Исследовательская работа «Проводящая система растений»
проект по биологии (6 класс)

    Отдел по образованию администрации Верхнемамонского муниципального района Воронежской области

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Ольховатская средняя общеобразовательная школа

Верхнемамонского муниципального района

Воронежской области»

Районная  научно-практическая  конференция учащихся

Исследовательская работа

«Проводящая система растений»

Предмет: биология

Подготовил: ученица 6 класса

 Муконина Мария

Руководитель: Трубицына О.А.,

учитель биологии

Ольховатка 2023

Введение

Наш мир вокруг - это мир растений. Это травы, цветы и деревья.  Красота растений не может не удивить своим великолепием и разнообразием. В мире существует около 320 000 видов растений. И каждое из них изумляет нас своей красотой и неповторимыми особенностями. Цветы приветствуют нас в парках и лесах. С ранней весны мы радуемся их появлению. Восхищаемся первыми подснежниками, ландышами, одуванчиками и т.д..

 Равных по красоте им не найти.

А как красивы деревья! Стройные ели и могучие дубы, плакучие ивы и золотые клены. Никогда не встретишь одинаковых листочков, они всегда с разными прожилками. Растения - это ягоды на лугах и в лесах: земляника, черника, клюква. Ещё они дарят нам фрукты и овощи: яблоки, груши и арбузы. Красивы плоды на ветках в саду и дома на столе. Красивы и пшеничные зерна на полях, из которых потом делают муку и пекут хлеб.

         Всё это разнообразие -  это и есть такой удивительный, чудесный и необычайно полезный МИР растений! И порой  глядя на всё это великолепие люди даже не задумываются о том, какие сложные процессы происходят в самих растениях, для того что бы они могли не только порадовать нас необычайной красотой, но и  угостить прекрасными  дарами.

Актуальность работы

В наше время, когда на прилавках наших магазинов всё чаще и чаще встречаются так называемые «ненастоящие» овощи и фрукты многие садоводы и огородники  в большей степени стремятся вырастить свои  «домашние» лакомства. Но зачастую, не зная сложной структуры биологических процессов, происходящих в растении во время его роста, допускают непоправимые ошибки, приводящие даже к гибели растений. Поэтому считаем необходимым в своей работе уделить особое значение такому физиологическому процессу как – питание растений и применить полученые знания на практике.

         Гипотеза: предполагается, что для отлаженной работы всей проводящей системы и  «транспорта» необходимых растению веществ, нужна вода, поступающая из почвы; прекращение работы «нисходящего потока» в конечном итоге приводит к гибели растения.

Цель исследовательской работы: изучить механизмы передвижения воды и других веществ по растениям и применить полученные знания на практике.

Задачи:

 1. Изучить строение «транспортной системы» растений;

 2. Раскрыть особенности передвижения воды, минеральных и органических веществ в растении;

 3. Провести опыты, подтверждающий наличие транспортной системы растений;

 4.Сформировать представление о биологическом значении транспорта веществ для растения.

Методы исследования: работа с литературными и интернет  источниками, теоретический анализ, эмпирические методы (эксперимент, сравнение, наблюдение), аналитические (сравнение полученных данных), моделирование ситуации.

Теоретическая часть

Растениям, как и другим живым организмам, для своего развития необходимы питательные вещества. Питание растений существенно отличается от питания животных. Оно состоит из двух взаимосвязанных типов воздушного и почвенного.

Почвенное питание  - ещё его принято называть  минеральным или  корневым. Вода и минеральные соли поступают в организм растения  через корневые волоски. Число корневых волосков очень велико, что значительно увеличивает поверхность всасывания. Корневые волоски покрыты слизью и тесно соприкасаются с частичками почвы. Благодаря такому строению  и расположению эффект всасывания  сильно повышается. Из клетки корневого волоска вода  и растворенные в ней минеральные вещества поступает в соседние клетки, а затем  и в сосуды корня.  По ним, под давлением, поднимается  к другим органам растения, включая самые мелкие листочки. Этот поток обеспечивает проводящая ткань – КСИЛЕМА (его принято называть - Восходящим).

