ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА "Влияние ионов Pb2+ , Cu2+ и Н+ на развитие корневой системы проростков на примере проростка фасоли"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2»

г.Нефтекумск, Ставропольский край

Агроэкология

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ      РАБОТА

Влияние ионовPb²⁺ , Cu²⁺ и Н⁺ на развитие корневой системы проростков

на примере проростка фасоли

Работу выполнила

Заболотная Анастасия Владимировна,

обучающаяся 7  класса

МКОУ СОШ №2

г.Нефтекумска

Ставропольского края,

Руководитель:

Сугакова Светлана Юрьевна

Учитель биологии и химии

МКОУ СОШ №2

г.Нефтекумска

Ставропольского края

г.Нефтекумск, 2014

Содержание

	Аннотация	3
I	Введение. Тема работы.  Цель.  Задачи.  Актуальность темы	4 – 5
II	Основное содержание. Теоретическая часть работы
	1.      Фасоль обыкновенная.
	1.1.            Систематическое положение и ботанические признаки	6
	1.2.            Распространение в Европе	7
	1.3.            Химический состав	7
	1.4.            Значение и применение	7 – 8
	2.  Условия прорастания семян	8
	2.1. Температурные условия	8
	2.2. Значение света	9
	2.3. Сроки посева семян	9
	3. Возрастные  состояния растения	9 – 11
	4. Тяжелые металлы	11 – 13
	4.1. Свинец	13
	4.2. Цинк	13 – 14
	4.3. Медь	14
	5. Кислотные дожди и их последствия.	15
III	Практическая часть
	1. Подготовка материала для исследования	16
	2. Приготовление растворов	16
	3.  Проведение эксперимента	16
	4. Результаты	17 – 18
IV	Выводы и рекомендации	19
V	Литература и интернет-ресурсы	20
	Приложение

Аннотация

Тема проекта - исследовательская экспериментальная работа.

Цель: Определить практическим путем, как влияют соли тяжелых металлов на развитие и рост растений, приобрести навыки экспериментальной работы и освоить метод исследования.
Объем – 20 страницы

Количество фотографий – 10

Количество таблиц – 2

Литература и интернет-ресурсы:

1.                  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D4%E0%F1%EE%EB%FC_%EE%E1%FB%EA%ED%EE%E2%E5%ED%ED%E0%FF

2.                  http://scienceland.info/biology6/germination

3.                  http://biogeochemistry.narod.ru/ubugunov/monografi/1/1.htm

4.                  http://stenobiotic.livejournal.com/1701.html

Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха

Источниками загрязнения являются промышленные объекты и автомобильный парк, который постоянно растет.

многие изменения, происходящие с ними,  имеют специфические проявления, поэтому, идеально походят для исследовательской работы.

Растения легко накапливают различные вещества,  следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. Следовательно, растения являются биоиндикаторами, т. е. многие изменения, происходящие с ними,  имеют специфические проявления, поэтому, идеально походят для исследовательской работы.

Глава I. Введение

Цель работы: Определить практическим путем, как влияют соли тяжелых металлов на развитие и рост растений, приобрести навыки экспериментальной работы и освоить метод исследования.
Гипотеза: «Тяжелые металлы» губительно действуют на жизнедеятельность живых организмов.
Задачи:

Изучить научную литературу об условиях роста и развития растений.
Экспериментально определить влияние тяжелых металлов на растения.
Научиться готовить растворы солей с определенной концентрацией.
Сравнить и проанализировать полученные результаты опыта.

Объект исследования: Бобовые семена двудольных растений.
Предмет исследования: Прорастание бобовых семян в растворах разных солей металлов.
Методы: изучение литературы, эксперимент, сравнительный анализ, наблюдение, фиксирование результатов в виде таблиц, фотографий.

Место проведения исследования – школьная лаборантская

Дата проведения исследования - март-апрель 2014 года

Актуальность.

«Тяжелые металлы» – биологически активные металлы.

Появление понятия «тяжелые металлы» связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов. В настоящее время этот термин получил широкое распространение.

Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха

Источниками загрязнения являются промышленные объекты и автомобильный парк, который постоянно растет.

Поэтому, в воздухе присутствуют случайные вещества в виде тяжелых металлов. Особенно, вредному воздействию солей тяжелых металлов подвержены растения.  Растения легко накапливают различные вещества,  следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. Следовательно, растения являются биоиндикаторами, т. е. многие изменения, происходящие с ними,  имеют специфические проявления, поэтому, идеально походят для исследовательской работы. Таким образом, в данной работе я выясняю, как растворы солей «тяжелых металлов» влияют на рост и развитие растений.

