Растворы и их влияние на прорастание растений из семян и подземных побегов.

                                          Направление: Естественные науки

Секция: биология

Название работы:  «Растворы и их влияние на прорастание растений из семян и подземных побегов»

Автор: Никульникова Мария Место выполнения работы: с. Ореховка,   МКОУ СОШ №13, 3 класс Руководитель: Калашникова Светлана Ивановна

с. Ореховка, 2018

Содержание

I.ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...3

1.1. Актуальность темы…………………………………………...........................3

1.2. Цель и задачи исследования…………………………………………………4

1.3. Методы исследования………………………………..………………………4

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………………5

2.1. Литературный обзор………..…..…………………………………………….5

2.2. Практические исследования.……………………………………………….8

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...15

Список использованной литературы…………………………………………...10

Приложение………………………………………………………………………11

I. Введение

Вода — это жидкое вещество, не имеющее вкуса, цвета и запаха. Чистая вода абсолютно прозрачна. Удивительное свойство воды в том, что она умеет растворять почти всё вокруг. Будучи превосходным растворителем, именно вода используется для приготовления большинства растворов. Роль растворов в природе достаточно обширна:

·         растения усваивают вещества в виде растворов;

·         усвоение пищи человеком связано с переводом питательных веществ в раствор;

·         растворами являются важнейшие физиологические жидкости – кровь, лимфа;

·         все природные воды являются растворами;

·         многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например, получение соды, удобрений, кислот, металлов, бумаги, протекают в растворах.

Некоторые растворы используют в медицине. Например, физраствор (раствор натрия хлорид) - универсальное лечебное средство. Концентрация солей в растворе и в клетке крови плазмы человеческого организма одинакова и составляет 0,9%. Его вводят внутривенно, используют для промывания слизистой оболочки носоглотки при ОРВИ и ОРЗ. [9]  Раствор сахара (сахарозы) также благоприятно влияет на организм человека. Сахароза обеспечивает организм человека необходимой для его полноценного функционирования энергией. Также она улучшает мозговую деятельность человека и стимулирует защитные функции его печени от воздействия токсических веществ.  [8]  

Мне стало интересно, как же воздействуют различные водные растворы на растения. Ведь некоторые растворы полезны для человека, а что же происходит с растениями?

Вода – самое удивительное и самое распространенное природное соединение – источник жизни на Земле. Для человека по значимости вода занимает второе место после кислорода. Без неё наш организм не может существовать. Но поступает вода в живые организмы, зачастую, в виде растворов. Одинаково ли воздействуют водные растворы на человека и растения? Каково влияние растворов на прорастание растений? Возникает много вопросов по данной теме. Я постараюсь своим исследованием ответить на некоторые из них и понять, как влияют некоторые водные растворы на всхожесть и прорастание растений. Цель работы:  изучить особенности влияния разных растворов на всхожесть и прорастание растений. Задачи: приобрести навыки приготовления растворов, провести эксперимент и определить влияние разных концентраций растворов на всхожесть семян кресс-салата и на отрастание корней и листьев репчатого лука,  проследить динамику роста надземной части и корневой системы под влиянием растворов разной концентрации.

          Объект исследования: водные растворы.

Предмет исследования: воздействие водных растворов на прорастание семян кресс-салата и репчатого лука.

Гипотеза: я предполагаю, что интенсивность роста живых организмов, напрямую зависит от концентрации и вида водных растворов.

Методы исследования:

·         теоретические (анализ фактов литературных и Интернет – источников);

·         эмпирические (сравнение и сопоставление)

·         математические (статистическая обработка материала)

·         экспериментальные (проведение экспериментов по определению солеустойчивости  по методу В.Б. Иванова).

Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что результаты исследования могут быть использованы в семье, школе, в сельском хозяйстве при использовании водных растворов различных концентраций. Возникнет необходимость пересмотреть преимущества использования родниковой воды и растворов соли и сахара в быту. На основании проведенных исследований составлены рекомендации по использованию водных растворов в семье, в школе, на предприятии.

