів викликано синім світлом. Фоторецептором, що поглинає червоне світло, є фітохром. Фітохром присутній практично у всіх високоорганізованих рослинах. Фітохром – це свого роду білок, який існує в двох взаимопревращающихся формах. Одна форма поглинає червоне світло (Pr), інша форма поглинає дальній червоний (Pfr). Перша форма пігменту відрізняється синьо-зеленим кольором, друга – світло-зеленим світлом. Фоторецептор, який поглинає синє світло, називається фоторецептором синього світла.

Червоне світло сприяє цвітінню, проростанню нирок, зростання стеблових листків, опадання листя, сплячці нирок, етіоляція і т.д. Синє світло сприяє відкриттю устьиц, збільшення кількості білка, синтезу хлорофілу, поділу та функціонування хлоропластів, стримування росту стебла.

1.1 Вплив світла на проростання насіння
Після вбирання вологи, на зростання насіння сильно впливає світло. Деякі насіння зможуть прорости тільки при наявності сонячного освітлення. Однак є й такі насіння, які для проростання не потребують світлі, або навіть таке насіння, проростання яких буде дотримано при освітленні. Більш того, існують насіння, які зможуть прорости при короткочасному освітленні, проте при тривалому освітленні їх проростання зупиниться.

Для росту насіння також виключно важливим є якість світла. При білому, синьому і жовтому світлі в тіні насіння огірків цілком зможуть прорости. Однак при тривалому освітленні червоного і зеленого світла, зростання насіння може зупинитися. Деякі насіння замочують в розчині гібереліну, що виключає необхідність насіння в світлі. Навіть при замочуванні насіння, які не потребують світлі, гиббереллин зможе викликати деякі дратівливі реакції. Червоне світло може сприяти збільшенню кількості гібереліну в замоченому горосі, дальнє світло призводить до зменшення кількості даного гормону.

1.2 Вплив світла на ріст листя
Незважаючи на відмінність в швидкості росту листя між рослиною (протягом деякого часу), яке знаходиться в тіні і рослиною в освітленому місці, при недостатньому освітленні листя обох видів рослин не зможуть нормально розвиватися і рости. Світло стимулює ріст листя за допомогою посиленого ділення клітин. Розмір клітин двох вищеописаних рослин не має особливої ​​різниці. Швидкість поділу клітин листя рослин, які перебували в освітленому місці, більше, ніж у листя рослин, які перебували в тіні. Світло є основним фактором, що стимулює розвиток і дозрівання листя.

1.3 Вплив світла на ріст стебла
Швидкість росту стебла рослин днем ​​набагато більше, ніж у вечірній час. При однаковій інтенсивності освітлення, синє світло гальмує зростання стебел, а червоне світло, навпаки, стимулює їх зростання. При проростанні рослини в тіні, синє світло чинить найменший вплив, зелене світло практично не робить впливу. Це, в свою чергу, доводить, що світло по-різному впливає на етіолірованние паростки і позеленіли паростки. Ефект впливу фітохрому в двох даних випадках також не однаковий. Довгохвильове випромінювання, представлене червоним світлом, сприяє витягуванню стебла, короткохвильове випромінювання, представлене синім кольором, загальмовує витягування стебла у висоту. Червоне світло стимулює подовження клітин, синє світло – навпаки. Незважаючи на те, що синє світло перешкоджає подовженню черешка, проте він збільшує розмір листя в ширину. Для нормального росту рослини необхідний не тільки червоне світло, що дозволяє прискорити зростання, але і синє світло, що дозволяє зробити рослини більш сильними.

1.4 Вплив світла на формування хлорофілу
Як ми всі знаємо, формування хлорофілу неможливо без участі світла. Співвідношення хлорофілу a і b – 3: 1. Зростаючі клітини рослин, що знаходяться в тіні, містять малу кількість каротину. Однак в процесі зеленения, ця кількість збільшується в 10 разів. Найбільша кількість хлорофілу виробляється при синьому світлі, менше – при білому і червоному, найменше – на зелене світло і в тіні. При різному світлі, співвідношення хлорофілу a і b також не однакове. Найбільша різниця в співвідношенні a і b при жовтому і синьому світлі. Червоне світло сприяє великий виробленні хлорофілу типу а. Для світлолюбних рослин підходить синє світло, для тіньолюбних рослин підходить червоне світло.

