Исследовательская работа «Тайны листьев» (направление «Наука о природе»)

  1.  Введение

                                                           В золотой карете, что с конём игривым,

                                                           Проскакала осень по лесам и нивам.

                                                           Добрая волшебница всё переиначила,

                                                           Ярко – жёлтым цветом землю разукрасила.

            Природа как фокусник: за ней нужен глаз да глаз. Мне очень интересно на прогулке, наблюдать за жучками, смотреть на воду, рассматривать красивый цветок, восхищаться полетом птиц. Я хочу узнавать окружающий мир, находить ответы на возникающие вопросы.

 «Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться».  (Леонардо да Винчи)

             Я по предмету окружающий мир имею хорошие отметки. На уроках нам очень много интересного и нового дают.

            Еще в детском саду меня всегда привлекали красивые осенние листья, если посмотреть  на  рябину, мы увидим на одном дереве и желтые и красные листочки. Тогда я и правда думала, что осень – это художник, который красками раскрашивает деревья, но когда я подросла! Понимаю! Что это не так,  и эти тайны листьев  решила  разгадать.

       Для разрешения моих вопросов: почему именно осенью листья начинают менять окраску, куда деваются зеленые переливы лета, я обратилась к учителю Козловой Н. М.. Она  предложила провести исследования и самой ответить на эти вопросы. С моей исследовательской работой «Тайны листьев» я хочу поделиться.

  Объектом нашего  исследования являются осенние деревья около школы.

  Предмет исследования: осенние листья разных деревьев.

 Цель исследования:  узнать,  почему листья осенью изменяют окраску

                                         и опадают?

Наши задачи:  - выяснить значение листа в жизни растения;

                            - изучить строение листа;

                           - изучить причины  изменения окраски  листьев  осенью;

                           - изучить причины листопада;

   Гипотеза:

- основное назначение листьев – в клетках листа с помощью хлорофилла происходят важнейшие превращения воды и углекислого газа в сахар и крахмал,  при этом листья выделяют кислород;

- в листьях содержатся красящие вещества;

- на окраску листьев влияет нехватка тепла и света;

- листопад – это биологическое явление, не зависящее от осеннего ненастья.      

        Для осуществления исследования по данной теме мы пользовались следующими методами:

- исследовательский;

- практический;

- сбор и анализ разных источников информации;

- анкетирование одноклассников;

- изучение литературы по теме исследования;

- поиск информации в Интернете.

Практическая значимость:

           - использование материала на уроках окружающего мира, на

             занятиях внеурочной деятельности «Я познаю мир» ;

           - создание слайдовой презентации для широкого использования;  

           - оформление творческих работ из листьев.

     Этапы работы:

1.        Подготовка к исследованию.

2.        Проведение исследования.

•        Анкетирование одноклассников.

•         Экскурсия в  природу.

•        Экскурсия в детскую библиотеку.

•        Проведение опытов и наблюдений.

 3.  Оформление  исследовательской работы.

 4.  Подготовка и защита работы.            

    2.Основная часть. Основное назначение листьев.

2.1.        Анкетирование  одноклассников.

В начале исследования Наталья  Михайловна посоветовала мне провести анкетирование своих  одноклассников, чтобы выяснить, знают ли они, зачем дереву листья, почему листья осенью меняют свой цвет и опадают.  

Результаты были следующие: на вопрос, зачем дереву листья, среди одноклассников правильно ответили только 15% учащихся,

На вопрос, почему листья меняют свой цвет, смогли правильно ответить одноклассники   25%,  

Почему листья осенью опадают,  правильно ответили  одноклассники  25%

    Анализируя результаты анкетирования, мы выяснили, что большинство учащихся не знают причины изменения цвета осенних листьев и причины их опадания.

           Мы решили провести исследования и опыты для выяснения этих причин.

2.2.        Основное назначение листьев.

 Зачем дереву листья? Предположим, что листья нужны

 только для красоты.

 Чтобы ответить на этот вопрос,  я  обратилась к энциклопедической и справочной литературе, а так же к материалам интернета.

           Пролистав несколько сайтов, я выяснили, что всё, оказывается,  очень просто – листья деревьев вырабатывают сок, он называется живицей или сахарозой, питающий само дерево и участвующий в созревании плодов. Живица производится при помощи содержащегося в листьях зелёного клейкого вещества, хлорофилла.

          Листья вырабатывают питательные вещества только при солнечном свете, забирая из воздуха углекислый газ, а из земли по корневой системе дерева воду. При этом в листве происходит химический процесс  - фотосинтез, во время которого листья вырабатывают кислород, очень необходимый всем живущим на Земле. Именно поэтому деревья называют «лёгкими планеты».

