3. 1. Водный режим растений………………………………………36

3. 2. Морфологические и анатомические особенности листьев калины………………………………………………………38

3. 3. Погодные условия в период проведения экспериментов……40

3. 4. Анализ полученных результатов………………………………46

ГЛАВА IV. Привлечение школьников к научной работе – один из  путей раскрытия творческого потенциала учителя…………………...50

4. 1. Проведение фенологических наблюдений……………………51

4. 2. Значение экскурсий в проведении научных исследований….53

4. 3. Постановка опытов и экспериментов………………………....56

4. 4. История пришкольных участков………………………………60

4. 5. Исследовательская деятельность школьников в работе кружков и факультативов.

4. 5. 1. Кружки………………………………………………………..67

4. 5. 2. Факультативы…………………………………………….…..69

4. 6. Развитие умений и навыков исследовательской деятельности учащихся при выполнении лабораторных работ………….…73

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………...95

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….96

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….97

ПРИЛОЖЕНИЕ………………………...………………………………………103

                                  ВВЕДЕНИЕ

Эволюционное развитие растительного мира определило генетические центры происхождения культурных растений. На протяжении 200 миллионов лет сформированы географические регионы произрастания определенных растительных сообществ, семейств, родов и видов растений.

Генетические центры происхождения культурных растений являются местом максимальной реализации потенциала продуктивности и адаптивности конкретных культур. Продвижение растений юга в более северные районы снижает их потенциальные возможности. Вместе с тем, плодовые растения северной зоны, в частности Европейско-азиатского генцентра, в процессе эволюции выработали высокую устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды, что обеспечивает стабильность их плодоношения.

Россия разместившись в Европейско-азиатском генцентре, получила в подарок свыше 40 дикорастущих плодовых, ягодных и орехоплодных пород растений. В условиях северной зоны эти растения на протяжении многих веков выработали высокий «дремлющий резерв» адаптации к природным катаклизмам, повторяющимся порой раз в десятки лет.

Тесная связь человека с окружающей средой, использование в пищу дикорастущих плодов и ягод служили основой профилактики устойчивости людей к различным заболеваниям. При болезни человек сам находил и потреблял лечебные плоды, ягоды, травы, пользуясь шестым чувством. Сама природа таким образом подсказала нам необходимость введения в культуру тех пищевых растений, продукция которых крайне необходима для здоровья; тех растений, которые, обладая высоким адаптивным потенциалом, обеспечивают стабильность получения лечебно-диетических продуктов питания.

Критически оценивая состояние российского садоводства в новых рыночных отношениях, при усилении импорта плодов с запада, востока, Африки и в связи с природными катаклизмами 1990, 1991, 1994 и 1995 г. г. можно видеть наиболее реальный путь к его сохранению и процветанию за счет изменения структуры природного сортимента: введение в культуру новых нетрадиционных садовых растений, не нуждающихся в «экологических убежищах» и дающих продукцию, конкурентно способную на мировом рынке.

Потребность введения в культуру новых видов растений связана с необходимостью повышения лечебно-диетических качеств продукции, поскольку дикорастущие пищевые растения не только не уступают своим культурным собратьям по содержанию физиологически активных веществ, но часто и превосходят их в этом отношении. Ресурсы дикорастущих пищевых растений в нашей стране огромны, но используются всего лишь на один процент их биологического урожая.

Лечебное значение дикорастущих ягодные и плодовых растений, как и всей продукции северного садоводства, хорошо раскрыто школой крупнейшего русского ученого-биохимика Л. И. Вигорова (1976). На важность создания садов лечебных культур указывал И. В. Мичурин, который писал: «Я обращаю внимание на возможность получить такие сорта, употребление которых будет способствовать излечению тех или иных человеческих болезней».

Богатейшим источником лечебных продуктов питания являются дикорастущие ягодные, плодовые и орехоплодные растения лесов России. В последнее десятилетие появилась опасность не только снижения естественных запасов, но и потери ценнейшего генетического материала – национального богатства страны. Путь к спасению этих богатств лежит через селекцию, введение в культуру новых нетрадиционных растений и создание лечебных садов. Первые успехи в этом плане получены в НИИС Сибири им. М. А. Лисавенко, где созданы первые в мире сорта облепихи, жимолости, калины. За рубежом успешно введены в культуру голубика, клюква (США), ирга (Канада), брусника, рябина (Германия), шиповник (Швеция).