Кроме этого существенную роль играет второй тип питания -  Воздушный.

Из воздуха в листья поступает углекислый газ. В зеленых частицах листа -хлоропластах  на свету(!)  из углекислого газа и воды образуется кислород и органические вещества (глюкоза).  Кислород образовавшийся таким образом в процессе фотосинтеза выделяется в воздух, а органические вещества образовавшиеся при этом связываясь с водой разносятся к различным частям растений. Излишки их могут откладываться в корнях, плодах, семенах и т.д. Этот ток называют -  Нисходящим. Этот поток обеспечивают ситовидные трубки проводящей ткани – ФЛОЭМЫ.

Передвижение воды

Вода и растворенные в ней минеральные соли поступают в растение благодаря слаженной работе двух концевых двигателей: нагнетающего корневого и присасывающего листового.

Корневое давление

Силу, поднимающую воду вверх по сосудам, называют корневым давлением -  клетки корня выделяют минеральные и органические вещества в сосуды, что создает более высокое давление, чем в почвенном растворе, и последний начинает притягиваться в сосуды.

Транспирация

Работа присасывающего листового  двигателя заключается в транспирации - испарении воды с поверхности листа. Таким образом, место  для воды освобождается и это создает притягивающую силу для жидкости расположенной ниже, она притягивается наверх от самого корня.

Почвенное и воздушное питание  строго взаимосвязаны друг с другом. При помощи воды происходи доставка и обмен органических и неорганических веществ  внутри клеток растений. Если исключить один из видов питания, то растение может заболеть и впоследствии погибнуть.

Проводящие ткани являются одними из самых главных тканей растений (рис. 1). Подземная часть растения не может фотосинтезировать свет, а надземная имеет малое количество воды, поэтому в растении организовано два потока веществ, один следует от корней к надземным частям и доставляет воду и растворенные соли, а от надземных частей следует поток питательных веществ к подземной части растения. Потоки разделены по двум проводящим тканям. 

Рис. 1. Проводящие ткани

Воду и соли (почвенный раствор), ведет вверх древесина – ксилема (рис. 2). 

Рис. 2. Ксилема (древесина)

Клетки этой ткани мертвые, длинные, похожие на трубки. Внутри трубки имеют утолщения, расположены по спирали, для того чтобы сохранять форму (рис. 3). Выстраиваются клетки друг над другом длинными рядами от корней до верхушки растения.

Рис. 3. Трубка со схематическим изображением утолщения внутри нее

На границах клеток много пор для переноса воды. Один элемент ксилемы называется трахеида, а ряд из них – сосуд (рис. 4).

Рис. 4. Трахеида с порами. Сосуд

В результате эволюции у некоторых современных растений элементы ксилемы выглядят как бочонки, вместо пор у них отверстия (рис. 5), называющиеся членики сосуда. Ксилема расположена под корой.

Рис. 5. Членик сосуда

Вторая проводящая ткань доставляет питательные вещества к корням растения, называется она флоэма (рис. 6).

Рис. 6. Флоэма

Клетки флоэмы выстраиваются длинными цепочками, на границах клеток много пор для просачивания питательных веществ, имеющих название ситовидные клетки (рис. 7).

Рис. 7. Ситовидные клетки

Эти клетки не имеют ядра, но выживают без ядра за счет клеток-спутниц (рис. 8), которые не проводят питательные вещества.

Рис. 8. Расположение ситовидных клеток и клеток-спутниц с их ядрами

Работает клетка таким образом: цитоплазма находится в постоянном движении, циркулирует (рис. 9), сверху в ситовидную клетку просачивается питательное вещество, а цитоплазма переносит питательное вещество в нижнюю часть клетки, вещество просачивается в клетку ниже и так далее к корням растения. Флоэма располагается под корой.

Рис. 9. Движение цитоплазмы в ситовидной клетке

Образовательные ткани (меристемы)

Растение – это постоянно растущий организм в отличие от животных, возраст у основания ствола дерева может отличаться на десятки лет от возраста веточки на его верхушке. Эта динамика роста достигается с помощью образовательных тканей (рис. 10).