II.                Основное содержание. Теоретическая часть работы.

1.      Фасоль обыкновенная.

1.1.            Систематическое положение и ботанические признаки.

Домен:           Эукариоты

Царство:        Растения

Отдел:            Цветковые

Класс:            Двудольные

Порядок:        Бобовоцветные

Семейство:    Бобовые

Род:    Фасоль

Вид:    Фасоль обыкновенная

Фасоль обыкновенная (лат.Phaséolus vulgáris) — вид растений из рода Фасоль семейства Бобовые (Fabaceae). Самый распространённый в культуре вид своего рода, широко возделываемый как пищевое растение.

Имеет много разновидностей и сортов. Сорта отличаются между собой по форме и цвету листьев, цветов и плодов. В пищу используются как семена, так и бобы (стручки) (см. зелёная фасоль).

Фасоль обыкновенная — однолетнее травянистое растение 0,5—3 м высотой (встречаются как карликовые сорта, так вьющиеся с длиной стебля до 3 м).

Стебель у части сортов вьющийся, у другой — прямой; сильноветвистый, покрыт редкими волосками.

Листья тройчатосложные парноперистые, на длинных черешках.

Цветки по 2—6 на длинных цветоножках, 1—1,5 см длины, от белых до тёмно-пурпурных и фиолетовых, мотыльковые, собраны в пазушные кисти.

Плоды — бобы, висячие, 5—20 см длины, 1—1,5 см ширины, прямые или изогнутые, сплющенные или почти цилиндрические, от бледно-жёлтых и зелёных до тёмно-фиолетовых, с двумя — восемью (по другим данным, тремя — семью^[4]) семенами.

Семена 5—15 мм длины, эллиптические, от белых до темно-лиловых и черных, однотонные или мозаичные, крапчатые, пятнистые.

1.2.            Распространение в Европе

В Европу завезена после второго путешествия Колумба, а оттуда она попала в Россию в XVII—XVIII в.в.. Вероятно, поэтому в России фасоль долгое время называли французскими бобами. Сначала её выращивали как декоративный кустарник, и лишь со временем, в конце XVII века, фасоль приобрела широкое распространение как овощная культура.

1.3.            Химический состав

В плодах фасоли содержатся белки (в отдельных сортах до 31 %), 50—60 % углеводов (моно- и олигосахариды, крахмал), до 3,6 % жирного масла, каротин, калий, фосфор, значительное количество меди и цинка^[4], азотистые вещества (в том числе и незаменимые аминокислоты), флавоноиды (кверцитурон), стерины (β- и γ-ситостерины, стигмастерин) и органические кислоты (яблочная, малоновая, лимонная). Содержит витамины: пиридоксин, тиамин, пантотеновую и аскорбиновую кислоты.

В надземной части фасоли найдены флавоноиды (кемпферол-3-глюкозид, кемпферол-3-глюкоксилозид, мирицетин-3-глюкозид), лейкоантоцианиды (лейкодельфинидин, лейкоцианидин, лейкопеларгонидин) и антоцианы (цианидин, пеларгонидин, дельфинидин, петунидин-3-глюкозид и мальвидин-3-глюкозид)^[5].

1.4.            Значение и применение

Фасоль обыкновенная — ценная продовольственная и кормовая культура. По составу белки фасоли близки к белкам мяса и усваиваются организмом на 75 %. Среди бобовых продовольственных культур фасоль по популярности занимает второе место после сои. Особенно широко она распространена в странах Южной Америки и Европы, любят и ценят её и в Китае. В рационе питания многих южных народов фасоль занимает важнейшее место.

Из плодов фасоли готовят супы, гарниры, консервы.

Благодаря высокому содержанию калия её применяют в диетическом питании при атеросклерозе и нарушениях ритма сердечной деятельности.

Створки бобов фасоли обыкновенной используются в медицине и известны под названием Phaseolipericarpium. Экстракт из «стручков» понижает содержание сахара в крови и увеличивает диурез. Фасоль обыкновенная входит в сбор «Арфазетин», применяемый при диабет.

В народной медицине настои створок используют при заболевании почек, ревматизме, гипертонии и нарушениях солевого обмена.

2. Условия прорастания семян.

Семена, попав в благоприятные условия, прорастают и дают жизнь новому растению.

Прорастание - это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка.

Прорастание семян обычно начинается с момента проникновения воды в семя через семявход. Вода, таким образом, является необходимым условием прорастания семян. Проникнув в семя, вода вызывает его набухание — семя несколько увеличивается в объеме. При этом запасные питательные вещества, находящиеся в эндосперме и семядолях, переходят растворимое состояние и становятся доступными для клеток живого зародыша.