Одной из важнейших лечебных садовых культур является калина. В народной медицине она известна с 14 века. И о лечебных достоинствах калины писали А. Т. Болотов (1725), врачи А. П. Нелюбин (1828) и          Ф. И. Иноземцев (1858).

Исследования ученых подтвердили факт целебных свойств калины. Плоды калины содержат гликозид – вибурнин, который действует успокаивающе на нервную систему и предупреждает кровоизлияние. В ней много сахаров (до 10 %), содержатся витамины С, Р, Е, каротин, красящие и дубильные вещества, органические кислоты, микроэлементы (железа до 5 мг %).

В связи с этим необходимо всестороннее изучение этой культуры: особенностей вегетации, фотосинтеза, урожайности, водного режима и т. д. в различных экологических условиях. Поэтому целью нашей работы было изучение водного режима калины в условиях агробиостанции МГПИ. Более глубоко мы изучали вопрос общего содержания воды в листьях калины. А задачами нашей работы были:

1) Изучить морфологические признаки сортов калины.

2) Изучить способность калины к произрастанию в условиях агробиостанции.

3) Изучить общее содержание воды в листьях сортов в разные вегетационные периоды.

4) Изучить возможности использования калины в качестве объекта изучения в средней школе.

Итоги нашей работы докладывались на научных студенческих конференциях в Мичуринском педагогическом институте (1998, 2001, 2002 г. г.).

       ГЛАВА I: СОСТОЯНИЕ И РОЛЬ ВОДЫ В РАСТЕНИИ

Значение воды для растений

О роли воды в живом организме древними учеными были высказаны умозрительные гипотезы. Усилия многих исследователей были направлены к выяснению практических вопросов, связанных с возделыванием сельскохозяйственных растений. Вода, очевидно, имела большое значение и в возникновении жизни на нашей планете.

По мнению многих ученых, жизнь возникла в водной среде. Вода имела важное значение в эволюции неорганических веществ, а затем органических соединений, так как она обладает высокой теплоемкостью, небольшие колебания температурного режима в окружающей среде не вызывают изменения ее температуры. Вода защищала сложные органические образования от прямого воздействие ультрафиолетовых лучей (солнечной радиации). Благодаря защитному действию воды могли сохраниться и эволюционировать сложные органические соединения.

Некоторые авторы (Фирсов) считают, что она участвовала и в эволюции первичной атмосферы Земли, так как переход последней от восстановленной к окислительной форме связан с наличием воды. В атмосфере Земли благодаря фотохимическому окислению воды, появляются свободный кислород и водород:

Н2О + Н2О à2 Н2 + О2

Под действием ультрафиолетового излучения осуществлялся синтез формальдегида из углекислого газа и молекулы водорода, при этом освобождался свободный кислород:

СО2 + Н2 àСНОН + О

Указанные процессы способствовали увеличению количества кислорода в первичной атмосфере.

Пять тысяч лет до нашей эры люди знали о роли воды в жизни растений, об этом свидетельствует то, что они сооружали водохранилища и строили оросительные системы для полива возделываемых растений для обеспечения их водой. Фалес Милетский (640 – 546 г. г. до н. э.) считал, что вода является первичным веществом Вселенной, что она первооснова всего.

Для выяснения питательной роли воды первые опыты проводились Ван-Гельмонтом. Он посадил ветку ивы (2,3 кг) в сухую землю (вес земли 90,7 кг) и поливал ее дождевой водой в течение пяти лет. При ликвидации опытов через 5 лет вес растения был 76,8 кг. , потеря веса земли составляла 56,6 г. , а прирост ветки 74,5 кг. . На основании этих опытов автор пришел к выводу, что растение питается водой (так как потеря веса земли небольшая).

Опыты Ван-Гельмонта были проверены Вудвордом, который растения (мяту) в одном варианте поливал дождевой водой в течение 77 дней, в другом варианте – вытяжкой, полученной из почвы. В первом варианте прироста мяты в весе не наблюдалось (исходный вес ее был 1,8 г. , а после опыта 1,12 г.). В Варианте, где растение поливалось почвенной вытяжкой, прирост составил 12,29 г. На основании своих опытов Вудворд отверг заключение Ван-Гельмонта о том, что растение питается (только) водой.