1.5 Вплив світла на освіту антоциана
У деяких органах багатьох рослин утворюється кольоровий пігмент – антоціан. Для формування даного пігменту потрібна достатня кількість розчиняються цукрів, що утворюються в процесі фотосинтезу. Світло може також сприяти формуванню антоциана за допомогою інших способів. При звичайних умовах, синій колір сприяє виробленню антоциана. Для формування антоциана випромінювання має бути досить інтенсивним. Якщо протягом декількох годин висвітлювати паростки сорго синім світлом, а потім помістити їх в темне місце, кількість антоциана буде поступово збільшуватися. Однак якщо спочатку висвітлювати паростки синім світлом, а потім протягом деякого часу червоним далеким, то в результаті утворюється тільки половина пігменту.

1.6 Вплив світла на процес цвітіння
Співвідношення між тривалістю світлового періоду і періоду темряви називається фотоперіодом. Загальна протяжність доби -24 години, проте в залежності від різної широти і пори року, протяжність дня і ночі неоднакова. Залежно від різних кліматичних умов і місця зростання, фотопериод у різних рослин неоднаковий. Цвітіння, опадання листя, сплячка нирок – все це є реакцією рослини на зміну фотоперіоду.

Рослини, які готові почати цвісти, зацвітуть при настанні відповідного фотоперіоду. Кількість днів до початку цвітіння визначається віком рослини. Чим старше рослина, тим воно швидше зацвіте. Під впливом фотоперіоду виявляються листя рослин. Чутливість листя до зміни фотоперіоду пов’язана з віком рослини. Чутливість старого листя і молодих листя неоднакова. Найбільш чутливими до зміни фотоперіоду є зростаючі листя.

Інтенсивність світла, що сприяє цвітінню, не так вже й велика – від 50лк до 100лк, саме тому вона не є абсолютним чинником цвітіння рослин.

Накопичення поживних речовин і зростання рослин регулюються червоним світлом і червоним дальнім світлом, розмноження визначається, синім світлом і близьким ультрафіолетовим світлом. Фітохром, що знаходиться в листі, може приймати сигнали червоного світла і дальнього світла. Рослина готове до цвітіння, зацвіте, якщо останнє випромінювання буде червоним дальнім світлом.

Спосіб вимірювання фотосинтезу
Існують безліч факторів, що впливають на процес фотосинтезу в рослинах, а саме: вегетативний період, вік рослини, різне розташування рослин, вода, світло, тепло, вуглекислий газ, швидкість вітру. Для вимірювання фотосинтезу найкраще вибрати два рослини з однаковими вищезгаданими факторами, тобто з однаковим вегетативним періодом, однаковим віком, розташуванням листя і т.д. В основному відбираються листя, в яких процес фотосинтезу буде протікати особливо активно. Найкраще проводити вимірювання в сонячну погоду. Три види культур, включаючи пшеницю, рис і бавовна, характеризуються активним протіканням процесу фотосинтезу з 9:30 до 11:30 і зупинкою фотосинтезу з 12:00 до 14:00. Такі культури, як кукурудза, сорго, цукровий очерет і т.д. відрізняються активним протіканням фотосинтезу у встановлений час з 11:00 до 14:00. Після тривалих похмурих днів, здатність листя до фотосинтезу значно знижується. Не варто проводити дослідження відразу після покращення погоди, найкраще почекати один – два дні.

• Світлодіодні лампи для вирощування рослин UFO 90Вт G1 Світлодіодні лампи для вирощування рослин UFO 90Вт мають круглою формою з діаметром в 270мм. Джерело світла – сорок п’ять 2Вт або 3Вт світлодіодів. Тому лампи розрізняються потужністю в 90Вт і 135Вт.

• Алюмінієві світлодіодні лампи для акваріумів 75Вт G2 Алюмінієві світлодіодні лампи для акваріумів 75Вт G2 мають корпусом срібного кольору. Джерело світла – 36 світлодіодів. Два набору контролерів встановлені на двох кінцях лампи.

Схожі статті