Кислород воздуха — еще одно важное условие прорастания семян и развития проростка.

Кроме воды и воздуха важнейшим условием прорастания семян являются содержащиеся в них запасные питательные вещества. Они обеспечивают первоначальное питание зародыша, его способность к увеличению размеров и числа клеток и формирование проростка. Если запасных питательных веществ в семени мало, то развитие зародыша происходит медленно.

Без использования питательных веществ, запасенных в семени, зародыш растения не способен развиться и сформировать растение.

Растущий зародыш, поглощая запасные питательные вещества семени, энергично осуществляет в своих клетках обмен веществ. При этом его клетки активно дышат, поглощая кислород и выделяя углекислый газ и тепло. Недостаток кислорода в воздухе (тем более его отсутствие) вызывает гибель.

2.1.            Температурные условия.

На прорастание семян влияют также температурные условия. Одним растениям для прорастания их семян нужно много тепла, другим — мало. Например, семена огурца и тыквы прорастают при температуре +15...+18 ⁰С, а семена перца — при +25 ⁰С. Семена гороха, редиса, льна, укропа прорастают при температуре +2...+5 ⁰С, семена клевера лугового — при 0...+0,5 ⁰С. Эти особенности семян учитываются при определении сроков посева. Растения, семена которых при прорастании требуют высокой температуры, называют теплолюбивыми, а растения, прорастающие при низких температурах, называют холодостойкими.

2.2.            Значение света.

Преобладающему числу видов растений для прорастания семян свет не требуется. Но есть растения, семена которых прорастают только в темноте (например, чернушка) или только на свету (петуния).

2.3.            Сроки посева семян.

Определяя сроки посева семян, следует учитывать особенности прорастания растений и погодные условия. Холодостойкие растения высаживают рано, теплолюбивые — только в хорошо прогретую почву.

При посеве очень важно учесть глубину заделки семян в почву, которая прежде всего зависит от размеров самих семян.Чем крупнее семя, тем глубже его заделывают в почву.

Мелкие семена заделывают в почву не очень глубоко, а некоторые даже сеют по поверхности почвы. Семена гороха, фасоли, тыквы крупные, их заглубляют в почву на 4-5 см, семена, средние по размеру (например, огурцов, помидоров, редиса, моркови, свеклы, лука и петрушки) — на глубину 2-3 см. Мелкие семена мака, репы, салата, сельдерея сеют по поверхности почвы, лишь слегка присыпав сверху слоем почвы не более 1,5-2 мм. Глубина заделки семян зависит также от качества почвы. В песчаную почву семена заделывают глубже, чем в плотную глинистую.

Условия, необходимые для прорастания семян: наличие воды, кислорода воздуха и запасных питательных веществ в семени; определенная температура. Стремясь вырастить растения, человек создает все условия, необходимые для прорастания семян. Чтобы получить хороший урожай, надо соблюдать сроки посева семян и глубину их заделки в почву. Это зависит от свойств самих растений, размеров семян и качества почвы.

3.      Возрастные  состояния растения.

