Что такое растения индикаторы
Исследовательская работа: » Растения-индикаторы».
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа №4
Имени Героя Советского Союза И.С.Хоменко
Авторы: Кучеренко Ольга
11 «А» класс МОУ СОШ № 4
Учитель биологии МОУ СОШ №4
1.1 Растения-индикаторы избытка или недостатка веществ…….…. стр.4
1.2 Индикаторы кислотности почв………………………………………………………стр.5
1.3 Растения-индикаторы дефицита или избытка химических элементов в почве. стр.6-8
1.4 Растения-индикаторы месторождения полезных ископаемых…………………стр.9-10
С детства мы помним сказки и легенды о богатствах, скрытых в толще земли, и о растениях, помогающих до них добраться. Нам стало очень интересно узнать о таких растениях и как они помогают. И действительно оказывается, что растения способны указать на рудные месторождения, залежи драгоценных металлов, нефти, для металлургической промышленности. Иногда выгоднее организовать добычу редких металлов, извлекая их из золы растений, чем добывать их на традиционных рудоперерабатывающих предприятиях. Другие — внешним видом сигнализируют — не проходите мимо, здесь что-то есть или нам нужна помощь!
Новизна выбранной темы:
Растения-индикаторы являются показателями вредных веществ в окружающей среде. Растения-индикаторы помогают геологам найти залежи полезных ископаемых в почве.
Предмет изучения: растения как индикаторы изменения условий окружающей среды
Цель: Выявление способности растений показывать наличие или отсутствие определенных веществ в почве.
1.Изучить литературу по данной теме
2. Проанализировать данные источники
3.Выявить растения-индикаторы на наличие определенных микроэлементов и веществ в почве
5.Составить список растений- индикаторов почвы
Растения-индикаторы избытка или недостатка веществ
Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определенными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определенных микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава; количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться.
Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о кислотности почвы, степени ее плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. Умение увидеть и прочитать ту информацию, которой обладают растения, помогает найти уран и золото, узнать новое об окружающей природе, иногда даже спасти жизнь.
Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты — виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях и не выносящие больших колебаний окружающей среды по сравнению с видами, существующими при значительных изменениях или в различных условиях окружающей среды. Численные соотношения различных видов и популяций часто служат лучшим индикатором, чем численность одного вида, так как целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий. Это особенно явственно проявляется при поисках биологических индикаторов разных типов загрязнения.
С помощью растений намного дешевле и проще следить за состоянием окружающей среды. При экологическом мониторинге загрязнений использование индикаторных растений часто дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения
Индикаторы кислотности почв
Одним из главных характеристик почвы является ее кислотность. Кислотность почвы — это свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода, находящихся в ней. Ее
можно выразить при помощи рН — показателя активности ионов водорода.
В соответствии с величиной рН различают почвы; сильнокислые — рН среднекислые — рН слабокислые — рН —-5,1-5,5, близкие к нейтральным — рН 5,6-7,0, щелочные — рН > 7,0. Кислую реакцию имеют болотные, дерново-подзолистые и серые лесные почвы, нейтральную — черноземные почвы, щелочную — каштановые почвы и сероземы, сильнощелочную — солонцы.
В химии применяется набор специальных веществ — индикаторов, изменяющих под влиянием увеличения или уменьшения концентрации водородных и гидроксильных ионов окраску раствора, в который их добавляют.
Но не у каждого есть возможность провести такой эксперимент, тогда на помощь приходят сами обитатели земли — на реакцию почвы укажут растения-индикаторы.
Нейтральный или слабокислые
Клевер ползучий (рис.3), Редька дикая, Пырей ползучий, Ромашка лекарственная (рис. 4) (1).
Люцерна посевная, Льнянка, Фиалка одноцветковая (3), Вьюнок полевой (рис. 5), Лебеда раскидистая, Подорожник ланцетный (рис.6) (1)
Что такое растения индикаторы
Многие растения приспособились к определенной среде обитания, поэтому по их наличию на участке можно сделать вывод о структуре, химическом составе и реакции почвы, степени ее плодородности, уровне залегания грунтовых вод. Эта информация часто подтверждается при проведении исследований на участке и лабораторных анализов почвы с него.
Растения индикаторы степени плодородности почвы
На высокоплодородных почвах разрастаются такие растения, как крапива, малина, кипрей, таволга, копытень, чистотел, валериана, кислица, чина луговая, костер безостый. На почвах средней плодородности – вероника длиннолистая, дудник, гравилат речной, грушанка, медуница, майник двулистный, купальница, овсяница. Если на участке обнаружены лишайники, мхи, брусника, белоус, душистый колосок, кошачья лапка, клюква, ситник нитевидный, значит, почва здесь отличается низкой плодородностью.
ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ЗАТЕНЕННЫХ ЗОН НА ОГОРОДЕ рекомендуется определить тени от строений, высоких деревьев и заборов в 8–9, 12–13 и 17–18 ч. Затем заштриховать эти места на плане участка. Там, где штриховка наслаивается, и будет самая густая тень.