                                                 II. Основная часть исследования.

2.1. Литературный обзор

В жидком состоянии вода заполняет моря, океаны, реки и озера; пропитывает почву; входит в состав растений; входит в состав тел млекопитающих и человека. Вода -  хороший растворитель. Относительное содержание компонента в растворе характеризуется его концентрацией. [Крицман В.А.,1982]

 А какие же нам известны растворы? Растворы бывают разбавленные и концентрированные. В разбавленных растворах по отношению к растворителю растворенного вещества мало; в концентрированных растворах его много. По соотношению преобладания частиц, переходящих в раствор и удаляющихся из раствора, различают растворы насыщенные, ненасыщенные. Насыщенный раствор - это раствор, который содержит максимально возможное при данных условиях количество вещества. Раствор, концентрация которого ниже концентрации насыщенного раствора, называется ненасыщенным. В таком растворе можно при тех же условиях растворить дополнительное количество того же самого вещества [Аликберова Л.Ю.,1999].

Перенасыщенным называется раствор, в котором при данной температуре содержится большее количество растворенного вещества, чем возможно в насыщенном растворе. Перенасыщенный раствор нестабилен, и при изменении условий образуется насыщенный раствор и осадок кристаллов соли. При этом в растворе растворителем считается вещество, которое находится в избытке. [Кетова Н.Ю., 2010].

Обратимся к  некоторым растворам. Хлорид натрия - это не только известная всем пищевая поваренная соль, растворённая в дистиллированной воде, но и универсальное лечебное средство, известное как физиологический раствор или попросту физраствор. В медицине физраствор используется как 0,9% раствора NaCl. Разливают раствор только в стеклянные ёмкости. Хлорид натрия - важнейшая составляющая тканей и плазмы крови человека. Это вещество обеспечивает нормальное давление в жидкости, содержащейся в клетках человеческого организма. В современной медицинской практике без раствора натрия хлорида невозможно обойтись при вводе любых лекарств капельным способом и некоторых подкожных инъекций, так как все порошкообразные и концентрированные медикаментозные вещества перед применением растворяют в физрастворе.[8]

5% раствор поваренной соли многие люди применяют для лечения множества заболеваний, для снятия воспаления и так далее. Такое широкое применение обусловлено массой положительных и целебных свойств, благодаря которым и достигается необходимый эффект.[10]

0,9% и 5% раствор сахарозы. Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Сахароза в основном используется в качестве продукта питания. Она состоит из глюкозы и фруктозы. Глюкоза является универсальным «топливом» для организма, незаменимым веществом, обеспечивающим работу клеток головного мозга и всей нервной системы человеческого тела. Капельница с подготовленной глюкозой используется в современной медицине как средство, дающее энергетическую поддержку, позволяющее в кратчайшие сроки нормализовать состояние пациента при тяжелых болезнях, травмах, послеоперационных вмешательств. [11, 12]

В нашей сельской местности часто для питья используют родниковую воду, считая её самой чистой и полезной. Но ведь родниковая вода тоже является раствором. Родниковая вода содержит примеси природных солей, сульфатов, хлоридов, некоторых органических веществ, минералов, магния, кальция и так далее.  Вода, взятая из родника - это хорошо фильтрованный водный раствор небольшого количества химических соединений, которые захватила эта вода, пробираясь через грунт. Родниковую воду черпают из-под земли из источника. Но пить воду из родника, расположенного в черте большого города или рядом с крупными промышленными объектами, по меньшей мере, рискованно. Вода из родников на территории крупных городов перенасыщена солями тяжелых металлов, бактериями и прочими вредными примесями и непригодна для употребления ни в каком виде. [9]

Существует достаточно чистая вода. Такую воду называют дистиллированной.