В живом организме вода выполняет разнообразные функции. Во-первых, она, являясь средой и растворителем, способствует распаду солей неорганических веществ, во-вторых, внешний облик растения, особенности морфологического, анатомического строения его, а также строения цитоплазмы ее субклеточных компонентов тесно связаны с наличием воды, в-третьих, она имеет важное значение в процессах метаболизма.

Внешний облик растения в значительной степени зависит от состояния клеточной оболочки, последнее связано с количеством воды в ней. При оптимальном содержании воды клеточная оболочка немного растянута, это состояние ее определяется тургорным давлением, направленным от центра к периферии, его можно рассматривать как давление протопласта на клеточную оболочку. Последняя обладает упругими свойствами, под действием тургорного давления растягивается, вследствие чего возникает противодавление, направленное от клеточной оболочки к центру клетки. Его называют радиальным давлением (или тургорным натяжением), по величине оно равно тургорному. Тургорное давление влияет на форму листа, на внешний облик растения. При недостатке воды в клетке оно исчезает, листья увядают, изменяется угол наклона листа на оси стебля, нарушается явление отрицательного геотропизма. Тургорное состояние клеток определяется количеством воды в растении и величиной тургорного давления.

Величина осмотического давления клеточного сока и сосущей силы клеток тесно связана с наличием и количеством воды в клетках (Сулейманов, 1974). Осмос – это диффузия через полупроницаемую мембрану, то есть такую мембрану, которая хорошо проницаема для воды и непроницаема или плохо проницаема для растворенных в воде веществ (Либберт, 1976). Низкомолекулярные, высокополимерные вещества и неорганические соли способны к проявлению осмотической активности в клетках лишь присутствии воды. Молекулы неорганических веществ распадаются на ионы при участии воды, последняя, вызывая диспергирование солей, способствует увеличению числа активно действующих частиц, принимающих участие в осмотическом давлении и метаболических процессах. При пониженном количестве воды (например, во время засухи) осмотическое давление клеточного сока повышается, сосущая сила клеток возрастает, что обусловливает поступление воды в растение. Этот пример свидетельствует о том, что процесс водообмена (поступление) связан и с количеством воды в организме растения.

Круговорот веществ в растении осуществляется путем участия воды. Координация деятельности органоидов в клетках и органах растения связана с наличием воды, следовательно, она в значительной степени определяет функциональную целостность организма. Опытами академика А. Л. Курсанова (1960) установлено, что, с одной стороны, деятельность корневой системы растения связана с теми веществами, которые образуются в листьях, иначе говоря с деятельностью листьев и стебля, с другой стороны, нормальное функционирование листьев, их деятельность зависит от работы корневой системы. Различные вещества, поступившие из почвы в корень, передвигаются в виде пасоки в надземные органы, в том числе и в листья, где они используются на синтез новых веществ, необходимых для построения тела растения, для нормального функционирования его. Метаболиты, образовавшиеся в их листьях (сахара и другие вещества), перемещаются нисходящим током в подземные органы (корни), где они необходимы для поддержания их деятельности, для обеспечения жизненных процессов, тем самым обеспечивается связь между органами растения.

Уменьшение количества воды в листьях значительно замедляет отток веществ из листьев в корень и тем самым ослабляет интенсивность процессов обмена и круговорота веществ в организме растения. Деятельность растения в целом координируется благодаря процессам передвижения веществ, в том числе и воды, как восходящим, так и нисходящим токами.

Роль воды в терморегуляции растения.

Как известно, испарение воды (транспирация) листьями сопровождается поглощением тепла. Источниками тепла в растении являются солнечные лучи и различные реакции метаболизма, в первую очередь, процесс дыхания. Если бы растение непрерывно поглощало энергию, не излучая часть ее в окружающий воздух, то его температура все время повышалась бы до тех пор, пока не наступила «тепловая смерть». Однако этого не наблюдается вследствие того, что растения теряют больше половины поглощенной энергии, излучая ее во внешнюю среду (Гейтс, 1967). Кроме того, потеря тепла растением имеет место и в процессе транспирации.

В процессе транспирации в листьях растений вода переходит из жидкого состояния в парообразное. В это время происходит поглощение энергии молекулами воды, она тратится на разрыв водородных связей, имевших место между молекулами воды.

Таким образом, фазовые переходы воды имеют большое значение в тепловом балансе растений (Сулейманов, 1974).