Растения индикаторы химического состава почвы
По некоторым растениям можно судить о выраженном накоплении или недостатке определенных химических веществ.
При наличии в почве большого количества азота появляются такие растения, как звездчатка средняя, малина, крапива, крестовник, кипрей, лебеда, лютик едкий. На лугах и вспаханных участках растут гусиная лапчатка, подмаренник цепкий, пырей, горец птичий. Все эти растения ярко зеленого цвета. О недостатке азота свидетельствуют бледно зеленая окраска растений, уменьшение на них числа веток и листьев. В таких условиях растут морковь дикая, очиток, пупавка.
При высоком содержании в почве кальция хорошо растут бобовые, особенно люцерна, а также лиственница сибирская. Если отмечается недостаток кальция и земля становится более кислой, то появляются такие растения, как щавелек, белоус, луговик дернистый, а также сфагнум. Они хорошо переносят накопление в почве солей алюминия, железа, марганца.
Растения индикаторы степени влажности почвы
Растения, приспособленные к очень влажной среде, называют гигрофитами. Они обитают преимущественно на заболоченных участках. К ним относятся багульник, белозор, горец змеиный, голубика, герань луговая, мята полевая, морошка, камыш лесной, калужница, сабельник болотный, селезеночник очереднолистный, таволга вязолистная.
На влажных почвах, но не относящихся к заболоченным, распространены растения мезофиты. Это луговые и лесные травы: брусника, ежа сборная, василек, горошек мышиный, клевер луговой, костяника, копытень, купальница европейская, лисохвост луговой, пырей ползучий, сердечник луговой, тимофеевка, чина луговая, плауны, солидаго, щавель.
Сухие почвы предпочитают растения ксерофиты – ковыль перистый, кошачья лапка, различные виды очитков (большой, едкий, пурпурный), полевица белая, полынь, ромашка, толокнянка, ястребинка волосистая, а также наземные лишайники.
Растения индикаторы уровня грунтовых вод
Определить глубину залегания грунтовых вод можно с помощью растений индикаторов, подразделяющихся на 5 групп. Если на участке обнаружено несколько растений из одной группы или разрослось определенного растения, то уровень расположения грунтовых вод можно определить безошибочно.
1 группа. На участках с расположением грунтовых вод на глубине свыше 1,5 м растут преимущественно клевер луговой, костер безостый, подорожник большой, пырей ползучий.
2 группа. При залегании грунтовых вод на глубине 1–1,5 м обильно произрастают горошек мышиный, мятлик луговой, овсяница луговая, полевица белая, чина луговая.
3 группа. На участках с неглубоким расположением грунтовых вод (0,5–1 м) часто встречаются канареечник, таволга вязолистная.
4 группа. Если грунтовые воды поверхностны (0,1–0,5 м), то участок заполонят вейник Лангсдорфа и осока лисья и острая.
5 группа. На сырых участках (грунтовые воды на глубине 0–0,1 м) разрастаются осока дернистая и пузырчатая.
Некоторые растения можно отнести сразу к двум группам, но они также позволяют оценить уровень грунтовых вод. Например, хвощ болотный растет на участках с поверхностным расположением грунтовых вод – 0,1–1 м, а калужница болотная – до 50 см.
Растения индикаторы кислотности почвы
Химический состав почвы влияет на ее реакцию (pH). Различают почвы различной степени кислотности, щелочные и нейтральные. Кислые почвы наиболее часто встречаются в лесных зонах. Избыточное содержание в них соединений с кислой реакцией негативно воздействует на рост и развитие многих культурных растений. В таких почвах обычно содержится повышенное количество алюминия, марганца, которые вызывают в организме растений нарушения углеводного и белкового обмена. Избыток этих элементов приводит к задержке формирования органов размножения и нарушает семенное размножение, а в некоторых случаях даже приводит к гибели растений. Также в кислых почвах содержится меньше почвенных бактерий, которые способствуют разложению органических частиц (останков живых организмов). Таким образом в почве уменьшается содержание питательных веществ в усваиваемой для растений форме.
Растения индикаторы реакции почвы подразделяют на 3 группы. На кислых почвах распространены растения ацидофилы, на нейтральных – нейтрофилы, на щелочных – базофилы. Сильно выраженными ацидофилами, растущими на почве с pH 3,0–4,5, являются мхи (сфагнум, гилокомиум, дикранум), плауны (булавовидный, годичный, сплюснутый), лишайники (цетрария), голубика, водяника, ожика волосистая, пушица влагалищная, подбел многолистный, кошачья лапка, кассандра, белоус, хвощ полевой, щучка дернистая, щавелек малый, черника, чина болотная, щавель кислый.
В умеренной степени ацидофилами являются багульник, белозор болотный, брусника, вейник наземный, горец птичий и щавелелистный, калужница болотная, кислица, лютик ядовитый, мята, подорожник, пырей, седмичник европейский, сердечник луговой, сушеница, толокнянка, черника, фиалка собачья, цикорий корневой. Они произрастают на почвах с pH 4,5–6,0.