            Вывод: наша  первая гипотеза не подтвердилась. Наука доказала, что без зеленого листа не только не может жить растение, но и не было бы вообще жизни на Земле. Оказалось, что в клетках листа с помощью хлорофилла происходят важнейшие превращения воды и углекислого газа в сахар и крахмал. При этом листья выделяют кислород, которым дышит все живое. Известный русский ученый К.А.Тимирязев,  называл зеленый лист великой фабрикой жизни.

2.3. Наблюдения в ходе экскурсии в природу

Осень – чудесное время года, когда можно побродить по осенним перелескам, послушать, как шуршат листья под ногами, понаблюдать за осенними изменениями в природе, собрать букеты из опавших листьев, полюбоваться жёлтыми, оранжевыми, багряными и даже лиловыми красками.                                

Объектом наблюдения выбрала деревья, растущие на территории нашей школы и около моего дома. Здесь растут березы, тополь, рябина, осина, яблони, сирень, ясень.

Первая цель наблюдения: узнать сроки изменения окраски листьев на этих деревьях. Записав все в таблицу, я сделала  вывод: сроки изменения окраски листьев у деревьев разные:

1.Самыми первыми начали желтеть листья березы и тополя. А листья рябины начали краснеть. Листья яблони стали коричневыми.

2. Листья сирени не меняют цвет.

 Я решила  изучить, как устроен лист, рассмотреть его под микроскопом. Я решила, что строение листа приблизит меня к открытию тайны расцветки листьев.

Лист состоит из двух частей: листовой пластинки  и черешка. На листовой пластинке очень хорошо видны, особенно с нижней стороны, жилки. Жилки – это сосуды, по которым движется вода, питательные вещества.

Для рассматривания пигментного состава листа я выбрала  лист клена.

Цель: рассмотреть лист клена и определить, пигмент какого цвета находится в большем количестве, сравнить зеленый лист с осенним листом.

Я открыла, что в каждом листике полным-полно каких-то зерен. Причем в зеленом листе были только зеленые зернышки, а в желтом- и зеленые , и желтые. И желтых зернышек в осеннем листе гораздо больше, чем зеленых.

- Что это за зернышки? Зачем они нужны листу? Многое было непонятно. И я решила обратиться за помощью к научным источникам. Вот что я узнала  из энциклопедии.

В каждом листике полным-полно чудесных зерен. Это хлорофилл. Эти зерна готовят дереву пищу. Хлорофилл- это как будто крошечная кухня внутри каждого листочка! Она помогает превратить солнечный свет и воду в питание для растения. Упадет на зеленый лист солнечный луч - и «фабрика» начинает превращение воды и углекислого газа в крахмал и сахар. Нет света – и замирает работа в зернах хлорофилла. Летом листья имеют зеленый цвет из-за большого количества хлорофилла.

2. 4. Исследование.

 Опыт № 1, раскрывающий  причины изменения окраски листьев.

доказать, что хлорофилл вырабатывается на свету?

     Но почему же именно осенью листья меняют свой цвет?

     Предположим, что листья осенью желтеют  от заморозков.  Но, понаблюдав за деревьями, я обратила  внимание, что листья деревьев осенью начинают желтеть  задолго до первых холодов. Моя  гипотеза не подтвердилась.  Тогда я выдвинула  следующую   гипотезу: предположим, что осенью становится холоднее, дни короче,  а ночи длиннее. Может,  нехватка тепла и света влияет на окраску листьев?  

 Для подтверждения этой гипотезы я обратилась к учителю биологии Козловой В. В., она предложила провести следующий опыт.  Комнатное растение на три дня поставить  в темное место, затем достать и прикрепить скотчем к необорванному листу, вырезанную из  плотной черной бумаги фигуру, оставить  на подоконнике.

       Результат: через 10 дней мы увидели  «фотографию» на зелёном листочке. В том месте, где была черная бумага, и, естественно, туда  не поступал свет, лист стал жёлтым.

      Чтобы убедиться в своих выводах, я проделала этот опыт ещё раз. Результат оказался тот же.

   Вывод: этот опыт доказывает, что при нехватке света, не происходит фотосинтеза. Хлорофилл разрушается,  и с его исчезновением становятся видимыми другие «красящие» пигменты, которые придают листьям жёлтую и оранжевую окраску. Наша гипотеза подтвердилась.

Опыт № 2, подтверждающий  наличие в листьях растений  цветных  зерен.

         В результате  опытов я так же выяснила, что, оказывается, хлорофилл – не единственное красящее начало в тканях растений.

       Для подтверждения  я взяла  зелёный лист, измельчила ножницами в ступку, залила крепким спиртом, пестиком растерла

Результат:  лист начал бледнеть, а спирт, напротив, быстро позеленел.

 Вывод:  цветные зерна  растворяется в спирте.

