УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Выполнил: Алексеев Иван, ученик МБОУ «Гимназия 1» г.Салават обучающийся объединения «Эколого- экспедиционный отряд» МБОУ ДОД ДЭБС Руководитель: Аралбаева Л.С., педагог дополнительного образования МБОУ ДОД ДЭБС г. Салават Влияние pH среды на всхожесть, рост и развитие проростков

Актуальность работы Кислотность среды оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых. Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов тяжелых металлов - кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы живым организмам. Почвенные организмы более приспособлены к пониженным значениям рН почвенной влаги, но и они угнетаются возрастающей кислотностью, особенно азотфиксирующие бактерии и грибницы. Разрыхляющие почву дождевые черви могут жить в слабокислых почвах, в таких условиях они «нейтрализуют» почвенные кислоты с помощью выделяемой ими извести; в кислой почве дождевые черви погибают. Среди других нарушений, происходящих в почве вследствие ее подкисления, следует отметить нарушение процессов питания растений, разрушение их корневой системы. Почвенное подкисление считается одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северного полушария, причем этот фактор долгодействующий, который может проявиться через много лет после прекращения вредных кислотообразующих выбросов в атмосферу. Больше всего страдают елово-пихтовые и дубовые леса. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению листовой поверхности, процессов транспирации (испарение с поверхности листа) и фотосинтеза за счет разрушения хлорофилла (это воздействие можно определить зрительно по побурению листьев ). [2,3].

Реакция среды оказывает на растения различное по силе воздействие в зависимости от многих других факторов. Особенно чувствительны к реакции среды растения в первый период роста. Высокая кислотность отрицательно влияет на растения не только при низком содержании в почвенной среде кальция и ряда других ионов, но и при недостаточной освещенности в связи с ослаблением процесса фотосинтеза и недостатком ассимилятов для ряда метаболических процессов, в том числе и для обеспечения процесса поступления и вовлечения в обмен элементов минерального питания. Действие высокой кислотности среды усиливается многими другими отрицательными факторами. При увеличении кислотности почвенной среды повышается растворимость многих малорастворимых почвенных солей, а следовательно, и их доступность растениям. Следует отметить, что влияние кислотности на поглощение растениями элементов питания во многом определяется свойствами почвы. Так, снижение рН в почвах с высоким содержанием железа, алюминия и марганца приводит к увеличению их подвижности и накоплению в растениях в токсических концентрациях, что отрицательно сказывается на развитии растений и, следовательно, на поглощении ими других элементов питания. Известно также, что ионы Fe3+ и Аl3+ образуют труднорастворимые, недоступные для растений соединения с фосфором, молибденом и некоторыми другими элементами питания. Буферность почвы, т. е. ее способность противостоять изменению реакций среды, а также наличие кальция смягчают отрицательное воздействие на растения повышенной почвенной кислотности [3,4].

Гипотеза- мы предположили, что отклонения pH от нормы ухудшает рост и развитие растений

Цель работы: оценить влияние кислотности на прорастание семян, рост и развитие проростков.

Задачи: 1. Определить влияние кислотности среды на рост и развитие проростков 2. Выяснить приспособления возникающие у растений, живущих в условиях низких значений рН 3. Определить влияния кислотности среды на прорастание семян, рост и развитие проростков растений разных систематических групп

Большинство культурных растений и почвенных микроорганизмов лучше развивается при слабокислой или нейтральной реакции (pH 67): щелочная и излишне кислая реакции оказывают на них отрицательное действие. Различные растения по- разному относятся к реакции среды имеют неодинаковый интервал pH, благоприятный для их роста и развития, и обладают разной чувствительностью к отклонению реакции от оптимальной. Повышенная кислотность почвенного раствора ухудшает рост корней, отрицательно действует на физико-химическое состояние плазмы клеток корня, на их набухаемость и проницаемость, поэтому ухудшается использование растениями питательных веществ почвы и удобрений [2,5].

БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕКТИВ ИССЛЕДОВАНИЯ Кресс-салат (Lepidium sativum L.) – однолетнее пряное салатное растение семейства капустных. Кресс-салат однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян)

Пшеница (Triticum) родтравянистых, в основном однолетних, растений семейства Злаки, или Мятликовые (Poaceae), сорт Башкирская 26. Пшеница весьма требовательна к наличию в почве легкодоступных питательных веществ, что объясняется ее сравнительно коротким вегетационным периодом и пониженной усвояющей способностью корневой системы. Пшеница страдает от повышенной почвенной кислотности. Хорошие урожаи ее можно получить на почвах слабокислых и нейтральных (рН 6,0-7,5).родтравянистыходнолетних Злаки, или Мятликовые

Материалы и оборудование: семена растений разных систематических групп (кресс-салата, пшеницы) со всхожестью не менее 70%, чашки Петри, фильтровальная бумага, мерные пипетки, линейка, лимонная кислота, пищевая сода, лакмусовая бумага, колбочки

Методика исследования 1. Проверка всхожести семян. На дно чашек Петри настелить 2-3 слоя фильтровальной бумаги и разложить по 50 семян испытуемого растения. Фильтровальную бумагу в чашках увлажнить 5 мл водопроводной воды комнатной температуры. На поверхность семян настелить еще один слой фильтровальной бумаги, смоченной той же водой, чашки закрыть и поставить на проращивание при комнатной температуре. Через 7-10 дней подсчитайте количество проросших семян. Для опытов можно использовать семена со всхожестью не менее 70%. 2. Подготовка лабораторной посуды. Перед опытом лабораторную посуду (чашки Петри) тщательно помыть теплой водой с мылом. Тщательно ополаскивать проточной водой. Затем сушить и стерилизовать в духовке, предварительно завернув по несколько штук в газету.чашки Петри 3. Постановка эксперимента. На дно чашек Петри настелить 2-3 слоя фильтровальной бумаги и разложить по 50 семян одного растения. Фильтровальную бумагу в чашках увлажнить 5 мл воды или раствора. На поверхность семян настелить еще один слой фильтровальной бумаги, смоченной той же жидкостью, чашки закрыть и поставить на проращивание. 4. Снятие эксперимента. На 3-4 день оценивать энергию прорастания семян, которая характеризует дружность всходов семян.

Скорость прорастания семян pH1 день 3 день 5 день 8 день 10 день 12 день Кресс- салат Пшеница Проростки кресс-салата во всех пробах появлялись примерно с одинаковой скоростью. В пробах pH -7 появились все проростки, а в пробах pH 3 -4 и всхожесть семян низкая.

Всхожесть семян кислая среда Ph 3-4 нейтральная среда ph 7 щелочная среда ph проросш ие Не проросш ие проросш ие Не проросш ие проросш ие Не проросш ие Пшеница Кресс- салат В ходе исследования было выяснено, что с изменением показателя pH среды, меняется всхожесть семян, 100% всхожесть семян на нейтральной среде. Всхожесть семян кресс – салата низкая по сравнению с всхожестью семян пшеницы. Таким образом, установлено значительное влияние pH среды на всхожесть семян кресс-салата.

Средняя длина корня, мм

Средняя длина стебля, мм В ходе исследования было выявлено, что у проростков кресс-салата и пшеницы, выращенных на кислой и щелочной среде, наблюдалось достоверное уменьшение длины корневой системы и стебля по сравнению нейтральной среде.

Выводы 1. Исследования показали, что кислотность среды оказывает большое влияние на рост и развитие проростков. 2. Установлено значительное влияние pH среды на длину стебля и корня проростков кресс-салата и пшеницы. Адаптивная реакция кресс-салата и пшеницы проявляется в уменьшении длины корневой системы и стебля, что позволяет сократить поверхность взаимодействия с токсичными веществами. 3. В ходе исследования установлено значительное влияние pH среды на всхожесть семян кресс-салата, по сравнению с пшеницей

Список литературы 1. Дрожак Й. «Земля, люди, катастрофы.», Киев, Высшая школа, 1990 г 2. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Тяжелые металлы – защитные возможности почв и растений – урожай // химические элементы в системе почва – растение. – Новосибирск, – С Л.Хорват «Кислотный дождь», Москва, Стройиздат, 1990 г. 4. Л.Беттен «Погода в нашей жизни», Издательство «Мир», Москва, 1985 г. 5. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растених. –М.: Мир, Ю.А. Израэль «Экология и контроль состояния природной среды»

Посадка семян

Семена пшеницы

Проростки пшеницы на нейтральной среде

Проростки пшеницы выращенные в разных pH средах

Проростки кресс-салата