Слабокислые почвы с pH 5,0–6,7 предпочитают бор развесистый, вероника длиннолистная, ветреницы лютиковая и дубравная, гравилат речной, горец змеиный, зеленчук, марьянник дубравный, кисличка заячья, колокольчики крапиволистный и широколистный, кошачья лапка, медуница неясная, малина, орляк, осоки волосистая и ранняя, папоротник мужской, смородина черная, щучка.
На слабокислых и нейтральных почвах с pH 4,5–7,0 часто встречаются зеленые мхи (гилокомиум, ива козья, плеврозиум), бодяк огородный, донник белый, герань лесная, земляника, клеверы луговой и ползучий, ландыш майский, лапчатка гусиная, манжетка, мать и мачеха, осот, пастушья сумка, ромашка непахучая и аптечная, редька полевая, таволга вязолистная, тысячелистник.
Нейтрофильными растениями, предпочитающими почвы с pH 6,0–7,3, являются аистник цикутный, борщевик сибирский, клевер горный и луговой, клубника зеленая, лисохвост луговой, мыльнянка лекарственная, мятник луговой, сныть европейская, цикорий.
Нейтральные и слабощелочные почвы с pH 6,7–7,8 служат средой обитания для вики посевной, горчицы полевой, гусиной лапки, дельфиниума, келерии, костера безостого, люцерны серповидной, лядвенца рогатого, мать и мачехи, мятлика лугового, осоки мохнатой, полевицы, пупавки красильной, смолевки белой, тимофеевки луговой.
Базифильными растениями, предпочитающими щелочные почвы с pH 7,8–9,0, являются бузина сибирская, вяз шершавый.
Растения индикаторы особых признаков почвы
Некоторые растения приспособились к специфическим условиям произрастания и их наличие на участке позволяет делать определенные выводы. Например, если почва покрыта лютиками, льнянкой, люцерной, мать и мачехой, молочаем, на ней растет прострел, это значит, что почва содержит много известковых веществ.
РАСТЕНИЯ ИНДИКАТОРЫ ИСПОЛЬЗУЮТ НЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ПОЧВЫ, НО И ПОИСКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Например, акантофиллум в обычных условиях имеет розовые цветки, на почве с высоким содержание серы – белые, а на почве с примесями цинка – желтоватые.
На соленой почве произрастают лебеда и солерос. Звездчатка средняя и коровяк предпочитают песчаники. На суглинках и глинистых почвах распространены лютик ползучий и одуванчик. Если вы видите разросшиеся лапчатку гусиную, лютик ползучий, подорожник, пырей ползучий, то почва на этом месте плотная. На солнечном месте растет солидаго, а в тени – кислица, сныть обыкновенная. На участке, где в почве присутствуют соли тяжелых металлов, растут прострел и фиалки. Если в составе земли отмечается недостаток бора, то обычно высокие полынь, прутняк и солянка превращаются в карликовые.
При высоком содержании цинка и свинца изменяются формы лепестков у некоторых растений, например мака. При избытке в почве меди и молибдена у шток розы лепестки становятся узкими, неестественно рассеченными. Рыхлая почва с повышенным содержанием органических веществ является излюбленным местом для крапивы, кровохлебки, пырея.
Что такое растения индикаторы
Введение
Растениями-индикаторами называют растения, тесно связанные с определѐнными экологическими условиями. По их присутствию узнают о содержании определѐнных микроэлементов и веществ. На изменения окружающей среды растения-индикаторы реагируют изменением внешнего вида и химического состава; количество их может резко возрасти или, наоборот, уменьшиться.
Растениями-индикаторами пользуются при оценке механического и химического состава почвы, в поисках пресных вод в пустыне и при разведке полезных ископаемых. Им отводится важная роль в индикационной геоботанике, экологии, физиологии и биохимии растений, биогеографии, геологии, геохимии, гидрогеологии и других науках. Видовой состав растений свидетельствует о кислотности почвы, степени еѐ плодородия, наличии или нехватке тех или иных химических элементов. Умение увидеть и прочитать ту информацию, которой обладают растения, помогает найти уран и золото, узнать новое об окружающей природе, иногда даже спасти жизнь.
По состоянию растения, внешнему виду листьев и других органов можно достаточно точно определить состав почвы, наличие в ней питательных веществ. Для нормального роста и плодоношения растениям нужны свет, вода, питательные элементы. Если же их не хватает, то растение сразу же сообщает нам об этом. Умение услышать, точнее, увидеть, что именно говорят нам растения, позволяет вовремя прийти к ним на помощь. Взамен они отблагодарят нас прекраснейшими цветами или вкуснейшими плодами.
