Назовите факторы среды оказывающие влияние на рост и развитие растений

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 18.09.2024

Летом, отдыхая у бабушки в деревне, я помогал ей ухаживать за растениями на огороде. Заметил, что не все растения развиваются одинаково. И я задумался: какие же факторы влияют на развитие растений. (Фото 1)

Узнать какое влияние на рост растений оказывает свет, тепло и влага.

- выявить необходимые условия для прорастания семян и нормального развития растений;

- исследовать влияния света, тепла, воздуха и воды на процесс проращивания семян растений

- закрепить знания о строении растений;

- учиться наблюдать, сравнивать, фиксировать результаты, делать выводы;

- учиться сажать и ухаживать за растениями.

- учиться добывать знания самостоятельно в Интернете, книгах, при общении со старшими;

Объект исследования: семена бобов

Предмет исследования: влияние на развитие бобов различных факторов

Гипотеза: я думаю, что прорастание семян и развитие растений зависит от различных условий среды.

теоретические исследования (анализ научной литературы)

проведение опытов по выращиванию растений

Актуальность и практическая значимость работы:

С каждым годом все меньше детей, которые заинтересованы чтением книг, предпочитают брать готовые знания со страничек Интернета.

Мое исследование – это попытка привлечь внимание моих сверстников к науке изучающей растения – ботанике.

Материалы могут быть использованы на уроках

Новизна и специфичность работы заключается в том, что в ней использованы результаты опытов, проведенные мною.

Энциклопедия А.Уиллис «Я познаю мир

Боб – самое известное растение, настоящий царь огорода. Родиной боба считается Южная Америка.

В Европу боб была завезён в середине XVI века.

Лучше всего растение растёт в районах с теплым климатом.

Боб содержит много ценных витаминов и питательных веществ.

Сначала выясним, как устроено растение. У растения есть корень, стебель, листья, цветки, а затем и плоды.

Стебель служит опорой для цветов и листьев растений и подставляет их солнечным лучам. Стебель связывает части растения друг с другом c помощью сосудов. По сосудам поднимается вода и минеральные вещества необходимые для роста и развития всего растения.

Листья – это солнечные батареи. Они улавливают свет.

Корень служит якорем для стебля, укрепляя его, и всасывает из почвы воду и растворенные в ней вещества.

Цветок – орган размножения.

Рассмотрим развитие растений в различных условиях произрастания на примере бобов. Я провел 4 опыта. Для этого, положил 3семени боба на мокрую тряпочку, а 1 на сухую. (Фото 2, 3), (Таблица №1)

Через 5 дней у бобов, которые имели доступ к воде, потрескалась кожица и появились ростки. (Фото 4)

Боб, который лежал на сухой тряпочке, не пророс. (Фото 5)

Я посадил три пророщенных боба и один непророщенный боб в грунт в четыре баночки.(Фото 6, 7)

Полил №1, №3, №4, №2 не поливал, и поставил для прорастания.

1 опыт: баночка (№1) стоит в светлом тёплом месте;

2 опыт : баночка (№2)стоит в светлом и тёплом месте, без полива;

3 опыт: баночка (№3)стоит в тёмном месте;

4 опыт: баночка (№4)стоит в холодном месте.

Опыт 1 . Условия: свет, вода и тепло

Через несколько дней семена боба набухли и появился корешок (Фото 8). Он закрепляется в почве и поглощает влагу, что дает начало росту растения (Фото 9).

Затем растет стебель и появляются листья (Фото 10). Далее идет активный рост и развитие растения (Фото 11).

Вывод: для роста и развития растения необходим свет, тепло, влага.

Опыт 2. Условия: нет полива

Во второй баночке, которую я оставил без полива, боб не набух и не пророс.(Фото 12)

Вывод: если растение не поливать, оно расти не будет и погибнет.