       При рассматривании спиртовой вытяжки я обнаружил, что в проходящем свете она выглядит изумрудно-зелёной, а в отражённом отсвечивает  желтоватым оттенком.

  Вывод: вместе с хлорофиллом в спирт переходят и жёлтые пигменты – каратиноиды.

Опыт № 3, подтверждающий  наличие в листьях растений  каротиноидов

    Чтобы отделить хлорофилл от других красящих пигментов, в вытяжку я добавила немного бензина, так как от учителя узнала, что бензин легче спирта, летом иногда можно наблюдать, что на поверхности луж плавают  радужные пятна  - это бензин.

      Взболтав смесь, через некоторое время я увидела результат:  бензин всплывает наверх, а спирт остаётся внизу, бензин имеет изумрудную окраску, а спирт золотисто-жёлтый цвет.

       Вывод: хлорофилл обладает большей растворимостью в бензине, чем в спирте. Этот опыт ещё раз доказывает, что в листьях растений  содержатся кроме хлорофилла и другие красящие вещества – каратиноиды.    

 Листопад. Происхождение листопада.

- А почему листья опадают? Как происходит листопад? Нужен ли он дереву? Это еще тайны, которые я хотела разгадать.

Я пронаблюдала за веточками, с которых слетели листочки. Остается ли ранка в том месте, где висел листик? Выяснила – нет, в том месте только почка. Причем, эта почка плотно закрыта и сверху покрыта коричневыми чешуйками. Значит, по мере того как дни становились короче, уменьшалось количество солнечного света, деревья понемногу готовились к зиме: образовали почки, чешуйки. Для чего?

В результате проведённых мною исследований , изучения различной литературы,  я пришла к выводу, что существует  несколько причин осеннего листопада:  

     1.Листопад является защитой лиственных растений от неблагоприятных условий. Дело в том, что листья испаряют значительное количество влаги. С наступлением холодов, почва сильно охлаждается, а с ней вместе и вода, находящаяся в ней. Холодную воду корни растений всасывать не могут. Не будь листопада, дерево погибло бы от засухи.

     2.  Сбрасывая листву, деревья  тем самым предохраняют себя от механических повреждений под тяжестью снега.

    3.        В жизни деревьев листопад  играет еще и другую роль. Он способствует удалению отбросов, различных минеральных солей,  большое  количество которых скапливается в листьях под осень и становится вредным для растения, поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для его нормальной жизнедеятельности.

     Эти факты указывают, что листопад зависит не только от внешних, но и от внутренних причин, т. е. становится необходимым в результате жизнедеятельности самого растения.

   Я нашла ответ на вопрос о том, как лист отделяется осенью от веточки дерева, узнала, что листопад -  это биологическое     явление, обусловленное жизнедеятельностью растения. Сигналом к началу листопада является не падение температуры, а изменение продолжительности светового дня - самый верный и неизменный признак наступления осени.

Заключение

 В результате проведённого исследования наши гипотезы подтвердились, мы выяснили:

- основное назначение листьев – в клетках листа с помощью хлорофилла происходят важнейшие превращения воды и углекислого газа в сахар и крахмал,  при этом листья выделяют кислород ;

- в листьях содержится хлорофилл, придающий им зелёную окраску;

- при нехватке света не происходит фотосинтеза, разрушается хлорофилл;

- в листьях содержатся красящие вещества – каратиноиды;

- листопад – это биологическое явление, не зависящее от осеннего  

  ненастья.

 На экскурсии вместе с одноклассниками собрали много  осенних листьев, составили из них гербарий  для использования его на уроках окружающего мира и для внеурочных занятий  «Я  познаю мир».

         В классе провели конкурс на лучшую творческую работу из опавших листьев. Лучшие работы оформили в папку для дальнейшего использования на уроках технологии.

         С мамой  сделали подборку фотографий из Интернета на тему «Осени краса!» для дальнейшего использования на уроках изобразительного искусства.

 С результатами открытий я  познакомила   своих одноклассников и готова поделиться со всеми желающими.

5.         Используемая литература:

1.        Багрова Л.А., Хинн О.Г. Я познаю мир. Растения. // Энциклопедия для детей. – М.: ООО «Издательство АСТ - ЛТД». – 1997 г.

2.        Володин В.А. Экология. // Энциклопедия для детей. – М.: «Аванта».

-2003 г.

3.        Лемеза Н.А.  Более 200 вопросов и ответов. – М.: «Айрис». – 2007 г.

4.         Малафеева Н.Н.  //Энциклопедия дошкольника. – М.: ООО «Издательство АСТ – ЛТД». – 1997 г.

5.        Ресурсы  сети Интернет:

http://www.1september.ru/

http://plant.geoman/ru/sitemap/

http://www/u-center.info

http://www.school.edu.ru/