Выделяют следующие возрастные состояния растений: семени, проростка, ювенильное, имматурное, виргинильное, молодое генеративное, зрелое генеративное, старое генеративное, субсенильное, сенильное и отмершее. В ряде случаев можно различать ранние и поздние имматурные, молодые и взрослые виргинильные особи. Отмершее растение - труп - часто не принимается во внимание, поскольку быстро теряет морфологическую целостность, тем не менее такие особи играют достаточно важную роль в сообществе.
СЕМЕНА. Представляют собой в той или иной степени дифференцированный зародыш, образованный эмбриональной (образовательной), или меристематической, тканью, покрытый оболочкой и снабженный тем или иным количеством питательных веществ. Стадию семян еще называют латентной - растения еще практически никак не проявляют себя. Преобразование энергии в это время минимально. Зачастую в популяции накапливается значительный пул семян различных генераций, различной способности к прорастанию и т.д. Семена служат основным способом обмена информацией между разными популяциями, а так же для образования новых популяций, о чем будет сказано в других главах.
ПРОРОСТКИ. После прорастания семени образуется морфологически простой организм, представленный первичным корешком, стебельком, семядольными листьями и почкой. Питается в основном за счет запаса семени и/или семядолей. Характеризуется повышением активности в энергетических процессах сообщества, но участие в круговороте веществ минимально.
ЮВЕНИЛЬНЫЕ ОСОБИ. Рано или поздно эмбриональные питательные вещества заканчиваются и растение вынуждено начать питаться самостоятельно. Характеризуется недоразвитой корневой системой и появлением первого - ювенильного - листа. Зачастую можно наблюдать сохранившиеся семядольные листья, которые постепенно отмирают, и физическую связь с семенем.
ИММАТУРНЫЕ ОСОБИ. В имматурном, или юношеском, возрастном состоянии растение уже формирует собственную корневую систему и образует первый побег, который может начать ветвиться. Характеризуется отсутствием семядольных листьев, полностью теряется связь с семенем, отмирает ювенильный лист, а последующие листья все больше принимают характерную для вида форму. Имматурные особи начинают активно участвовать в круговороте веществ и занимают свое место под солнцем.
ВИРГИНИЛЬНЫЕ ОСОБИ. Резко возрастает роль растений этого возрастного состояния в трансформации энергии и круговороте веществ в сообществе. Виргинильные (или девственные) особи быстро накапливают биомассу, разрастаются, активно ветвятся, многие именно в этом состоянии впервые приступают к вегетативному размножению (хотя известны случаи вегетативного размножения еще в состоянии зародышей, но это частные случаи). Виргинильные растения полностью похожи на взрослые, за исключением отсутствия у них органов полового размножения. Скорость роста очень высокая.
МОЛОДЫЕ ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОСОБИ.Морфологически мало чем отличаются от виргинильных, за одним маленьким исключением. Молодые генеративные растения формируют первые генеративные побеги и впервые приступают к половому размножению. Однако участие в круговороте веществ и трансформации энергии в сообществе у них все еще максимальное, особи активно разрастаются и размножаются вегетативно, осваивая все больше ресурсов. Поскольку цветение очень энергозатратный процесс, молодые особи цветут нерегулярно, и отличить их от взрослых виргинильных особей нелегко.
ЗРЕЛЫЕ ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОСОБИ. В этом возрастном состоянии растения достигают апогея в своем развитии - роль в круговороте веществ максимальна, скорость освоения ресурсов и трансформации энергии достигает своего максимума, однако к ростовым процессам добавляются и процессы отмирания, в целом развитие особи тормозится. Усиливается накопление веществ. Семенная продуктивность таких особей тоже максимальна. Часто меняется и внешний облик растения - у деревьев крона из островершинной становится туповершинной, закругленной или даже плоской, у травянистых растений на смену маленькому хилому соцветию приходит весь покрытый цветами куст и т.п. Часто зрелые особи утрачивают способность к вегетативномуразмноженеию.
СТАРЫЕ ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОСОБИ. Со временем процессы отмирания начинают преобладать над ростовыми, растения резко стареют, постепенно утрачивая и способность к половому размножению. Снижается их роль в биологическом круговороте веществ и трансформации энергии, которой может не хватить даже на регулярное цветение и вызревание немногочисленных семян. Тело растения начинает разрушаться. Накопление веществ максимально.
СУБСЕНИЛЬНЫЕ ОСОБИ. Растение полностью утрачивает способность к половому размножению, начинает фрагментироваться и разрушаться. Снижается накопление веществ, минимизируется его роль в энергетических процессах сообщества.
СЕНИЛЬНЫЕ ОСОБИ. Полностью прекращаются ростовые процессы, прекращается накопление веществ, постепенно растение фрагментируется и отмирает. Отмирают и его фрагменты.
ОТМЕРШИЕ ОСОБИ (трупы). Собственно, это уже не особи, а накопленные ими в течение жизни и частично фрагментированные вещества, запасенная в них энергия, имеющие форму растения или его частей. Служат субстратом для других особей - растений или животных.

4.      Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы – это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40. Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов.

В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека.

К «тяжелым металлам» относят более 40 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева: ванадий (V), хром (Cr), марганец (Mn),             железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni), медь (Cu), цинк (Zn), сурьма (Sb), молибден (Mo), кадмий (Cd), олово (Sn), ртуть (Hg), свинец (Pb), висмут (Bi) и др. По классификации Н. Реймерса, «тяжелыми» считают металлы с плотностью более 8 г/см³.
«Тяжелые металлы» (Fe, Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам. То есть химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (тысячные доли процента и ниже). Но накопление тяжелых металлов может привести к сильному изменению состояния любого организма. Например, к снижению скорости роста, увяданию надземной части растения, повреждению его корневой системы или к изменению водного баланса и т д. У животных возникают заболевания различных систем органов: дыхательной, пищеварительной, эндокринной и нервной систем.
Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха. Соли тяжелых металлов частично переходят в растворимую форму и поступают в корневую систему растений.
Соли тяжелых металлов обладают неодинаковыми свойствами: различной растворимостью, подвижностью соединений в почве и доступностью для растений. Поступление соединений тяжелых металлов в корни растений связано с минеральным питанием растений. Чем глубже в почву проникают  корни растений, тем меньше в них  накапливаются тяжелые металлы. А чем ниже температура прорастания семян растений, тем активнее эти растения накапливают тяжелые металлы. Ионы тяжелых металлов не подвержены биохимическому разложению и могут образовывать летучие газообразные и высокотоксичные металлоорганические соединения.
Фитотоксичное действие ТМ проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их синергического или антагонистического воздействия на живые организмы. Например, смесь цинка и меди в пять раз токсичнее, чем арифметически полученная сумма их токсичности, что обусловлено синергизмом при совместном влиянии этих элементов. Подобным образом действует и смесь цинка с никелем. Однако существуют наборы металлов, совместное действие которых проявляется аддитивно. Ярким примером этого являются цинк и кадмий, проявляющие взаимный физиологический антагонизм (Химия…,1985). Очевидны проявления синергизма и антагонизма металлов и в их многокомпонентых смесях. Поэтому суммарный токсикологический эффект от загрязнения среды ТМ зависит не только от набора и уровня содержания конкретных элементов, но и особенностей их взаимного воздействия на биоту.