Опыт 3. Условие: нет света

В третьей баночке, которую поставили в тёмное место, семена боба набухли и появился корень Он закрепляется за почву и даёт рост растению. (Фото 13)

Через несколько дней увидел рост стебля и листьев. (Фото 14)

Стебли и листья желтые. (Фото 15)

Спустя некоторое время я увидел, как вытянулись стебли растения. Их длина до 40 см. Стебли и листья растения, желтые и выглядят больными. (Фото 16)

Вывод: если растение поместить в темное место, то оно теряет зеленый цвет, болеет и погибает.

Опыт 4. Условия: нет тепла

В третьей баночке, которую поставили в холодное место, семена боба набухли, проросли на 11 день после посадки. (Фото 17, 18)

Прошёл ровно месяц, растение выросло на два сантиметра от земли, побег светло-зелёного цвета. (Фото 19)

Вывод: если семена поместить в холодное место, то их всхожесть ухудшается, а сами растения в холоде могут погибнуть.

Таким образом, на основании проведенных опытов, наша гипотеза подтвердилась. Действительно, растения – это живые организмы, которым для полноценного развития требуется тепло, свет, вода.

В ходе исследования я научился самостоятельно ухаживать за растениями, находить учебный материала с помощью Интернет ресурсов и энциклопедической литературы, учебника, опытным путём приобретать учебные знания о строении и развитии растений. (Фото 20)

Научился вести наблюдения и фиксировать результаты, сравнивать, анализировать, делать выводы, докладывать о своих удачах и неудачах, советоваться со взрослыми.

В дальнейшем я хочу узнать, какая необходима пища для роста растений и откуда они ее получают.

Корнем называют подземный орган растения, особенностями которого являются непрерывный рост и способность к ветвлению. Основной функцией корня является поглощение влаги и питательных веществ, находящихся в почве, которые необходимы для питания растения.
Глубина, которой способен достичь корень, степень его ветвления, его форма зависят как от различных внешних факторов, так и от типа корневой системы, который присущ определенному виду растений.

Строение корня

Каждый корень подразделяется на несколько частей:

зона проведения;
зона всасывания;
зона роста;
зона деления;
корневой чехлик, которым заканчивается зона деления и который служит для оберегантя корня от повреждений в процессе роста.

Основные виды корней

В зависимости от своего происхождения корни подразделяются на:

главный корень, который образуется из зародышевого корешка;
придаточные корни, которые вырастают из надземных частей растения;
боковые корни, которые являются ответвлениями главного корня.

Все разнообразие корней растения в совокупности называется корневой системой.

Корневые системы

В соответствии с тем, как развиваются главный, боковые и придаточные корни, различают такие типы корневых систем:

Стержневая система, при которой наиболее развитым является главный корень, а боковые и придаточные малоразвиты и поэтому форма корня кажется удлиненной.
Мочковатая система, при которой придаточные и боковые корни хорошо развиты, в то время, как главный корень не выделяется среди них и создается впечатление, что главного корня вообще нет.
Смешанная система, при которой главный корень является наиболее развитым, но придаточные и боковые корни тоже хорошо развиты.

Также в зависимости от распределения корней в почве, различают глубинный, поверхностный и универсальный типы корневых систем.

Рост и развитие корневых систем

Факторы, влияющие на рост и развитие корневой системы:

плодородие почвы;
влажность почвы;
температура почвы;
воздухопроницаемость почвы;
состояние надземной части растения;
экология;
механические повреждения корней.

На рост и развитие корневой системы растения могут влиять целый ряд факторов. В зависимости от среды, куда попало данное растение, корень, как и все его другие органы, будет стараться чтобы растение успешно жило развивалось и размножалось. Если почва бедна влагой, корень будет прорастать как можно глубже, если почвенный покров скуден - то будет прорастать в ширь. Если почва, наоборот, плодородная, то корень будет хорошо развитым и сильным. Кроме состава почвы ( минерального и водного), на развитие и рост корня влияет климат, количество солнечного света.

