МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ШКОЛА….. » Исследовательский проект «Доказательства выделения кислорода при фотосинтезе» Выполнила:, 5 «» класс Руководитель: ____, учитель биологии ---, 2019г. 0 Оглавление Введение .................................................................................................................................................. 2 Значение фотосинтеза. .......................................................................................................................... 2 Методы исследования. ......................................................................................................................... 4 Обоснование выбора объекта исследований ........................................................................................ 4 Оборудование, требуемое для проведения опыта ................................................................................ 4 Результаты исследования и их обсуждение. .................................................................................... 6 Выводы. ................................................................................................................................................... 9 Библиографический список. .......................................................................................................... 10 1 Введение Давно известно, что без зеленого растения не может быть жизни на Земле. Только оно способно из простых соединений – солей, углекислого газа и воды – создать необходимые для жизни человека и животных белки, жиры и углеводы. О роли фотосинтеза более ста лет назад писал К.А. Тимирязев: “Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу”. Значение фотосинтеза неоспоримо, поскольку в результате данного процесса достигается сразу несколько целей: 1. Образуются органические вещества - источник пищи и энергии для всего живого на Земле. 2. Выделяется кислород для дыхания живых организмов. 3. Образуется защитный озоновый слой 4. Растения понижают в атмосфере содержание углекислого газа, предотвращая перегрев Земли. Причиной появления жизни на Земле является именно процесс фотосинтеза, который характерен для зеленых растений. Цель работы: путем проведения исследований доказать, что зеленые растения способны в присутствии солнечного света выделять кислород Задачи исследования: 1. Изучить теорию о процессе фотосинтеза 2. Подобрать растительные объекты для исследований 3. Провести опыты, доказывающие процесс фотосинтеза у растений. Объект исследования: комнатные растения – элодея водная. Методы исследования: поиск, изучение и анализ теоретического материала; проведение опытов и их описание, сравнительный анализ. 2. Значение фотосинтеза. Согласно определению, фотосинтез — это сложный химический процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл у бактерий и бактериородопсин у архей). Значение фотосинтеза не осознавалось до сравнительно недавнего времени. Аристотель и другие учёные Греции, наблюдая, что жизненные процессы животных зависят от потребления пищи, полагали, что растения добывают свою “пищу” из почвы. Фотосинтез — единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению ее свободной энергии за счет внешнего источника. Запасенная в продуктах фотосинтеза энергия — основной источник энергии для человечества. В 17 веке голландский естествоиспытатель Ван Гельмонт провел такой опыт. Он взял глиняный горшок, насыпал в него 80 кг предварительно высушенной почвы и посадил ивовую ветку весом 2 кг. Поверхность почвы прикрыл, чтобы туда не проникала пыль из воздуха. Растение поливал дождевой водой в течение 5 лет. Через пять лет иву выкопали, очистили от почвы и взвесили. Ива весила 60 кг. Тщательно высушенная почва весила 79, 943 кг, т.е., вес ивы увеличился на 58 кг, а вес почвы уменьшился всего на 57 г. Каким образом ива добыла 58 кг органических веществ, из которых построила свой организм? Сначала Ван Гельмонт думад, что это произошло за счет погло2 щения воды, но последующие опыты ученых это предположение не подтвердили. Над этим вопросом ученые работали не одно столетие. И пришли к выводу: растения вырабатывают органические вещества сами. Процесс образования органических веществ зелеными растениями был назван фотосинтезом. Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счёт энергии солнечного света растение с помощью зелёного хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещества из неорганических — углекислого газа и воды. Фотосинтез — очень сложный многоступенчатый процесс, состоящий из двух основных этапов (Рис.1). Рис.1. Этапы фотосинтеза 1 этап (световая фаза) Обязательное условие — участие энергии солнечного света. Начало процессу задаёт свет. Он активирует хлорофилл (вещество, содержащееся в хлоропластах). А активированный хлорофилл разрушает молекулу воды на водород и кислород. Кислород выделяется в воздух. 2 этап (темновая фаза) Этот этап фотосинтеза называют темновым, потому что здесь все процессы идут без участия света. На этом этапе в ходе множества химических реакций с участием углекислого газа и активных компонентов, полученных на первом этапе фотосинтеза, образуется органическое вещество (углевод) — сахар (глюкоза). Весь сложный поэтапный процесс фотосинтеза идёт в хлоропластах бесперебойно, пока зелёные листья получают солнечную энергию. 