Таким образом, влияние ТМ на живые организмы весьма разнообразно Это обусловлено, во-первых, химическими особенностями металлов, во-вторых, отношением к ним организмов и, в-третьих, условиями окружающей среды.

4.1.            Свинец.

Повышенный интерес к свинцу вызван его приоритетным положением в ряду основных загрязнителей окружающей природной среды. Металл токсичен для микроорганизмов, растений, животных и людей. Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией в почве, ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Внешние симптомы негативного действия свинца – появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее ус­тойчивы злаки, более устойчивы бобовые.В организм человека свинец в основном поступает через пищеварительный тракт. При токсичных дозах элемент накапливается в почках, печени, селезенке и костных тканях.  При свинцовом токсикозе поражаются в первую очередь органы кроветворения (анемия), нервная система (энцефалопатия и нейропатия) и почки (нефропатия). Наиболее восприимчива к свинцу гематопоэтическая система, особенно у детей.

4.2.            Цинк.

Повышенные концентрации цинка оказывают токсическое влияние на живые организмы. У человека они вызывают тошноту, рвоту, дыхательную недостаточность, фиброз легких, является канцерогеном (Кеннет, Фальчук, 1993). Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном применении цинксодержащих удобрений. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку в почвах. Однако при очень высоком содержании этого металла в почвах обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев. При избыточном его посту­плении в растения и возникающим при этом антагонизме с другими элементами снижается усвоение меди и железа и проявляются симптомы их недостаточности.В организмах животных и человека цинк оказывает влияние на деление и дыхание клеток, развитие скелета, формирование мозга и поведенческих рефлексов, заживление ран, воспроизводительную функцию, иммунный ответ, взаимодействует с инсулином. При дефиците элемента возникает ряд кожных заболеваний. Токсичность цинка для животных и человека невелика, т.к. при избыточном поступлении он не кумулируется, а выводится. Однако в литературе имеются отдельные сообщения о токсическом влиянии этого металла: у животных снижается прирост живой массы, появляется депрессия в по­ведении, возможны аборты (Кальницкий, 1985). В целом же наибольшую проблему для растений, животных и человека в большинстве случаев представляет дефицит цинка, нежели его токсичные количества.

4.3.            Медь.

Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота.В настоящее время основной проблемой считается недостаток меди в почвах или ее дисбаланс с кобальтом. Основные признаки дефицита меди для растений – замедление, а затем и пре­кращение формирования репродуктивных органов, появление щуп­лого зерна, пустозернистых колосьев, снижение устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Наиболее чувствительны к ее недостатку пшеница, овес, ячмень, люцерна, столовая свекла, лук и подсолнечник. В организме взрослого человека половина от общего количества меди содержится в мышцах и костях и 10% - в печени. Основные процессы всасывания этого элемента происходят в желудке и тонкой кишке. Ее усвоение и обмен  тесно связаны с содержанием в пище других макро- и микроэлементов и органических соединений. Существует физиологический антагонизм меди с молибденом и сульфатной серой, а также марганцем, цинком, свинцом, стронцием, кадмием, кальцием, серебром. Избыток данных элементов, наряду с низким содержанием меди в кормах и продуктах питания, может обусловить значительный дефицит последней в организмах человека и животных, что в свою очередь приводит к анемии, снижению интенсивности роста, потере живой массы, а при острой нехватке металла (менее 2-3 мг в сутки) возможно возник­новение ревматического артрита и эндемического зоба. Чрезмерное поглощение меди человеком приводит к болезни Вильсона, при которой избыток элемента откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе и миокарде.