Внешние условия оказывают на рост как прямое, так и косвенное влияние. Последнее связано с тем, что скорость роста зависит от интенсивности всех остальных физиологических процессов, воздушного и корневого питания, снабжения водой, напряженности процессов обмена веществ и энергии. В этой связи влияние внешних условий может сказаться на интенсивности роста через изменение любого из указанных процессов. При этом далеко не всегда причины того или иного влияния можно с достаточной точностью установить, поскольку в естественной обстановке влияние отдельных факторов тесно взаимосвязано.

Температура.

Рост растений возможен в сравнительно широких температурных границах. Растения ранневесенней флоры растут при температуре даже несколько ниже 0°С. Есть растения, для которых верхняя температурная граница роста несколько превышает 50°С. Для каждого вида растения в зависимости от его особенностей и, главным образом, от географического происхождения характерны определенные температурные границы, в которых возможно протекание ростовых процессов. Различают три кардинальные температурные точки: минимальная температура, при которой рост только начинается, оптимальная — наиболее благоприятная для ростовых процессов, и максимальная, при которой рост прекращается. Данные таблицы 7 показывают, что растения сильнее всего различаются по минимальной температуре, при которой рост начинается. Оптимальные и особенно максимальные температуры для роста различных культур очень близки. С повышением температуры от минимальной до оптимальной скорость роста резко возрастает. В области более низких температур наблюдается более быстрый подъем темпов роста при повышении температуры. Сказанное хорошо видно из данных по изменению температурного коэффициента в разных интервалах температуры. Так, скорость роста проростков гороха при повышении температуры от 0 до 10°С возрастает в 9 раз, от 10 до 20°С — в 2,5 раза, а от 20 до 30°С — всего в 1,9 раза. Оптимальные температуры могут быть неодинаковыми для роста разных органов одного и того же растения. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем ниже по сравнению с надземными органами. Для роста боковых побегов оптимальная температура ниже по сравнению с ростом главного стебля.

Установлено, что растения интенсивнее растут в ночной период суток. Для роста многих растений благоприятной является сменная температура в течение суток — днем повышенная, а ночью пониженная. Это явление Ф. Вент назвал термопериодизмом. Явление термопериодизма хорошо проявляется на культуре томатов. Показано (Н.И. Якушкина), что пониженные ночные температуры ускоряют рост корневой системы и боковых побегов у растений. Такое влияние может быть объяснено тем, что при понижении температуры более активно работают ферменты, катализирующие распад крахмала на сахара. В листьях образуются растворимые транспортные формы углеводов, легко передвигающиеся к точкам роста корня и боковых побегов, благодаря чему их рост усиливается. Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Уменьшение содержания воды в почве приводит, естественно, и к уменьшению содержания ее в растении, а это, в свою очередь, резко тормозит процессы роста. Снижается деление клеток и особенно их рост растяжением. Для различных физиологических процессов нужна разная насыщенность водой. Наибольшая насыщенность водой требуется для процессов роста. Насыщенность клетки или ткани растений водой называют гидратурой, она выражается в процентах. За 100%-ную гидратуру принимается такая насыщенность, при которой данное тело находится в равновесии с атмосферой, имеющей 100%-ную относительную влажность. Рост клеток идет лишь в том случае, если гидратура не падает ниже 95%. Для того чтобы поддержать такую гидратуру, точки роста надземных органов растения защищены смыкающимися листочками с хорошо развитой кутикулой. Точки роста корня не имеют подобной защиты и поэтому требуют повышенной влажности почвы для своего роста.

Свет.