Рис. 10. Образовательные ткани под микроскопом (меристемы)

Функцией образовательных тканей является создание всех остальных тканей растения. Такие клетки, как ксилема или флоэма, когда-то были образовательной тканью. Клетки этой ткани постоянно делятся, из-за этого имеют небольшой размер, вместо одной центральной вакуоли в клетке много маленьких вакуолей для удобства деления (рис. 11). Когда клетка образовательной ткани прекращает деление и берет на себя функцию какой-либо клетки, маленькие вакуоли соединяются в одну большую центральную вакуоль.

Рис. 11. Клетка образовательной ткани

В растении эта ткань расположена на кончиках стеблей и кончиках корней (рис. 12).

Рис. 12. Схема расположения образовательных тканей

Работа ткани происходит так: на кончике ветки растения образовательная ткань отдает свои клетки для определенных функций, ветка растет, а ткань поднимается, выше продолжая деление и образовывая новые клетки. То же самое происходит в корнях. Образовательная ткань, поднимаясь выше в ветках или опускаясь ниже в корнях, оставляет не только клетки для других тканей, но и камбий (боковую образовательную ткань), который расположен тонким слоем вокруг стебля, над местом отхождения листа от ветки остается вставочная образовательная ткань, а ткань, которая находится в кончиках корней и стеблей, называется верхушечная (рис. 13). Эти ткани позволяют растению неограниченно расти.

Рис. 12. Схема расположения камбия, вставочной и верхушечной образовательных тканей

Механические Ткани

Механические ткани – прочные ткани, служащие растению опорой. Существует несколько механических тканей – колленхима и склеренхима. Клетки колленхимы длинные, вытянутые, имеют толстые прочные оболочки, а в некоторых местах тонкие для обмена веществ (рис. 13).

Рис. 13. Колленхима

Клетки склеренхимы толстые и прочные, в определенный момент развития стенка клетки утолщается и упрочняются настолько, что она погибает (рис. 14).

Рис. 14. Схема клетки склеренхимы

Такие каменистые клетки встречаются в косточках сливы, вишни, абрикосы и т. д. (рис. 15).

Рис. 15. Пример склеренхимы в плоде вишни

Колленхима расположена рядом с проводящими тканями.

Практическая часть

Для подтверждения полученных из литературных источников знаний мы решили провести соответствующие опыты.

Объект проведения – цветы спатифиллума Уоллиса

Время проведения – апрель 2023

Длительность проведения  - 24 часа

 Данным опытом мы докажем, что  вода не только поднимается с нисходящим током, но и переносит клеткам растений растворенные в ней вещества.

Мы взяли несколько сосудов с водой и для наглядности растворили в них пищевые красители. В эти сосуды мы поместили стебли с цветками от одного растения спатифиллума Уоллиса и оставили в хорошо освещенном месте на 24часа.

Этап 1. Приготовление красящего раствора

Этап 2. Окрашивание

Этап 3. Оценка результатов (спустя 24 часа)

Стоит отметить, что чем меньше прожилки листа, тем  больше в них скапливается красителя, и они окрашиваются более интенсивно.

Выводы

Таким образом, мы:

 1.Изучили строение проводящей системы растений и наглядно убедились, что у растений как и у других живых организмов существует проводящая система, осуществляющая обменные процессы и питание.

 2.Мы раскрыли особенности передвижения воды в растениях.Вода  поступает в растение через нисходящий ток (корневое питание) и переносит растворенные в ней вещества ко всем клеткам растения.

 3.Проведенные нами опыты подтверждают, что вода придает всем частям растения упругость и эластичность.

  Нарушение проводящей системы или создание неблагоприятных условий, может привести к гибели растений.

 4.Мы сформировали представление о биологическом значении проводящей системы. Зная особенности проводящей системы и принцип питания, можно влиять на внешний вид, урожайность и качество плодов  культурных растений.