5.      Кислотные дожди и их последствия.

Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами.

Земля и растения страдают от кислотных дождей: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.

Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми — озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер.

II. Практическая часть.

1.Подготовка материала для исследования.

Проращивают семена фасоли  до состояния проростка в полной питательной смеси Прянишникова.

2.Приготовление растворов.

В 5 литровых банок помещают по 243 мг NH4NO3, 23 MgSO₄ •7Н₂О, 160 мг КС1, 25 мг, FеС1_3*6Н₂0, 172 мг СаНРО₄ и 344 мг CaSO₄•2H₂O (полная питательная смесь Прянишникова — ППСП).

Затем во 2-ю и 4-ю банки добавляют по 10 мг сульфата меди (II),

а в 3-ю и 5-ю — по 8 мг ацетата свинца (П).

В банки наливают воду (водопроводную, в которой содержатся микроэлементы), доведя объемы растворов до 1 л.

Растворы, находящиеся в 4-й и 5-й банках, подкисляют.

3.Проведение эксперимента.

15.03 - замочили фасоль;

17.03 - набухла фасоль;

19.03 - поместили фасоль в пробирки.

Фасоль проращивали до состояния проростка.

Проростки  поместили в пробирки с приготовленными

растворами: (рис.1 приложение)

1        ППСП   (контроль);

2        ППСП + избыток ионовмеди;

3        ППСП + избыток ионов свинца;

4        подкисленная ППСП+ избыток ионов меди;

5        подкисленная ППСП + избыток ионов свинца.

Проростки посадили в почву:

1.      ППСП

2.      ППСП + избыток ионов меди и свинца

3.      ППСП + избыток ионов меди, свинца, подкисленные растворы

4. Результаты.

Таблица №1 «Развитие корневой системы проростков»

Дата/ № проб	22.03		26.03		28.03		30.03		2.04		4.04		6.04
	Количество корешков и их длина(мм)
контроль	4	1 1 2 1	4	2 2 5 3	6	3 4 5 4 2 2	8	4 4 7 5 3 3	11	6 7 8 7 5 5	15	7 8 10 8 7 7	18	9 9 12 10 8 9
Cu2+	4	1 1 1 1	4	2 1 1 2	4	2 2 2 2	4	3 2 3 2	4	3 3 3 3	4	3 4 4 3	4	3 4 4 3
Pb2+	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1
Cu2+и Н+	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	5	1 1 1 1 0,5	5	1 1 1 1 1	6	1 1 1 1 0,5 0,5	6	1 1 1 1 1 1	6	1 1 1 1 1 1
Pb2+ и Н+	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	4	1 1 1 1	*		*		*

*гибель корневой системы

Рис. 2 – 6 Приложение.

Таблица №2 «Прорастание семени»

22.03 – посадка проростков в почву в три емкости и полив растворами солей. В каждую емкость на глубину 4 см было посажено по 3 проросших семени.

1.      ППСН

2.      ППСН с избытком ионов меди и свинца

3.      ППСН с избытком ионов меди и свинца

(подкисленные растворы)

Таблица №2

Дата	ППСН	ППСН с избытком ионов меди и свинца	ППСН с избытком ионов меди и свинца(подкисленные растворы)
25.03	Проросло 1-ое семя. Появился стебелек и семядоли	Нет изменений	Нет изменений
27.03	Проросло 2-ое семя. Появился стебелек и семядоли	Нет изменений	Нет изменений
30.03	Размеры 1 растения – 6 см, 2-го – 5 см	Нет изменений	Нет изменений

Рис.7 – 10 Приложение.

III.             Выводы и рекомендации.

Выводы:

1. Растения, выращенные в полной питательной смеси, развиваются нормально.
2. Растения, выращенные в питательных растворах, содержащих избыток ионов тяжелых металлов (меди и свинца), отстают в развитии от растений, выращенных в ППСП.
3. На развитие корневой системы проростков сильное влияние оказывают ионы свинца.
4. Растения,   выращенные   в   подкисленных растворах, сильно отстают в развитии.
5. В подкисленном растворе в присутствие избытка ионов свинца корневая система погибает.
6. У растений значительно тормозится рост надземной части.
7. Ионы свинца, меди и водорода не дают развиваться надземной части.

Рекомендации:

Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха. «Поставщиками» тяжелых металлов является автотранспорт и промышленные предприятия.

Выращивание сельскохозяйственных культур вблизи автотрасс и предприятий не желательно, т.к. в результате загрязнения воздуха и почвы(в результате дождей), тяжелые металлы попадают в почву и отрицательно влияют на развитие и рост растения.