Не каждое растение может быть индикатором. Лучшими индикаторами являются так называемые стенобионты — виды, приспособленные к существованию в строго определѐнных условиях и не выносящие больших колебаний окружающей среды по сравнению с видами, существующими при значительных изменениях или в различных условиях окружающей среды. Численные соотношения различных видов и популяций часто служат лучшим индикатором, чем численность одного вида, так как целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий. Это особенно явственно проявляется при поисках биологических индикаторов разных типов загрязнения.
С помощью растений намного дешевле и проще следить за состоянием окружающей среды. При экологическом мониторинге загрязнений использование индикаторных растений часто даѐт более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами.
Люди и растения связаны множеством невидимых нитей, и способность разбираться в этих хитросплетениях приносит немалую пользу.
Объект исследования: природные растения, обладающие свойствами индикаторов.
Предмет исследования: растворы растительных индикаторов.
Цель: доказать наличие природных индикаторов в разных частях растений и изучить их свойства.
Задачи:
Изучить литературу по данной теме, проанализировать данные источники.
Приготовить растительное сырье, а также водные отвары сырья для исследования на изменение цвета в кислой и щелочной среде.
Провести исследование, какие из подготовленных растворов растений – индикаторов можно использовать в домашних условиях.
Гипотеза: растворы растительных индикаторов можно приготовить самостоятельно и применять домашних условиях при необходимости определения среды раствора.
Методы исследования: 1) изучение литературы, 2) эксперимент,
3) наблюдение, 4) аналитическая деятельность.
Глава 1. Теоретическая часть
1.1 Растения-индикаторы в природе
Индикаторы кислотности почвы. Дачу или садово-огородный участок используют по-разному. Можно отдыхать, просто наслаждаясь свежим воздухом, вкушать фрукты и ягоды, выращенные своими руками, любоваться цветниками. Между тем и цветы, и ягоды, и даже кислород, которым мы дышим, дают нам растения, без которых жизнь человека невозможна. Так как выращивать растения владельцам дач чаще всего приходится самостоятельно, им следует знать о свойствах почвы своего участка, поскольку от этого во многом зависит успешность данного мероприятия. Обладая наблюдательностью и элементарными знаниями по биологии, можно определить состояние почвы и предпринять необходимые меры по улучшению или поддержанию её свойств [1].
Одним из главных характеристик почвы является её кислотность. Кислотность почвы — это свойство почвы, обусловленное наличием ионов водорода, находящихся в ней. Её можно выразить при помощи рН — показателя активности ионов водорода. В соответствии с величиной рН различают почвы; сильнокислые — рН 7,0. Кислую реакцию имеют болотные, дерново-подзолистые и серые лесные почвы, нейтральную — чернозёмные почвы, щелочную — каштановые почвы и серозѐмы, сильнощелочную — солонцы.
В химии применяется набор специальных веществ — индикаторов, изменяющих под влиянием увеличения или уменьшения концентрации водородных и гидроксильных ионов окраску раствора, в который их добавляют. Известным индикатором является лакмусовая бумага, которая в щелочном растворе окрашивается в синий цвет, а в кислом — в красный. Использование определённых реактивов с последующим сравнением полученной окраски почвенного раствора со стандартной окрашенной шкалой позволяет определить кислотность почвы. Её можно установить также при помощи специального прибора — рН-метра.
Что же делать, если невозможно выполнить эти анализы? Тогда на помощь приходят сами обитатели земли — на реакцию почвы укажут растения-индикаторы. В качестве помощников могут выступить растения, которые люди пренебрежительно называют сорняками. Разумеется, растения не так точно показывают значение рН, как специальные химические реактивы, но во многих случаях полученной информации вполне достаточно для огородника или садовода-любителя. В таблице 1 приведены широко распространѐнные травянистые растения, которые могут помочь определить кислотность почвы. Некоторые из них изображены на рис. 1,2,3 (см. Приложение 1).
Таблица 1.Травянистые растения-индикаторы кислотности почвы
Горец кустарниковый (Polygonum dumetorum)
Звездчатка ланцетовидная (Stellaria holostea)
Калужница болотная (Caltha palustris)
Кипрей мохнатый (Epilobum hirsutum)
Куриное просо (Echinochloa crus-galli)
Лютик ползучий (Ranunculus repens)
Лютик едкий (Ranunculusасег)
Подорожник большой (Plantago major)
Сераделла мелкая (Ornithopus persusillus)
Седмичник европейский (Trientalisеuгораеа)
Фиалка трѐхцветная (Viola tricolor)
Хвощ луговой (Equisetum pratense)
Щавель воробьиный (Rumex acetosella)
Щавель конский (Rumex confertus)
Клевер горный (Trifolium montanum)
Клевер ползучий (Trifolium repens)
Крапива жгучая (Urtica urens)
Манжетка обыкновенная (Alchimilla vulgaris)
Мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis)
Пырей ползучий (Erytrigia repens)
Редька дикая (Raphanus raphanistrum)
Ромашка лекарственная (Matricaria chamomilla)
Смолѐвка поникшая (Silene nutans)
Чистец лесной (Stachys sylvatica)
Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis)
Горчица полевая (Sinapis arvensis)
Дрѐма белая (Melandrium album)
Живокость полевая (Consolida regalis)
Лебеда раскидистая (Atriplex patula)
Мак самосейка (Papaver rhoes)
Подмаренник цепкий (Galium aparine)
Подорожник ланцетный (Plantago lanceolata)
Язвенник крупноголовчатый (Anthyllus macrocephala)
Большинство культивируемых растений наиболее успешно развивается в условиях среды, близкой к нейтральной. Поэтому если почва на участке сильнокислая или сильнощелочная, то её необходимо улучшить. Кислые почвы извёсткуют, добавляя известняк, гашёную известь, доломитовую муку, мел, мергель, торфотуф или печную золу. Доза внесения извести зависит от кислотности почвы, еѐ механического состава и выращиваемой культуры.