Изучение влияния отдельных участков спектра на перечисленные изменения (фотоморфогенез) показало, что чаще всего они вызываются при воздействии красного света с длиной волны около 660 нм. Для того чтобы свет оказал какое-либо физиологическое влияние, он должен быть поглощен каким-либо веществом. Таким веществом оказался пигмент фитохром. Было показано, что многие физиологические реакции, вызываемые облучением красным светом, можно снять при облучении дальним красным светом (длина волны около 730 нм). Эти исследования привели к заключению, что фитохром существует в двух формах, которые под влиянием облучения светом определенной длины волны могут переходить одна в другую. Фитохром, поглощающий красный свет, называют фитохром красный (Ф_к), а поглощающий дальний красный — фитохром дальний красный (Ф_дк). При поглощении красного света (660 нм) Ф_к переходит в Ф_дк, а при поглощении дальнего красного света (730 нм) Ф_дк переходит в Ф_к:

может и самопроизвольно распадаться. В темноте Ф_дк или необратимо разрушается, или под влиянием дальнего красного света превращается в Ф_к. В настоящее время показано, что взаимопревращение фитохромов идет не сразу, а через ряд промежуточных форм. Надо учитывать, что на протяжении большей части дня соотношение энергии красных и дальних красных лучей составляет 3:1. Это благоприятствует превращению Ф_к в Ф_дк (активная форма). Вместе с тем в вечерние и ночные часы преобладает дальний красный свет, в связи с чем равновесие фитохромной системы сдвигается в сторону преобладания Ф_к (неактивная форма). Надо учитывать также, что Ф_к более устойчив и может синтезироваться в клетке, тогда как Ф_дк легко разрушается. В связи со сказанным изменения в соотношении двух форм фитохрома можно представить в виде схемы. Обе формы фитохрома выделены из растений — это хромопротеиды с молекулярной массой около 120 кДа. Хромофорная часть (собственно пигмент) представляет собой вещество, близкое по структуре к фикобилинам (красным пигментам цианобактерий и красных водорослей), состоящим из четырех пиррольньгх группировок, соединенных в открытую цепочку. Ф_в представляет собой восстановленную форму Ф_к. Ф_к имеет голубую окраску, а Ф_дк — зелено-желтую. Кроме основных линий поглощения в красной и дальней красной части спектра, оба фитохрома поглощают еще коротковолновый свет: Ф_к— с длиной волны 370 нм, Ф_дк — 400 нм. Спектрофотометрические и иммунологические исследования показали, что высокое содержание фитохрома характерно для меристематических, а также этиолированных тканей.

Фитохромная система, по-видимому, очень древняя, так как она имеется даже у цианобактерий и у некоторых гетеротрофных организмов. Фитохромы можно обнаружить в различных органах растения. Физиологические проявления, которые регулируются фитохромной системой, можно отнести к фотоморфогенетическим. Основным критерием для этих реакций служит их обратимость (вызываются облучением красным светом и снимаются при облучении дальним красным светом). Особенности влияния красного и дальнего красного света видны при изучении прорастания светочувствительных семян.

Рассмотрение данных в таблице показывает, что благоприятное действие на прорастание красного света снимается облучением дальним красным. К реакциям, регулируемым фитохромной системой, относятся ингибирование роста стебля, открытие крючка гипокотиля, развертывание семядолей, дифференциация эпидермиса и устьиц, образование элементов ксилемы, ориентация хлоропластов, образование антоциана, прорастание светочувствительных семян, фотопериодическая реакция растения и др. Все процессы, регулируемые фитохромной системой, делят на два типа: 1) процессы, которые под влиянием освещения красным светом усиливаются (например, дифференциация эпидермиса, синтез антоциана, прорастание семян); 2) процессы, которые тормозятся (удлинение гипокотиля, рост стебля).