IV.             Литература и интернет-ресурсы:

1.      http://ru.wikipedia.org/wiki/%D4%E0%F1%EE%EB%FC_%EE%E1%FB%EA%ED%EE%E2%E5%ED%ED%E0%FF

2.      http://scienceland.info/biology6/germination

3.      http://biogeochemistry.narod.ru/ubugunov/monografi/1/1.htm

4.      http://stenobiotic.livejournal.com/1701.html

Приложение.

Рис.1. Закладка опыта.

Рис.2. ППСН. Результат опыта

Рис.3. ППНС с избытком ионов меди. Результат опыта.

 

Рис.4.ППНС с избытком ионов свинца. Результат опыта.

 

Рис.5. ППНС с избытком ионов меди в подкисленном растворе.

 

Рис.6. ППНС с избытком ионов свинца в подкисленном растворе

 

Рис.7. Вынос семядолей. ППНС.

 

Рис.8. ППСП с избыткомионовмедии свинца

 

 

Рис.9. ППСП с избыткомионовмедии свинца(подкисленный раствор).

Рис.10. Результаты опыта.

• 1 слайд

  Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
  «Средняя общеобразовательная школа №2»
  г.Нефтекумск, Ставропольский край
   
  Экология
  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА
  Влияние ионов Pb2+ , Cu2+ и Н+ на развитие корневой системы проростков на примере проростка фасоли
  
  Работу выполнила
  Заболотная Анастасия Владимировна,
  обучающаяся 6 класса
  МКОУ СОШ №2
  г.Нефтекумска
  Ставропольского края,
  Руководитель:
  Сугакова Светлана Юрьевна
  Учитель биологии и химии
  МКОУ СОШ №2
  г.Нефтекумска
  Ставропольского края
  

• 2 слайд

  Содержание работы:
  1. Тема, цель, задачи проекта
  2. Актуальность темы
  3. Теоретическая часть:
  Фасоль обыкновенная
  Тяжелые металлы
  Свинец
  Медь
  Кислотные дожди и их последствия
  4. Практическая часть
  Проведение эксперимента
  Результаты
  Выводы
  Рекомендации
  5. Литература и интернет-ресурсы
  

• 3 слайд

  
  Тип проекта - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА
  Цель работы: Определить практическим путем, как влияют соли тяжелых металлов на развитие и рост растений, приобрести навыки экспериментальной работы и освоить метод исследования.
  Гипотеза: «Тяжелые металлы» губительно действуют на жизнедеятельность живых организмов.
  Задачи:
  Изучить научную литературу об условиях роста и развития растений.
  Экспериментально определить влияние тяжелых металлов на растения.
  Научиться готовить растворы солей с определенной концентрацией.
  Сравнить и проанализировать полученные результаты опыта.
  Объект исследования: Бобовые семена двудольных растений.
  Предмет исследования: Прорастание бобовых семян в растворах разных солей металлов.
  Методы: изучение литературы, эксперимент, сравнительный анализ, наблюдение, фиксирование результатов в виде таблиц, фотографий.
  Место проведения исследования – школьная лаборантская
  Дата проведения исследования - март-апрель 2014 года
  
  
  

• 4 слайд

  Актуальность
  
  «Тяжелые металлы» – биологически активные металлы.
  Появление понятия «тяжелые металлы» связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов. В настоящее время этот термин получил широкое распространение.
  Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха
  Источниками загрязнения являются промышленные объекты и автомобильный парк, который постоянно растет.
  Поэтому, в воздухе присутствуют случайные вещества в виде тяжелых металлов. Особенно, вредному воздействию солей тяжелых металлов подвержены растения.  Растения легко накапливают различные вещества,  следовательно, по их состоянию можно судить об экологической обстановке. Следовательно, растения являются биоиндикаторами, т. е. многие изменения, происходящие с ними,  имеют специфические проявления, поэтому, идеально походят для исследовательской работы. Таким образом, в данной работе я выясняю, как растворы солей «тяжелых металлов» влияют на рост и развитие растений.
  
  

• 5 слайд

  Теоретическая часть
  Домен: Эукариоты
  Царство: Растения
  Отдел: Цветковые
  Класс: Двудольные
  Порядок: Бобовоцветные
  Семейство: Бобовые
  Род: Фасоль
  Вид: Фасоль обыкновенная
  
  

• 6 слайд

  Тяжелые металлы
  
  Тяжелые металлы – это группа химических
  элементов с относительной атомной массой более 40. Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов.
  
  Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха. Соли тяжелых металлов частично переходят в растворимую форму и поступают в корневую систему растений.
  