Индикаторы почвенного плодородия. Растительность подаёт нам достаточно явные сигналы о структуре почвы, её водном режиме и балансе питательных веществ. Поэтому с помощью растений можно определить, например, какие выбрать удобрения. Плодородие почвы является её важнейшей характеристикой. Именно от плодородия зависит и урожай, красота растений. Растения-индикаторы укажут на уровень плодородия земли, на которой они произрастают.
Растения-мезатрофы довольствуются средней обеспеченностью почвминеральным питанием. Это зелѐные мхи, папоротник мужской. земляника лесная, душица, иван-да-марья и другие растения.
Указателями богатых почв являются растения-эвтрофы и растения-мегатрофы.На плодородных почвах растут: мох мниум, папоротники страусово перо и кочедыжник женский, иван-чай, крапива двудомная и жгучая, лебеда, медуница, мокрица, паслён чёрный, хвощ леснойи некоторые другие виды.
Индикаторы дефицита или избытка химических элементов в почве. Растениям для нормального роста и развития необходимы разнообразные питательные элементы, причём вреден как недостаток, так и избыток их в почве. Некоторые питательные элементы могут находиться в почве в достаточном количестве, но в недоступной для растений форме. При недостатке элементов питания у растений нарушается нормальный обмен веществ, что сопровождается изменением их внешнего вида. При недостаточном питании растения бывают низкорослыми, в некоторых случаях преждевременно цветут, плодоносят и стареют. У культурных растений симптомы дефицита элементов питания хорошо изучены. При появлении признаков недостаточности каких-либо элементов питания растений-индикаторов необходимо провести подкормку недостающим элементом питания всех плодовых культур, растущих на участке [2].
Недостаток и избыток азота.Растение-индикатор недостатка азота- яблоня.Незначительный дефицит азота в почве вызывает замедление роста. Из-за уменьшения содержания хлорофилла утрачивается интенсивная зелёная окраска, листья становятся светло-зелёными, оранжевыми, красными или пурпурными. Резко уменьшается число цветков и плодов. Плоды не достигают нормальных размеров, рано созревают и опадают.
У ягодных культур листья также желтеют, уменьшаются в размерах. У земляники уменьшается количество усов, черешки листьев становятся хрупкими, ягоды мельчают. При избыточном азотном питании листья крупные, тёмно-зелёные, плоды слабо окрашены, рано опадают, плохо хранятся. Рост вегетативных органов усиливается, что приводит к снижению зимостойкости и устойчивости к паразитарным заболеваниям.
Недостаток и избыток фосфора.Растение-индикатор недостатка фосфора-персик. При недостатке фосфора для растений характерно нарушение репродуктивных процессов, выражающееся в задержке цветения и отсутствии роста. Листья и стебли приобретают бронзово-фиолетовую окраску.
У косточковых культур недостаток фосфора проявляется резче. Молодые листья вначале тёмно-зелёные. У них багровеют жилки, сначала снизу, затем сверху, особенно по краям и на черешках. Края листьев закручиваются книзу, у персика появляется крапчатая окраска. Молодые деревья персика могут погибнуть уже в год посадки. Плоды косточковых культур зеленоватого оттенка, с кислой мякотью.
У ягодных культур также уменьшается прирост, листья мельчают, становятся красновато-фиолетовыми. Засыхающие листья имеют тёмный, почти чёрный цвет. Весной задерживается распускание почек, осенью отмечается ранний листопад.
Недостаток бора. Растения-индикаторы недостатка бора- яблоня,вишня,земляника, сахарная свёкла. Борное голодание наблюдается у растений на карбонатных и кислых почвах после их известкования. Верхние листья мелкие, скрученные, опадают раньше времени, что приводит к оголению верхушек деревьев. Наиболее характерным признаком нехватки бора является опробковение плодов, включая внутренние ткани. Плоды в таких случаях деформируются, покрываются пятнами бронзового оттенка и трещинами, мякоть приобретает горький привкус. Корни слабо ветвятся.