Дистиллированная вода - очищенная вода, практически не содержащая примесей. Получают её перегонкой в специальных аппаратах — дистилляторах. Основное применение дистиллированной воды - химические лаборатории, где её используют для приготовления растворов, проведения анализов и ополаскивания химической посуды после мытья. Дистиллированная вода сама по себе пригодна для питья. Однако, поскольку питьевая вода может оказаться важным источником кальция и магния, то при постоянном использовании дистиллированной воды может развиться дефицит этих веществ. [Модера А.Г., 2000]

Главное необходимое условие прорастания семян — это попадание воды в семя через семявход. После попадания воды семя набухает, питательные вещества растворяются в воде и зародыш уже может их использовать для начала своего роста и развития [Якушкина Н.И.,2005].

 Растения играют важную роль в нашей жизни, участвуя в пищевых экологических цепочках, являясь производителями кислорода, выполняя средозащитные функции. Поэтому особенно важно знать, как реагируют растения на различные растворы, которыми они питаются. К тому же, многие садоводы и растениеводы советуют подкармливать культуры растворами соли и сахара, отмечая при этом высокие урожайные способности растений [Усенбаева Б.А.,2015]. Так ли это?

2.2. Практические исследования

Эксперимент №1 «Влияние разных концентраций водных растворов на всхожесть семян кресс-салата»

Для подтверждения гипотезы я использовала солевые растворы 0,9% и 5%,  растворы сахарозы 0,9% и 5%, родниковую воду и дистиллированную воду как контроль. Солевые растворы особенно интересны в моём исследовании, потому что засоление почв характерно для многих регионов земного шара.

В настоящее время засоленные почвы занимают 25% от общей площади суши. Засоление приводит к созданию в почве низкого водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Под влиянием солей происходит нарушение структуры клеток, в частности изменение в структуре хлоропластов. В связи с этим изучение приспособлений растений к условиям засоления почвы является одной из приоритетных проблем Российской Федерации.  [Усенбаева Б.А.,2015].

Цель работы: изучение влияния водных растворов разных концентраций на всхожесть семян кресс-салата.

Оборудование: чашки Петри, фильтровальная бумага, цилиндр, весы, химические стаканы, 0,9%, 5% р-р соли (NaCl), 0,9 и 5% р-р сахара_, дистиллированная вода, вода с местного родника «Барков колодец».

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования были взяты  

семена кресс-салата (Lepidium sativum). Выбор данного объекта основан на том, что это

однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнениям. Кресс-салат отличается быстрым прорастанием семян и почти стопро­центной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии заг­рязнителей.

Для опытов были взяты семена кресс-салата сорта «Весенний».

Для контрольного опыта: сначала  семена кресс-салата по 50 штук прорастили в чашках Петри в дистиллированной воде, при температуре 20-25° С, через сутки проводили подсчет проросших семян и определяли энергию прорастания. Далее для определения всхожести подсчитывали количество семян, проросших в течение первых суток в этих же чашках. К всхожим относили семена, длина корешков которых составляла половину длины семени.

Опыты проводились в 2-кратной повторности. Приложение 1

Результаты исследований. Перед началом опыта проверили семена на всхожесть и определили энергию прорастания. Результаты контрольного опыта по определению энергии произрастания и всхожести занесены в табл. 1.

Таблица 1   Энергия прорастания и всхожесть семян кресс-салата

Вариант опыта, культура	Энергия прорастания, % (1 сутки)	Всхожесть, %
Кресс-салат	50	100

Результаты опытов по определению всхожести семян кресс-салата отражены в табл. 2.

Опыты проводились в течение 7 дней. Результаты наших опытов показали, что всхожесть семян кресс-салата в дистиллированной и в родниковой воде достигла – 100 %.

В 0, 9% сахарном растворе проросло 47 семян кресс-салата, всхожесть составила 94%, а в 5% растворе  сахара семена проклюнулись, но не проросли.

 В 0, 9% и 5%-м солевом растворе семена кресс-салата не проросли.