  
  

• 7 слайд

  Свинец
  Металл токсичен для микроорганизмов, растений, животных и людей. Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией в почве, ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Внешние симптомы негативного действия свинца – появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее ус­тойчивы злаки, более устойчивы бобовые.
  
  

• 8 слайд

  Медь
  Избыточное содержание меди токсично для растений. При медной интоксикации изменяется окраска листьев до красной и буро-коричневой, что свидетельствует о разрушении хлорофилла. Кроме того, происходит угнетение роста, задержка развития.
  Среднее количество доступной для живых организмов меди (в виде комплексов) колеблется от 0,5 до 5,4 мг/кг почвы. Это составляет 1% от общего количества. Уровень содержания доступных для растений форм меди изменяется в зависимости от типа почв: торфяные почвы и черноземы необратимо связывают ее, глиноземы и кремнеземы адсорбируют, на карбонатных почвах редко наблюдается медная недостаточность.
  
  

• 9 слайд

  Кислотные дожди и их последствия
  Термин «кислотные дожди» ввел в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоемы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами.
  
  

• 10 слайд

  Практическая часть
  1. Подготовка материала для исследования.
  Проращивают семена фасоли до состояния проростка в полной питательной смеси Прянишникова.
  2. Приготовление растворов.
  В 5 литровых банок помещают по 243 мг NH4NO3, 23 MgMgSO4 •7Н2О, 160 мг КС1, 25 мг FеС136Н20, 172 мг СаНРО4 и 344 мг CaSO4•2H2O (полная питательная смесь Прянишникова — ППСП).
  Затем во 2-ю и 4-ю банки добавляют по 10 мг сульфата меди (II),
  а в 3-ю и 5-ю — по 8 мг ацетата свинца (П).
  В банки наливают воду (водопроводную, в которой содержатся микроэлементы), доведя объемы растворов до 1 л.
  Растворы, находящиеся в 4-й и 5-й банках, подкисляют.
  
  

• 11 слайд

  
  Практическая часть. Проведение эксперимента.
  
  15.03 - замочили фасоль;
  17. 03 - набухла фасоль;
  19. 03 - поместили фасоль в пробирки.
  Фасоль проращивали до
  состояния проростка.
  Проростки поместили в пробирки
  с приготовленными растворами:
  ППСП (контроль);
  ППСП + избыток ионов меди;
  ППСП + избыток ионов свинца;
  подкисленная ППСП + избыток ионов меди;
  подкисленная ППСП + избыток ионов свинца.
  
  Проростки посадили в почву:
  ППСП
  ППСП + избыток ионов меди и свинца
  ППСП + избыток ионов меди, свинца, подкисленные растворы
  
  

• 12 слайд

  Результаты
  *гибель корневой системы
  

• 13 слайд

  Результаты
  ППСН
  ППСН +
  Cu(+2)
  ППСН +
  Pb(+2)
  ППСН + Pb(+2) +H
  ППСН + Cu(+2) +H
  

• 14 слайд

  Результаты
  ППСН
  ППСП
  + избыток
  ионов меди
  и свинца
  ППСП
  + избыток
  ионов меди
  и свинца,
  подкисленные растворы
  

• 15 слайд

  Выводы:
  Растения, выращенные в полной питательной смеси, развиваются нормально.
  Растения, выращенные в питательных растворах, содержащих избыток ионов тяжелых металлов (меди и свинца), отстают в развитии от растений, выращенных в ППСП.
  На развитие корневой системы проростков сильное влияние оказывают ионы свинца.
  Растения, выращенные в подкисленных растворах, сильно отстают в развитии.
  В подкисленном растворе в присутствие избытка ионов свинца корневая система погибает.
  У растений значительно тормозится рост надземной части.
  Ионы свинца, меди и водорода не дают развиваться надземной части.
  
  

• 16 слайд

  Рекомендации:
  Причиной накопления большого количества «тяжелых металлов» в растениях является загрязнение почвы и атмосферного воздуха. «Поставщиками» тяжелых металлов является автотранспорт и промышленные предприятия.
  Выращивание сельскохозяйственных культур вблизи автотрасс и предприятий не желательно, т.к. в результате загрязнения воздуха и почвы(в результате дождей), тяжелые металлы попадают в почву и отрицательно влияют на развитие и рост растения.
  
  

• 17 слайд

  Литература и интернет-ресурсы:
  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D4%E0%F1%EE%EB%FC_%EE%E1%FB%EA%ED%EE%E2%E5%ED%ED%E0%FF
  http://scienceland.info/biology6/germination
  http://biogeochemistry.narod.ru/ubugunov/monografi/1/1.htm
  4. http://stenobiotic.livejournal.com/1701.html