3 Глюкоза почти сразу же превращается в другие углеводы, например, крахмал. Эти органические вещества по ситовидным трубкам луба оттекают из листьев ко всем частям растения: к почкам, генеративным органам. Из глюкозы и минеральных веществ в клетках растения в процессе многочисленных превращений образуются другие органические вещества, в том числе белки и жиры. Все эти органические вещества идут на рост и развитие растения — то есть на построение его тела, а также откладываются в запасающих тканях и используются при дыхании. Поскольку зеленые растения представляют собой непосредственную базу питания всех других организмов, фотосинтез удовлетворяет потребность в пище всего живого на нашей планете. Он — важнейшая основа сельского и лесного хозяйства. Зеленое растение способно использовать углекислый газ и создавать сахар. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 миллионов тонн органического вещества, усваивается растениями из воздуха 300 миллиардов тонн вредной для нас углекислоты, выделяется около 200 миллиардов тонн свободного кислорода. 3.Методы исследования. В ходе исследования были выбраны следующие группы методов: 1.Теоретические методы: анализ и синтез литературных данных на начальном этапе исследования - изучение специальной литературы по теории вопроса; проектирование результатов и процессов их достижения на различных этапах поисковой работы; 2. Эмпирические методы: наблюдение; сравнение; 3. Экспериментальный метод: проведение исследования процессов, происходящих с зеленым растением на свету и в темноте. Обоснование выбора объекта исследований Для исследований было взято водное растение элодея зубчатая. У водных растений кислород, выделяемый при фотосинтезе, растворяется в воде частично. Излишек его выделяется в воду в виде пузырьков. Поэтому можно оценить интенсивность фотосинтеза у водных растений по количеству выделяемых ими в воду пузырьков кислорода. Элодея зубчатая имеет до 5 и более сочных листков на мутовках. Размножается и растет в течение круглого года. Поэтому хорошо развивается в аквариумах. В диком виде распространена в тропических и субтропических областях Южной Америки. Это растение снабжает воду кислородом и принимает активное участие в круговороте органических и неорганических веществ в воде и в почве водоемов, поэтому играет большую роль в жизни водоемов дикой природы, используются в аквариумах. Оборудование, требуемое для проведения опыта Оборудование: растение – элодея водная, два стакана, две пробирки, две воронки, вода, лучина (Рис.2). 4 Рис.2. Оборудование, требуемое для проведения опыта 5 4. Результаты исследования и их обсуждение. Исследование образования кислорода в процессе фотосинтеза. Помещаем в оба стакана с водой побеги водного растения элодеи срезами кверху. Прикрываем побеги элодеи стеклянной воронкой и помещаем на ее узкую часть пробирку, до краев заполненную водой (Рис.3). Рис.3. Подготовка к проведению опыта Один стакан помещаем в темное место, второй - на яркий свет (Рис.4). 6 Рис.4. Одно растение подверглось воздействию яркого света, второе поместили в темное место. На свету, во втором стакане, элодея выделяет пузырьки газа. В стакане, стоявшем в темном месте, пузырьков нет (Рис.5). Рис.5. Образование пузырьков газа на свету Далее аккуратно снимаем пробирку, наполненную газом, из стакана, стоявшего на свету, закрыв её отверстие пальцем. Вносим в пробирку тлеющую лучину. Она загорается ярким пламенем, что доказывает, что в этой пробирке появился кислород (только этот газ поддерживает горение) (Рис.6). Такой же опыт, проведённый с пробиркой из тёмного шкафа показывает, что лучина затухает (т. е. кислорода в пробирке нет). Рис.6. Доказательство наличия кислорода в пробирке – горение. Вывод: В процессе фотосинтеза образуется побочный продукт – кислород, необходимый организму для дыхания. 7 Во время фотосинтеза поглощается энергия солнечного света и из неорганических создаются органические вещества. Во время дыхания растение расходует органические вещества, а энергия, необходимая для жизнедеятельности, освобождается. Дыхание во всех живых клетках органов растения происходит непрерывно. Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания. 8 Выводы. 1. Процесс фотосинтеза слагается из целого ряда последовательных реакций, часть которых протекает с поглощением световой энергии, а часть — в темноте. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы. 2. В процессе фотосинтеза образуется кислород. 3. Проведенный опыт показал важность растений как источника выделения кислорода, который необходим всем живым организмам для осуществления процесса дыхания. 4. Таким образом, «зеленый лист» осуществляет очень важный процесс для жизни на Земле – это фотосинтез. 9 5. Библиографический список. 1. Аксенова М. Энциклопедия для детей.; Биология.-М.: «Аванта+»,1998. 2. Д-р Д.Г. Хессайон «Все о комнатных растениях». Москва «Кладезь – Букс», 2007 г. 3. Биологический эксперимент в школе / А.В.Бинас и др. - М.: Просвещение, 1990. - 192 с. 4. Маркин В.А. Я познаю мир: Дет. энциклопедия.; Биология.-М.:ООО «Издательство АСТ»,2005. 5. Я познаю мир: Дет. Энциклопедия: Растения. / Сост. Л. А. Багрова. Под общ. Ред. О. Г. Хинн. – М.: ТКО «АСТ», 1995. 6. Медведев С. С. Физиология растений — СПб,: СПбГУ, 2006 10