Результаты исследования по определению влияния водных растворов различных концентраций на всхожесть семян кресс-салата показали, что 100% устойчивыми семена оказались только к родниковой и дистиллированной воде. В 0, 9 % р-ре сахара всхожесть семян оказалась 94%. Но на 7 день эксперимента выявилось, что ростки кресс-салата в 0,9% р-ре сахара стали темно-зелеными и на кончиках листья пожелтели. В растворах 0,9% соли и 5% растворе сахара семена только набухли и не проросли, в  5% растворе соли семена даже не набухли. После 7 дней проращивания семена в этих чашках стали заливать обычной водопроводной водой. Семена в 0,9% растворе соли и 5% растворе сахара ожили и начали прорастать. В 5% растворе соли всё было без изменений, семена не только потеряли всхожесть, но и погибли. В  дистиллированной и  родниковой воде растения были ярко-зеленые и развивались хорошо.

По окончании эксперимента, можно было заметить, что при высоких концентрациях (5%) растворов соли и сахара на салфетках и в самих чашках Петри образовался налет. В 5% растворе сахара наблюдался блестящий липкий налет, а в 5% растворе соли я увидела кристаллы соли. Это говорит о высоких концентрациях растворенных веществ.

Выводы. Результаты исследования по определению влияния водных растворов различных концентрации на всхожесть семян кресс-салата показали следующее:

1.      Энергия прорастания и всхожесть семян у кресс-салата высокая - 100%;

2.      0. 9 %-й раствор сахара снижает всхожесть кресс-салата на 6 %, а 0, 9%  и 5 % раствор соли и 5% раствор сахара на все  100 %.

3.      Семена в 0, 9% растворе соли и 5% растворе сахара после опускания в водопроводную воду прорастают, семена в 5% растворе соли не прорастают. Концентрация 5% поваренной соли губительна для кресс-салата.

4.      В  дистиллированной и  родниковой воде растения прекрасно проросли и развивались, а в 0, 9 % растворе сахара растения стали гибнуть.

5.      Семена  растения содержат все питательные вещества, необходимые для прорастания. Поэтому дистиллированная вода, очищенная от всех примесей, отрицательно не повлияла на всхожесть семян, наоборот, растения активно развивались. Родниковая вода, содержащая примеси, немного тормозила развитие растений, но в целом пагубного влияния не оказала.

Эксперимент №2 «Влияние растворов различных концентраций на  динамику роста корней и мощность корневой системы репчатого лука»

Цель работы: изучение влияния водных растворов  различных концентраций на прорастание лука репчатого.

Оборудование и материалы: химические стаканы на 50 мл, цилиндр, весы, дистиллированная вода, вода из родника «Барков колодец», 0, 9% и 5 % растворы соли- NaCl и сахара.

Методы исследования. В качестве объектов исследования были взяты луковицы репчатого лука сорта Халцедон. Выбор данного объекта основан на том, что эта  важная  сельскохозяйственная культура широко распространена в крае. Для контрольного опыта: взяли луковицу массой 80 г опустили в стакан 50 мл дистиллированной воды, при температуре 20-25°С каждые сутки проводили замер длины корешков.

Опыты проводились в 2-кратной повторности.

Результаты исследований. Результаты контрольного опыта по определению динамики роста корней лука  занесены в табл.3.

Как видно, из табл. 3 в первый день ни в одном стакане не было прироста корней. Во второй день начали прорастать корни в родниковой и дистиллированной воде. На третий день  корни отрастают везде, кроме  стакана с 5% раствором поваренной соли. С пятого по седьмой день рост корней продолжается в том же самом темпе. Через 12 дней максимальная длина корней в дистиллированной воде 5,5 см., минимальная в 0,9 % растворе сахара, в 5 % растворе соли корни не росли.

Таким образом, результаты исследования влияния водных растворов  различных концентраций на рост корней репки-луковицы показали, что устойчивыми оказались только луковицы в 0, 9% и 5 % растворе сахара и  р-ре соли 0,9%, а   в  растворе соли  5% корни не проросли. Это говорит о  сильном подавлении роста  растительных клеток. 

В опыте по определению (динамика роста корней  лука) прорастания корней лука на первом месте оказались луковицы в 0,9% р-ре сахара - 58%, на последнем месте луковицы, проращиваемые в 5% растворе сахара - 39%. В 5% солевом растворе прорастания не было.

Результаты опытов по определению динамики роста корней репчатого лука отражены в табл. 4. Приложение 2

В опыте по определению (динамика роста листьев лука) прорастания листьев лука на первом месте оказались луковицы, проращенные в дистиллированной  воде -11 см, на последнем месте луковицы, проращиваемые в 0,9% растворе сахара – 1 см. В 0,9% ,5% растворе соли и 5% растворе сахара прорастания не было.

Результаты опытов по определению динамики роста листьев репчатого лука отражены в табл. 5. Приложение 2

Выводы. Результаты исследования по определению влияния водных растворов  различных концентрации на отрастание корней и листьев репчатого лука показали следующее:

1.      Количество и длина корешков при отрастании корней луковицы репчатого лука зависит от вида раствора и его концентрации, лучше всего корни отрастали  в дистиллированной  воде, в ней  помимо корней у лука  выросли листья длиной 11 см. В родниковой воде листья выросли 4 см, а в 0,9% растворе сахара только проклюнулись. Хуже всего отрастали корни в 5% и 0,9% растворе соли. Дистиллированная вода идеальный раствор  для репчатого лука сорта Халцедон;

2.      Присутствие соли и сахара в растворе подавляет развитие и рост корней и листьев  репчатого лука.

3.      Родниковая вода не стимулирует рост корней и листьев луковицы репчатого лука,  к тому же длина корней в 0,9% растворе соли и в родниковой воде одинаковая (3 см).

Выводы по всем этапам работы:

1.  Результаты исследований по определению влияния водных растворов  различных концентраций на всхожесть семян кресс-салата показали, что 5% раствор сахара снизил всхожесть семян кресс-салата на 82 %, а  растворы соли на  100 %.

2. При высоких концентрациях (5%) растворов соли и сахара на салфетках и в самих чашках Петри образовался налет - кристаллы. Это говорит о перенасыщении растворов, что пагубно влияет на всхожесть семян.

 3. Результаты по изучению влияния водных растворов различных концентраций на отрастание  корней репчатого лука показали, что отрастания не наблюдали только  в  5% растворе соли. Количество и длина корешков при отрастании корней луковицы репчатого лука зависело от вида раствора и его концентрации, лучше всего корни отрастали  в дистиллированной воде, в ней  помимо корней у лука  выросли листья.

4. Родниковая вода не является благотворно влияющим раствором для развития растений, что говорит о наличии примесей, тормозящих рост.

Таким образом, несмотря на рекомендации огородников и садоводов, я считаю, что подкармливать растения растворами соли и сахара, особенно высоких концентраций, просто недопустимо.         

                                                       III. Заключение

Хотя соль играет большую роль в обменных процессах живых организмов, необходима человеку, так как является универсальным лечебным средством, но на растения она влияет пагубно, особенно в высоких концентрациях. Раствор глюкозы поддерживает организм больного человека, а для растений оказался ненужным и даже вредным. Снижение всхожести семян при воздействии на них высоких концентраций растворов сахара и соли говорит об их отрицательном влиянии на живые организмы. Результаты воздействия родниковой воды на рост растений может заставить задуматься нас: а как же тогда влияет она на организм человека? Может насыщение различными микроэлементами, солями тяжелых металлов, бактериями и прочими вредными примесями также тормозит все процессы в организме человека, как и в растениях? Гипотеза, выдвинутая мною, подтвердилась. Появление и интенсивность роста живых организмов напрямую зависит от концентрации и вида водных растворов.

.

Литература

1.Аликберова Л.Ю. - Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей, родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.

2.Кетова Н.Ю. - 1 сентября. Химия. /Газета №7,  2010.

3.Крицман В.А. -Энциклопедический словарь юного химика/ сост. В.А.Крицман, В.В.Спанцо. – М., 1982.

4.Модера А.Г.- Опыты без взрывов/ сост. А.Г.Модера, А.Б.Пятикоп. – М., 2000.