Механизм действия фитохрома до настоящего времени не известен. Активной формой фитохрома является Ф_дк, именно его образование, которое происходит под влиянием облучения красным светом, вызывает определенный физиологический эффект. Однако и Ф_да не весь участвует в реакциях, а лишь его определенная часть. Возможно, что эта активная часть Ф_дк связана с мембранами и определенным образом ориентирована в них. В этой связи представляют интерес данные немецкого физиолога В. Гаупта, согласно которым хлоропласты ориентируются под прямым углом по отношению к лучу красного света. При этом луч может быть диаметром всего 3 мк и прямо не попадать на хлоропласты. Из этого можно сделать вывод, что фитохром локализован по преимуществу в мембранах, при этом каждая форма фитохрома определенным образом ориентирована в мембранах. При освещении определенными лучами спектра эта ориентация меняется, что и вызывает изменение ориентации хлоропластов. Воздействие Ф_дк может проявляться быстро (минуты) и медленно (часы). В первом случае действие Ф_дк, по-видимому, связано с изменением свойств мембран. Имеется предположение, что в быстрых эффектах фитохрома играют роль сигнальные цепи. Накопление Фдк в мембранах влияет на их проницаемость, в частности для К + , что, в свою очередь, изменяет электрический потенциал и вызывает определенный биологический эффект, например, никтинастическое закрывание листьев. В случае более длительных эффектов предполагают, что фитохром вызывает активацию (дерепрессию) части генома (Т. Мор). Эта точка зрения подтверждается тем, что при добавлении ингибиторов синтеза белка и РНК действие красного света не проявляется. Есть данные, что фитохром регулирует транскрипцию многих генов, связанных с позеленением, а также ген ядра, кодирующий малые субъединицы РБФ карбоксилазы/оксигеназы и связанные с хлорофиллом белки. Показано также, что красный свет индуцирует образование ряда ферментов. Ответная реакция, вызываемая Ф_дк или его особой формой, зависит от состояния клетки или ткани, от ее компетентности. Под влиянием красного света активность таких фитогормонов, как гиббереллины и цитокинины, возрастает. Не исключено, что действие фитохрома на геном опосредовано фитогормонами. Как уже отмечалось, многие физиологические и морфологические изменения, индуцированные фитохромом, связаны с кратковременным освещением малой интенсивности 1 /₁₀₀ солнечного света в течение 1 мин — низкоэнергетическими реакциями (НЭР). Однако было показано, что, для того чтобы в растениях исчезли все признаки этиоляции и они приобрели нормальный вид, этого недостаточно. Таким образом, выяснилась необходимость более длительного и более интенсивного облучения. Было сделано заключение, что такие эффекты включают высокоэнергетические реакции (БЭР). Именно БЭР обеспечивают нормальный рост побегов. При этом оказалось, что спектр действия БЭР также несколько отличен. Наибольшее влияние оказывают не красные, а дальние красные (710—730 нм) и синие лучи. Что касается пигментов (фоторецепторов), которые ответственны за эти реакции, то для проявления действия дальнего красного света это тот же Ф. Фоторецептор для синего света окончательно не установлен, возможно, что это флавиновые соединения, например, флавинокаротиноиды. В последнее время действию синего света на растения уделяется большое внимание. Показано, что синий свет влияет на электрические и генетические процессы, изменяет метаболизм. Причем его действие отличается от эффектов красного света. Примерами процессов, регулируемых синим светом, являются фототропизм, биосинтез пигментов и др. Установлена стимуляция синим светом разрушения крахмала и биосинтеза малата в замыкающих клетках устьиц. Обогащение осмотически действующими веществами приводит к открытию устьиц. Синий свет влияет на устьичные движения также путем активации Н + -АТФазы плазмалеммы. Синий свет вызывает возникновение разности потенциалов, что влияет на поступление ионов. В случае стимулирования генов синий свет стимулирует транскрипцию и трансляцию и приводит к морфогенетическим эффектам. Рассматривая воздействие света, необходимо остановиться на влиянии круглосуточного освещения на процессы роста. Опыты по выращиванию растений при свете электрических ламп (светокультура) показали, что рост многих растений при круглосуточном освещении идет значительно интенсивнее, особенно при правильном подборе качества света, т. е. типа ламп (Б.С. Мошков). Так, при выращивании сеянцев древесных культур (дуб, сосна) на непрерывном освещении темпы их роста возрастают в 1,5—2 раза (В.М. Леман). Такие однолетние растения, как горох и фасоль, также характеризуются очень интенсивным ростом в условиях круглосуточного освещения. Однако существуют растения, на рост которых круглосуточное освещение оказывает отрицательное влияние. В некоторых случаях круглосуточное освещение вызывает явления, сходные с теми, которые обычно являются следствием недостатка света. Такие растения, как томаты, в условиях непрерывного освещения вытягиваются, листья становятся желтыми, хлорофилл разрушается. Это явление называют зеленой этиоляцией. Особенно вредное влияние круглосуточного освещения проявляется при высокой ночной температуре.