Недостаток меди.Растение-индикатор недостатка меди-яблоня. Признаки недостатка меди чаще проявляются у культур, произрастающих на торфяных почвах, реже на кислых песчаных. Их проявление может усиливаться в засуху и жаркую погоду. Верхушечные листья, начиная с краёв, буреют, деформируются и опадают. Рост растений замедляется. Кора побегов трескается, на ней появляются вздутия, а сами побеги усыхают. При остром голодании рано прекращается деятельность верхушечных точек роста, наступает несвойственное растению образование боковых почек и новых побегов, деревья приобретают кустовидную форму. Верхушки побегов усыхают, у молодых листьев отмечается хлороз.
Недостаток цинка.Растение-индикатор недостатка цинка-яблоня.Недостаток цинка особенно проявляется у растений на известковых почвах, а
также при избыточном внесении азотных удобрений и навоза. У семечковых культур появляются мелкие пятна в середине листовой пластинки, у косточковых культур обычно желтеет вся ткань между жилками. Характерным признаком недостатка цинка является развитие розеточности, когда на укороченных побегах образуются мелкие, узкие листья, собранные в розетки. Меняются форма и окраска плодов.
Недостаток кальция.Растение-индикатор недостатка кальция- яблоня.Недостаток кальция проявляется на кислых почвах и сказывается, прежде всего, на верхних частях растений. Недостаток кальция может быть вызван усиленным внесением калийных и магниевых удобрений, особенно на песчаных почвах. В переизвесткованных или сильнокарбонатных почвах возможен избыток кальция, но обычно он связан с одновременным недостатком калия, магния, марганца, бора. Увеличив дозу этих элементов, можно снизить отрицательное действие избытка кальция. Недостаток кальция приводит к нарушению роста, связанного с делением клеток. У плодовых культур при нехватке кальция приостанавливается рост побегов, края листьев загибаются книзу. При значительном недостатке кальция сначала отмирают ткани верхних листьев, затем усыхают верхушки побегов. Наблюдается отмирание кончиков корней.
Недостаток серы.Растение-индикатор недостатка серы-яблоня. При недостатке серы молодые листья приобретают жёлтый цвет с оранжевым и красноватым оттенком, как при азотном голодании. Стебли и ветви грубеют, рост замедляется. На практике часто наблюдается недостаток не одного, а нескольких элементов питания. При одновременном дефиците фосфора и калия растения не обнаруживают особых признаков голодания, но плохо растут. При недостатке азота и фосфора листья приобретают светло-зелёную окраску, растут под острым углом к побегу, становятся жёсткими. При недостатке трёх важнейших элементов — азота, фосфора и калия — растения слабо растут и плохо плодоносят. Растения на почвах с повышенным содержанием тех или иных элементов накапливают их в своих тканях. Поедание таких растений животными способно вызвать у них ряд заболеваний и даже привести к гибели.
1.2 Растения – индикаторы в вашем доме
Многие комнатные растения не только украшают интерьер, но и могут служить настоящим индикаторам атмосферы в доме и ее очистителями. Важнейшая особенность растений – обогащение воздуха кислородом и поглощение углекислого газа.
Очень многие тропические растения очень быстро известят Вас о недостаточной влажности воздуха в помещении. Например, листья калатеи очень быстро приобретут коричневые кончики при малейшем понижении влажности, а если сухость воздуха достигнет критического значения (ниже 40%, например, при включенном отоплении), калатея, вообще, начнет резко засушивать свои листья, и, возможно, даже все. Однако лучше принимать меры по повышению влажности заблаговременно, когда только-только начнут засыхать кончики листьев (см. Приложение 2).
Они также различаются по требованиям к кислотности и увлажненности почвы, ее минеральному и механическому составу, к условиям освещенности, температурному режиму, влажности воздуха.
Излишне сухой воздух в квартирах с искусственным отоплением, неблагоприятный температурный режим — все это в отдельности или в комплексе вызывает негативное влияние на комнатные растения, по состоянию которых можно определить особенности их содержания. Комнатные растения, таким образом, могут выступать как индикаторами микроклиматических условий, так и индикаторами нашего самочувствия и настроения [6].
О нехватке освещения можно догадаться по внешнему виду большинства цветов, т.к. в этом случае они начинают вытягиваться, листья мельчают, междоузлия удлиняются. Цветение красивоцветущих видов уменьшится, а иногда и полностью прекратится.
Но санхезия индикатор не только освещенности комнаты, она очень четко демонстрирует нам необходимость полива. К сожалению, не всегда удается точно помнить, когда мы поливали растения в последний раз. Обилие дел и работы иногда приводит к тому, что мы напрочь забываем о зеленых питомцах и о том, что они хотят пить. В этом случае на самом видном месте можно поставить санхезию. Как только количество влаги у нее в почве снизится до критического уровня, она сообщит Вам об этом вялыми поникшими листьями, тогда как растения с кожистыми листьями будут стойко терпеть подобное невнимание к себе. Однако, глядя на санхезию, Вы точно вспомните, что давно поливали свои растения. Заодно не забудете проверить влажность почвы у других цветов. Как только санхезию обильно увлажнят, она быстро расправит свои листья и примет свой нормальный внешний вид. (Однако, если полив не будет произведен вовремя, листья санхезии скрутятся и засохнут окончательно, лучше не доводить ее до такого состояния).
1.3 Растения – индикаторы загрязненности окружающей среды
Служат индикаторами окружающей среды, так как проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.
Российские исследователи М. Г. Нифонтова и её коллеги установили, что лишайники накапливают радионуклеотиды на несколько величин больше, чем травянистые растения. Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые и накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере выбирают именно эти виды. Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты – преимущественно стронций и железо. Эпилиты, растущие на камнях, накапливают совсем мало радиоактивных элементов. Вымывание изотопов из талломов сильно заторможено, в связи с длительными периодами обезвоживания, поэтому лишайники служат барьером для дальнейшего распространения губительной радиации. Благодаря способности накапливать изотопы, лишайники используются как индикаторы радиоактивного загрязнения среды.
Известно, что лепестки цветов закрываются и открываются в определенное время, в зависимости от изменения освещенности. Обычно в ночное время цветы закрыты, а с восходом солнца они открывают свои венчики. Хотя душистый табак открывается только ночью, так как опыляется ночными насекомыми. Ночью же цветет и энотера, ночная красавица.
Ботаники так объясняют это явление: суточный ритм движения лепестков – результат неравномерного роста верхней (внутренней) и нижней (наружной) сторон. Если быстрее растет верхняя сторона, то лепестки открываются наружу, при этом цветки раскрываются. Наоборот, более быстрый рост нижней поверхности приводит к отклонению лепестка, то есть к закрыванию цветка.
У большинства растений интенсивное выделение нектара наблюдается при влажности воздуха 60-80%. В таком виде этот лакомый сок наиболее доступен для насекомых-опылителей. Сильно сгущенный нектар насекомые не могут засосать, чем и объясняется плохой лет пчел в период длительной засухи. Однако и длительные дожди не приносят пользы растениям-медоносам, так как при этом задерживается развитие цветков и уменьшается выделение нектара. У растений с открытыми цветками (липа, иван-чай, малина) дождь даже вымывает нектар.
К ненастью поникают цветки у чистотела большого, сердечника лугового, ветреницы дубравной, перелески благородной, фиалки (трехцветной, полевой, душистой, удивительной), маргаритки многолетней, крупки дубравной.
Предстоящую дождливую погоду можно предугадать и по состоянию листьев у некоторых растений. Так, например, если у клевера лугового и кислицы обыкновенной в хорошую погоду дольки тройчатых листьев находятся в одной плоскости, то перед дождем они складываются «домиком», как бы образуя трехскатную крышу.
Еще одно свойство растений-барометров- «плач» перед дождем. Выделение капелек воды на листьях, называемое гуттацией, происходит в том случае, когда при высоком насыщении атмосферного воздуха водяными парами корни растений поглощают воды больше, чем ее испаряют. Под воздействием корневого давления капельки воды выделяются через устьичные отверстия и стекают с кончиков листьев. Чаще всего гуттация наблюдается ранним утром, в пасмурную безветренную погоду и перед дождем. Она является достоверным синоптическим признаком, свидетельствующим о высокой относительной влажности воздуха. К таким растениям «плаксам» относятся: культивируемые в комнатных и оранжерейных условиях монстера восхитительная, канна, бальзамин африканский, а также произрастающие по берегам водоемов и на мелководьях дербенник иволистный («плакун-трава»), стрелолист обыкновенный, частуха подорожниковая, ежеголовник прямой, телоре обыкновенный. «Рекордсменами» в этой группе растений являются каштан конский и клен платановидный, так как их листья начинают «плакать» за 2-4 сут до дождя. Зимой такие комнатные растения, как калла (белокрыльник), своей обильной гуттацией даже предсказывают оттепели.
Глава 2. Практическая часть
Опыт 1. «Получение растительных индикаторов»
Сырье для получения растворов индикаторов:
1) лепестки цветов: розы, гвоздики
2) свежезамороженные ягоды: черная смородина, малина
3) овощи: столовая свекла, морковь
Оборудование: ступка и пестик, химические стаканы, спиртовка, воронка, фильтровальная бумага, штативы, стеклянные палочки, колбы, водяная баня.
Приготовим отвар: к 10г листкам цветов истертых в ступке добавим 50г воды и кипятим 1, 2 минуты. Полученный отвар отфильтровали, к полученному раствору добавили спирт (в отношении 2:1), чтобы лучше сохранить полученный раствор от закисания, образования плесени.
Отварами полученных индикаторов пропитаем фильтровальную бумагу, высушим ее, поместив на стекло в темном месте. Через 2 дня индикаторная бумага готова к использованию.
Из свежезамороженных фруктов и ягод, овощей выжали сок, для этого их натерли на терке или измельчили в ступке, после этого «отжали» через слой марли сок.
Выводы по результатам опыта.
Растворы индикаторов, возможно, приготовить в домашних и лабораторных условиях;
Растворы получились ярко окрашенными.
Индикаторная бумага получилась качественной.
Опыт 2. «Исследование окраски полученных растительных индикаторов в кислой и щелочной средах».
Реактивы: готовые растворы отваров растений, ягод и овощей, растворы кислоты и щелочи.
Для проверки индикаторных свойств полученных растворов приготовили 10г 0,1% раствора HCI и 10г 0,1% раствора NaOH.
При добавлении нескольких капель полученных индикаторов к растворам HCI и NaOH происходило изменение цвета индикаторов.
Результаты исследования занесены в дневник наблюдений (см. таблицу 1 в Приложении 3).
Сделаны фотографии с результатами опыта.
Выводы по результатам опыта:
Природные индикаторы можно использовать для определения среды раствора.
Большинство природных индикаторов в кислой среде изменяют свой цвет на красный или его оттенки, а в щелочной среде приобретают оттенки зеленого и желтого цветов.
Не все ягоды и растения можно использовать для получения кислотно-основных индикаторов
Лучшие индикаторы получились из растворов черной смородины, малины, свеклы, розы и гвоздики.
Листья петрушки и индикатор из сока моркови плохо подходят для получения природных индикаторов
Опыт 3. «Сравнение действия индикаторов, полученных из отвара и свежевыжатых соков свежих и замороженных ягод и овощей»
Реактивы: свежевыжатые соки ягод и овощей, отвары ягод и овощей, раствор соляной кислоты, раствор гидроксида натрия.
Ход работы: Для сравнения свойств индикаторов провели исследование растворов плодов и ягод, взятых в замороженном виде и свежих овощей.
Для исследования взяты замороженные ягоды смородины. Из неё готовили отвар.
Приготовили свежевыжатый сок свеклы.
Проводили опыты, доказывающие свойства кислот и щелочей, с использованием подготовленных индикаторов.
У соков изменение окраски в щелочной среде до коричневого оттенка происходит медленнее.
Для дальнейшего исследования гипотезы необходимо сверить результаты исследования летом, используя свежие ягоды.
Заключение
Если исследовать окружающий нас мир и более внимательно ко всему присмотреться, то можно собрать энциклопедию индикаторов, которая поможет нам ориентироваться в жизни. Индикаторов вокруг нас много, они помогают нам жить. Знание индикаторных способностей растений может помочь даже в приготовлении пищи. Например, хорошая хозяйка знает, что борщ становится ярко бордовым, если в него добавить уксус или лимонную кислоту.
На основании литературных данных и данных наших исследований мы сделали следующие выводы:
кислотность почвы можно определить с помощью растительных индикаторов;
существуют научно обоснованные связи между определёнными растениями и плодородием почвы;
обеспеченность почвы определёнными химическими элементами можно выяснить по произрастанию некоторых видов растений;
в бытовых условиях лучше всего использовать в качестве индикаторов соки чёрной смородины, малины, свеклы, вытяжки из цветов (роза, гвоздика), так как они особенно ярко окрашены;
интенсивность индикаторов зависит от концентрации исследуемых растворов;
большинство растений-индикаторов в кислой среде изменяют свой цвет на красный, а в щелочной среде на жёлтый, жёлто-зелёный и синий;
жёлтые пигменты растений-индикаторов свою окраску в различных средах не изменяют.
К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся, поэтому чаще используются более устойчивые спиртовые растворы. Положительным моментом является то, что они экологически безопасны, и их можно приготовить и использовать в домашних условиях.
Надеюсь, что наша работа привлечёт внимание учащихся, их родителей и педагогов, так как полученная информация может быть использована не только на уроках химии и биологии, но и в узко прикладном направлении, например в домашнем хозяйстве и на даче. Думаю, что наша работа будет способствовать развитию у учащихся любознательности и наблюдательности.
Список источников информации
Ветчинский К.М. Растительный индикатор. М.: Просвещение, 2002г.
Лархер В. Экология растений,— М.: Мир, 1978г.
Лебедева Т.С., Сытник К.М. Пигменты растительного мира.— К.: Наук, думка, 1986г.
Соколов В.А. Природные красители. М.: Просвещения, 1997г.
Приложение 1
Рис. 1. Травянистые растения-индикаторы кислых почв:
1 — лютик ползучий; 2 — щавель конский; 3 — подорожник большой;
4 — калужница болотная; 5 — лютик едкий
Рис. 2. Травянистые растения-индикаторы нейтральных и слабокислых почв:
1 — клевер горный; 2 — ромашка обыкновенная; 3 — пырей ползучий;
4 — клевер ползучий; 5 — манжетка обыкновенная
Рис. 3. Травянистые растения-индикаторы щелочных почв:
Приложение 2
Рисунок 1. Калатея
Рисунок 2.Гипоестес
Рисунок 3. Санхезия
Приложение 3
ДНЕВНИК НАБЛЮДЕНИЙ
Таблица 1. Результаты испытания растворов природных индикаторов
Сырье для приготовления индикаторов
Естественный цвет индикатора