5.Семя растения /  // Сафлор — Соан. — М. : Советская энциклопедия, 1976.

 6.Усенбаева Б.А., Бозшатаева Г.Т., Оспанова Г.С., Турабаева Г.К. Влияние различных концентрации соли на всхожесть семян зерновых.культур// Международный журнал экспериментального образования. – № 3-1, 2015. –С. 65-67;

7.Якушкина Н. И. - Физиология растений: учебник для студентов вузов, обучающихся по    специальности 032400 «Биология» /  Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. – М.: Гуманитар. изд. Центр          ВЛАДОС, 2005. – С.83

8.http://fb.ru/article/159295/saharoza---eto-sostav-saharozyi

9.https://lor.guru/preparaty/siropy/fizrastvor/fizrastvor-natriya-hlorid-universalnoe-lechebnoe-sredstvo.html

10.http://morehealthy.ru/material/lechenie-solevym-rastvorom-effektivnost-i-sposoby-primeneniya-2991.html

11.http://otravlenie103.ru/poleznye-retsepty-i-preparaty/kapelnitsa-s-glyukozoj-dlya-chego

12.https://ru.wikipedia.org/wiki

Приложение 1 Таблица 2. Всхожесть семян кресс-салата в растворах соли и сахара разной концентрации.

Культура	№	Варианты	Количество  проросших семян в течение 7 дней	Всхожесть, %
Кресс-салат	№1	Р-р соли(NaCl), 0,9%	0	0
	№ 2	Р-р соли(NaCl),   5 %	0	0
	№3	Р-р сахара, 5%	9	18
	№4	Вода родниковая	50	100
	№5	Вода дистиллирован ная Контроль	50	100
	№6	Р-р сахара 0,9%	47	94

Таблица 3. Изменение длины корневой системы лука в динамике (см).

№	Раствор для прорастания	Промеры длины  корней лука по дням в см.												Динамика роста корней  лука в  %
		11	22	33	44	55	6	77	88	99	110	111	112
1	0, 9 р-р соли	0	0	0,5	1	1,5	1,5	2	2,3	2,5	2,6	3	3	55
2	5% р-р соли	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	5% р-р сахара	0	0	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	27
4	Родниковая вода	0	1	1,5	1,5	1,5	2	2	2,5	2,8	3	3	3	55
5	Контроль: Дистиллированная вода	0	1	1,5	2	3, 6	3, 7	4	4,5	5	5	5,5	5,5	100
6	0,9% р-р сахара	0	0	0, 3	0,5	0,5	0,5	0, 5	0,8	1	1	1	1	18

Этап №1 Приготовление растворов и отбор семян кресс-салата
Этап №2 Обработка семян растворами
Этап №3 Результаты на второй день
Этап №4 Результаты на третий день
Этап №5 Результаты на пятый день
Этап №6 Результаты на седьмой день по завершении эксперимента

Приложение 2

Таблица 4.  Отрастание корней  лука в растворах соли и сахара разной концентрации.

Культура	Варианты	Количество корешков на луковицах репчатого лука	Мощность корневой системы репчатого лука %
Репчатый лук	0, 9 р-р соли	18	26%
	5% р-р соли	0	0%
	5% р-р сахара	26	39%
	Родниковая вода	47	71%
	Контроль: Дистиллированная вода	66	100%
	0,9% р-р сахара	38	58%

Таблица 5.  Отрастание листьев  лука в водных растворах  разной концентрации.

Культура	Варианты	Количество листьев на луковицах репчатого лука	Длина листьев репчатого лука см.
Репчатый лук	0, 9 р-р соли	3	1
	5% р-р соли	0	0
	5% р-р сахара	3	1
	Родниковая вода	6	4
	0,9% р-р сахара	4	1
	Контроль: Дистиллированная вода	7	11

Этап №1 Приготовление растворов и отбор луковиц
Этап №2 Результаты на третий день
Этап №3 Результаты на пятый день
Этап №4 Результаты по завершении эксперимента