Снабжение кислородом.

Процессы роста требуют затрат энергии, источником которой служит процесс дыхания. В этой связи понятна необходимость кислорода. При снижении концентрации кислорода ниже 5% рост тормозится. Это происходит не только из-за нарушения энергетического баланса, но и в силу накопления продуктов анаэробного обмена (спирт, молочная кислота). Минеральное питание. Для нормального протекания ростовых процессов необходимо достаточное снабжение всеми необходимыми минеральными элементами. Особенно специфична роль снабжения растений азотом. Это связано не только с тем, что азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, но и с образованием двух основных групп гормонов, регулирующих ростовые процессы (ауксинов и цитокининов).

В этом уроке вы познакомитесь с экологией - наукой о живых существах и их взаимодействии с окружающей средой.

Мы подробно рассмотрим основные экологические факторы и их влияние на растения, а также расскажем, как растения приспосабливаются к недостатку или избытку тепла, света и влаги.

Также вы узнаете об основных экологических группах растений.

Воздействие абиотических факторов на растения

К абиотическим относятся факторы неживой природы, оказывающие влияние на рост и развитие растений.

Важнейшие абиотические факторы:

освещенность
температура
влажность
почвенный состав

Свет - первостепенный экологический фактор, от которого зависит возможность растений фотосинтезировать, а значит, расти и развиваться.

Количество света, которое попадает на листья растений, зависит от:

широты местности
времени года
времени суток
наличия облачности
засоренности атмосферы
топологического расположения (равнина или склон)

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Растения выработали приспособления к тому, чтобы поглощать больше света за счет мозаичного расположения листьев, даже в пределах одного растения.

Посмотрите на пример листовой мозаики у растений:

Одно и то же растение в разных условиях может выглядеть совершенно по-разному.

Например, у сосны, выросшей в лесу, длинный гладкий ствол и лишь небольшая облиственная крона на самом верху, тогда как у того же растения, выросшего на открытой местности, обычно короткий толстый ствол и пышная крона.

Ранние весенние травянистые растения используют период, пока на затеняющих их деревьях развивается листва, для накопления запаса питательных веществ, и в течение всего последующего сезона экономно его расходуют.

Растения по-разному приспособлены к колебаниям температуры окружающей среды.

Основной лимитирующий фактор развития растений в зоне умеренного климата - температура почвы.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Относительно высокие температуры вызывают усиленное развитие растений, в то же время многие подснежники отлично растут и цветут в условиях низких температур. Температуры ниже 0°C, как правило, вызывают необратимые изменения в клетках растений, приводящие к их гибели или отмиранию надземной части. Тем не менее морозоустойчивые растения способны полностью восстанавливаться после кратковременных заморозков и продолжать рост.

А подснежники способны цвести при низкой температуре и даже занесенные снегом!

Вода нужна растениям для обеспечения обмена веществ и протекания процесса фотосинтеза.

В разных регионах выпадает неодинаковое количество осадков.

В результате растения вырабатывают различные приспособления к обеспечению себя достаточным количеством воды:

развитая корневая система
накопление запасов воды в корневищах, луковицах и надземных органах
толстая кутикула, редукция и видоизменение листьев и т. д.

Толстые листья и корневища кактусов содержат запас влаги, делая возможным его рост в пустыне:

Кислотность почвы - еще один важный фактор, регулирующий возможность развития растений определенных видов.

Читайте также: