Урок-исследование "Влияние пищевого красителя на окраску цветка Бальзамина "

Влияние пищевого красителя на окраску цветка Бальзамина                                      

Введение

Из курса биологии мы знаем, что  возникновение тканей связано в истории Земли с выходом растений на сушу. Когда часть растения оказалась в воздушной среде, а другая часть (корневая) — в почве, появилась необходимость доставки воды и минеральных солей от корней к листьям, а органических веществ от листьев к корням. Так в ходе эволюции растительного мира возникло два типа проводящих тканей — древесина и луб. По древесине (по трахеидам и сосудам) вода с растворёнными минеральными веществам поднимается от корней к листьям — это водопроводящий, или восходящий, ток. По лубу (по ситовидным трубкам) образовавшиеся в зелёных листьях органические вещества поступают к корням и другим органам растения — это нисходящий ток. Однако термин «восходящий ток» не следует воспринимать однозначно как передвижение снизу – вверх. Ткани восходящего тока обеспечивают поток веществ по направлению от зоны всасывания к апексу побега. При этом транспортируемые вещества используются как самим корнем, так и стеблем, ветвями, листьями, репродуктивными органами, независимо от того, выше или ниже уровня корней они находятся. Именно этим свойством восходящего тока мы решили воспользоваться в нашем исследовании. Что если добавить в воду краситель? Произойдет ли окрашивание листьев растения и, что более интересно, цветов? При обдумывании этого вопроса  сформировалась гипотеза.

Гипотеза – вода, окрашенная красителем, будет окрашивать листья и цветы растения в соответствующий красителю цвет.

Цель – экспериментально доказать правильность выдвинутой гипотезы или опровергнуть её.

Задачи:

ü  Изучить строение и функцию проводящих сосудов растений;

ü  Провести эксперимент с пищевыми красителями;

ü  Выполнить микроскопическое исследование полученных в результате эксперимента образцов;

ü  Обобщить результаты и сделать выводы.

Объект исследования- растениеБальзамин (лат.Impatiens) семейства Бальзаминовых (Balsaminaceae). Это растение мы взяли не случайно. Дело в том, что бальзамины способны быстро давать корни при вегетативном размножении, а это свойство нам нужно для проведения эксперимента. Кроме того, бальзамины быстро зацветают и имеют разнообразную окраску цветов.

Предмет исследования– проводящая система растения Бальзамин (лат.Impatiens)

Используемые методы– метод теоритического анализа,  практическое исследование, метод практического анализа.

Значимость работызаключается в том, что если подтвердится наша гипотеза, станет возможным влиять на яркость цветения комнатных растений простым добавлением пищевого красителя, причем цвет цветов можно будет изменять по своему вкусу.

Глава 1. Проводящая ткань растений

Поскольку наш краситель поступает в растение по проводящей ткани вместе с водой, то рассмотрим строение этой ткани.  В растениях существует два встречных тока жидкостей, значит, проводящие ткани бывают двух родов: сосуды и трахеиды служат для проведения восходящего тока и ситовидные трубки – для проведения нисходящего тока. Сосуды, или трахеи, – это сплошные трубки, стенки которых вначале целлюлозные, а затем целиком или частично одревесневающие. Сосуды возникают из живых клеток, а позднее заполняются водой, омертвевают и в таком состоянии выполняют водопроводящую роль. Формы их разнообразны. Самые тонкие сосуды с внутренней стороны имеют утолщения в виде одревесневших колец или спиральных лент. Такие сосуды называются кольчатыми и спиральными. Более крупные сосуды – сетчатые – имеют внутренние утолщения в виде сетки, и пористые, в стенках которых расположены многочисленные простые или окаймленные поры (рис.1).
 

Рис.1. Форма сосудов из проводящей ткани растений: 1 и 2 – кольчатые сосуды; 3, 4, 5 – спиральные; 6 – сетчатый; 7 – лестничный; 8 – сосуд с окаймленными порами. [1]

. Сосудисто-волокнистые пучки наиболее типичны для покрытосеменных растений. В таких пучках выделяются функционально разные части – флоэма и ксилема. Флоэма обеспечивает отток ассимилятов из листа и передвижение их в места использования или запасания. По ксилеме вода и растворенные в ней вещества передвигаются из корневой системы в лист и другие органы. Объем ксилемной части в несколько раз превосходит объем флоэмной, поскольку объем поступающей в растение воды превышает объем образуемых ассимилятов, так как значительная часть воды испаряется растением.[2]

Нас интересуют проводящие сосуды травянистых растений, поскольку мы исследуем растениеБальзамин (лат.Impatiens). Проводящие ткани в стеблях двудольных растений расположены кольцом вокруг сердцевины (Приложение. Фото 1). Проведя микроскопическое исследование стебля Бальзамина, мы убедились в этом (Приложение Фото 2). По нашей гипотезе, вода с растворенным в ней красителем должна двигаться по проводящим сосудам, окрашивая ткани вегетативной части растения.

Глава 2. Окраска цветов

От чего зависит цвет цветка? Конечно же, если растения окрашены, значит, в них есть красители – пигменты. Растительные пигменты – это крупные органические молекулы, поглощающие свет определенной длины волны. Цвет определяется способностью пигмента к поглощению света. Электромагнитные волны с длиной волны 400–700 нм составляют видимую часть солнечного излучения. Волны длиной 400–424 нм – это фиолетовый цвет, 424–491 – синий, 491–550 – зеленый, 550–585 – желтый, 585–647 – оранжевый, 647–740 нм – красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм – ультрафиолетовая, а с длиной волны более 740 нм – инфракрасная область спектра. Максимальное цветоразложение солнечного света приходится на 13–15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам наиболее ярко и пестро расцвеченными.[3] Если свет, падающий на какую-нибудь поверхность, полностью от нее отражается, эта поверхность выглядит белой. Если все лучи поглощаются, поверхность воспринимается как черная. Если же поглощаются только лучи определенной длины, то отражение остальных создает ощущение цвета. Например, кожура апельсина поглощает лучи синей части спектра  и  мы видим апельсин оранжевым. [3]

Изменится ли окраска цветка при добавлении в воду дополнительного красителя?

 

Глава 3. Практическая часть

Для эксперимента мы взяли растение Бальзамин(лат.Impatiens) семейства Бальзаминовых (Balsaminaceae) (Приложение. Фото 3).Выбор растения неслучаен, так как черенки бальзамина способны быстро давать корни. Наша задача – посмотреть, какое действие оказывает на бальзамин, а конкретно на его цветы, пищевой краситель.

 Мы взяли краситель, который используется при приготовлении тортов – красного и синего цвета. По нашей гипотезе синий краситель должен изменить окраску цветка бальзамина в голубой цвет, а красный усилить интенсивность природной окраски цветка. Сделали концентрированный раствор красителя и  разводили водой в следующих пропорциях – 1/3, 1/5, 1/7, 1/9 (Приложение. Фото 4). Поместили в приготовленный раствор черенки бальзамина (Приложение. Фото 5). Через пять дней появились корни, произошло окрашивание корней, но видимых изменений в окраске листьев не наблюдалось.

Через десять дней провели микроскопическое исследование. Исследовали лист бальзамина  под микроскопом (Приложение. Фото 6). В образце № 4 с концентрацией раствора 1/9 хорошо просматривается наличие синего красителя не только в проводящем пучке, но и в клетках листа (Приложение Фото 7). Аналогичное исследование мы провели и с образцами № 4 красный. При микроскопическом исследовании образца № 4 красный с концентрацией раствора 1/9 видно наличие красного красителя в проводящей системе стебля. Образцы № 3 получили легкое окрашивание вдоль проводящего пучка. Образцы №1, №2, как красный, так и синий, видимых изменений в окраске не получили  (Приложение. Фото 9). Надо сказать, что внешне листья бальзамина не окрасились в синий цвет, но в образце № 4 синий листья стали несколько темнее, чем у контрольного образца.

Через 3 недели  у образца № 4 синий появились цветы. При микроскопическом исследовании цветка определили, что синий краситель проник в клетки лепестков цветка (Приложение.Фото 10).Синий краситель концентрируется по краям лепестка (приложение.Фото 11). Внешне цветок тоже приобрел слегка голубоватый оттенок.

При визуальном исследовании растений видно, что произошло окрашивание корней, стебля и, в некоторой степени,  листьев. Причем заметные результаты влияние красителя на цвет растения имеют только образцы № 4. Очевидно, что концентрация красителя  для получения желаемого результата должна быть высокой. Красный краситель не оказал внешне заметного влияния на окраску листьев растения.

Результаты наблюдений мы заносили в таблицу

Синий краситель

Наблюдаемые результаты

Образец № 1

1 часть воды и 3 части раствора красителя         1/3

Образец № 2

1 часть воды и 5 частей раствора красителя       1/5

Образец № 3

1 часть воды и 7 частей раствора красителя        1/7

Образец № 4

1часть воды и 9 частей раствора красителя       1/9

Через 5 дней. Наблюдение

 

Появились корни, произошло окрашивание корней соответствующей интенсивности.

Изменений в окраске листьев нет.

 

Через 10 дней. Наблюдение

Изменений в цвете листа нет

Изменений в цвете листа нет

Изменений в цвете листа нет

Листья стали темнее.

Через 10 дней. Микроскопическое исследование

видимых изменений окраски не произошло

видимых изменений окраски не произошло

Слегка изменилась окраска в проводящих пучках

хорошо просматривается наличие синего красителя не только в проводящем пучке, но и в клетках листа.

Через 21 день. Визуальное исследование цветка

Заметных изменений в цвете цветка не наблюдается

Заметных изменений в цвете цветка не наблюдается

Заметных изменений в цвете цветка не наблюдается

По краям цветка заметна синяя окраска.

Через 21 день. Микроскопическое исследование цветка

Заметных изменений в цвете цветка не наблюдается

Заметных изменений в цвете цветка не наблюдается

Небольшая концентрация синего красителя

Синий краситель концентрируется по краям лепестка.

Красный краситель

Наблюдаемые результаты

Образец № 1

1 часть воды и 3 части раствора красителя         1/3

Образец № 2

1 часть воды и 5 частей раствора красителя       1/5

Образец № 3

1 часть воды и 7 частей раствора красителя        1/7

Образец № 4

1 часть воды и 9 частей раствора красителя       1/9

Через 5 дней. Наблюдение

 

Появились корни, произошло окрашивание корней соответствующей интенсивности.

Изменений в окраске листьев нет.

Через 10 дней. Наблюдение

Изменений в цвете листа нет

Изменений в цвете листа нет

Изменений в цвете листа нет

Изменений в цвете листа нет

Через 10 дней. Микроскопическое исследование

видимых изменений окраски не произошло

видимых изменений окраски не произошло

легкое окрашивание вдоль проводящего пучка

Видно наличие красного красителя в проводящей системе стебля.

Через 21 день. Микроскопическое исследование цветка

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

 

Заключение

Проводящие ткани являются важнейшей составной частью большинства высших растений. Они являются обязательным структурным компонентом вегетативных и репродуктивных органов споровых и семенных растений. Проводящие ткани в совокупности с клеточными стенками и межклетниками, некоторыми клетками основной паренхимы и специализированными передаточными клетками образуют проводящую систему, которая обеспечивает дальний и радиальный транспорт веществ. Благодаря особой конструкции клеток и их расположению в теле растений проводящая система выполняет многочисленные, но взаимосвязанные функции:

1) передвижение воды и минеральных веществ, поглощенных корнями из почвы, а также органических веществ, образуемых в корнях, в стебель, листья, репродуктивные органы;

2) передвижение продуктов фотосинтеза из зелёных частей растения в места их использования и запасания: в корни, стебли, плоды и семена;

3) передвижение фитогормонов по растению, что создает определённый их баланс, который определяет темпы роста и развития вегетативных и репродуктивных органов растений;

4) радиальный транспорт веществ из проводящих тканей в рядом расположенные живые клетки других тканей;

5) проводящие ткани повышают устойчивость органов растений к деформирующим нагрузкам;

6) проводящие ткани образуют непрерывную разветвленную систему, связывающую органы растений в единое целое. [2]

Преследуя совсем другие цели в нашей практической работе, мы невольно доказали последнее свойство проводящей ткани. Благодаря  проведенному эксперименту мы подтвердили выдвинутую гипотезу – вода, окрашенная красителем, будет окрашивать листья и цветы растения в соответствующий красителю цвет. Однако, цвет красителя имеет значение. Как мы убедились,  эксперимент с красным красителем не дал ожидаемых результатов. Почему? Возникает новый вопрос, требующий изучения. Есть все основания продолжить  научное исследование в этом направлении.

Поставленная в работе цель выполнена -экспериментально доказано правильность выдвинутой гипотезы.

Предполагаемая значимость работы в результате проведенного эксперимента почти  подтвердилась. Стало очевидно, что не все цвета красителя усиливают или изменяют цвет цветка. Есть предположение, что наличие соответствующего по цвету пигмента перебивает действие красителя. Но это тема уже другого исследования.