Региональная научная конференция молодых исследователей

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
ШКОЛА № 21
678980 РС(Я) Нерюнгринский район п. Чульман ул. Циолковского д.6а
Тел. (факс) (41147) 77321 e-mail [email protected]
V региональная научно-практическая конференция
молодых исследователей «Шаг в будущее»
Тема: «Изучение биологически активных стимуляторов,
содержащихся в соках каланхоэ и алоэ»
Автор: Дроздова Владислава Эдуардовна,
ученица 6 класса МБОУ ООШ № 21
Руководитель: Дирина Ольга Викторовна,
учитель биологии МБОУ ООШ № 21
Россия
Нерюнгринский район, п. Чульман
2013г
I.
Оглавление
Оглавление________________________________стр.2
Введение__________________________________стр.3
Основная часть_____________________________стр.4
Выводы результатов исследования____________стр.8
Заключение________________________________стр.10
Дополнительные приложения_________________стр.11
Аннотация_________________________________стр.15
2
II. Введение.
В 2013 году на факультативном курсе по биологии «Юный исследователь» было
предложено изучить пару лекарственных растений. Работая по данной теме, я остановилась
на двух растениях, произрастающих у меня дома: алоэ древовидный и каланхоэ перистое
(бриофиллум). Моё внимание привлёк тот момент, что выбранные мною растения являются
не только лекарственными, но и являются природными стимуляторами роста растений. Для
нашего северного края этот вопрос очень актуален, так как сроки посадки и прорастания
овощных культур у нас более короткие. Этот факт стал мне интересен, так как мои родители
имеют огород, на котором выращивают различные овощные культуры. Я решила провести
исследование именно по этому свойству данных растений. Анализируя справочную
литературу и интернет , я много нового узнала о лекарственных свойствах алоэ и каланхоэ. А
вот информации о свойстве биогенного стимулятора роста в различных научных источниках
очень мало. Поэтому в своей исследовательской работе я решила более детально изучить
именно биостимулирующее свойство алоэ древовидного и каланхоэ перистого.
Объект исследования: комнатные растения каланхоэ и алоэ.
Предмет исследования: действие биогенных стимуляторов, содержащихся в
соках каланхоэ и алоэ, на развитие овощных растений.
Цель исследования: изучить влияние биогенных стимуляторов, содержащихся
в соках каланхоэ и алоэ, на прорастание семян, рост и развитие проростков.
Задачи:
- анализ литературных данных по теме исследования;
- проведение опытов по изучению влияния сока каланхоэ и алоэ на
прорастание семян перца, гороха и фасоли.
Методы исследования:
- анализ литературных данных,
-эксперимент (посадка семян, обработка их соками, измерение проростков,
наблюдение, интервьюирование).
База исследований: МБОУ ООШ №21
Практическая значимость исследования:
- осуществление исследовательской деятельности;
- проведение просветительской деятельности среди учащихся в области
применения сока каланхоэ и алоэ как сильнейшего стимулятора прорастания семян.
- подготовка и распространение буклетов с рекомендациями по проращиванию
семян овощных растений и применению их лекарственных свойств .
3
Апробация: для исследования были взяты семена перца кустарникового
(«Костёр»), гороха («Первенца») и фасоли («Посевной»).
Сроки выполнения: Опыт проводился в три этапа. (июнь; сентябрь; ноябрь)
III. Основная часть
В любом организме вырабатываются вещества, которые разносятся по телу, выполняя
интегрирующую и координирующую функции. Обобщенно такие вещества называются
химическими координаторами. В широком смысле к химическим координаторам относятся
вещества попадающие в жидкости организма и участвующие в поддержании нормального
состава внутренней среды. Особую группу химических координаторов составляют гормоны
(от греч. возбуждаю, привожу в движение) определяющим является то, что гормон –
сигнальная молекула, она не используется для других клеточных процессов и воспринимается
клеткой именно как переносчик информации. Для передачи информации достаточно
небольшого количества сигнальных молекул, поэтому гормоны действуют в очень низких
концентрациях. Гормоны чаще всего вызывают существенные изменения функционирования
клеток, тканей, органов, они нередко запускают определённые программы развития и
способствуют их полной реализации. Например, пол (мужской или женский) двудомных
растений определяется, в конечном итоге, как и у животных и человека соотношением
определённых гормонов. Ещё один важный аспект гормональных систем регуляции –
способность гормонов перемещаться из мест их биосинтеза к местам действия, т. е. к
клеткам-мишеням. Таким образом, одни органы сигнализируют другим о своём состоянии и
необходимости тех или иных координированных реакций. Эта координационная функция
гормонов реализуется у позвоночных животных благодаря циркуляции крови, способной
быстро перенести сигнальные молекулы от одних органов к другим. У растений нет
кровеносной системы, зато имеются сосудистая система транспорта веществ из корня в
побег(ксилема), а также система доставки из листьев питательных соединений в
нуждающиеся в них органы (флоэма). Именно эти сосудистые системы транспорта обычно
используются растениями для перемещения гормонов.
Как и у животных, гормональная система растений консервативна, т. е. имеет много
общих черт у растений разных видов. У всех изученных растений обнаруживаются такие
гормоны, как ауксины, цитокинины, гиббереллины, этилен, абсцизовая, жасмоновая,
салициловая кислоты и др. По общему количеству типов гормонов растения существенно
уступают высшим животным, однако каждый из гормонов растений многофункционален, т. е.
влияет на многие стороны роста и развития растений. Меньшее количество гормонов у
растений объясняется также тем, что разнообразие типов тканей у растений меньше, чем у
животных. С другой стороны, у растений отсутствует аналог нервной системы, и это
4
обусловливает особую важность для их жизнедеятельности систем химической регуляции, в
первую очередь, гормональной.
Функционально гормоны растений (часто называемые фитогормонами) условно
разделяют на гормоны-активаторы и гормоны-ингибиторы (гормоны стресса). Гормоны
активаторы, как правило, вызывают усиление метаболизма клеток и ростовых процессов. К
таким гормонам относятся, в первую очередь, ауксины и цитокинины, необходимые для роста
клеток и клеточных делений, а также гиббереллины и брассиностероиды. Гормоныингибиторы действуют чаще всего в неблагоприятных условиях, они затормаживают
процессы роста и способствуют развитию у растений тех или иных защитных реакций
(стресс-адаптации). К таким гормонам относят этилен, абсцизовая кислота, жасмоновая и
салициловая кислоты. Места синтеза и места действия у фитогормонов могут быть как
различны так и схожи. Ауксины синтезируются главным образом, в верхушке побега и
передвигаются вниз вплоть до кончика корня. Цитокинины, наоборот, синтезируются в
основном в кончиках корней и перемещаются наверх вместе с током воды и минеральных
веществ. Большинство фитогормонов используют для перемещения также флоэму, что
позволяет им перемещаться как вверх, так и вниз по растению. Каждый из типов гормонов
растений отличается характерным спектром действия.
Основным компонентом ауксина является индол-3-уксусная кислота (ИУК)
ИУК – один из
основных гормонов высших растений и вызывает самые
разнообразные физиологические эффекты. Ауксин активирует деление и растяжение клеток,
необходим для формирования сосудов и боковых корней, обладает аттрагирующим эффектом
(способность притягивать питательные вещества). Обработка цветков некоторых видов
растений (томаты, перец, табак, инжир, ежевика) ИУК может приводить к завязыванию
плодов даже без опыления. Плоды, завязавшиеся у этих видов путём гормональной обработки
без оплодотворения яйцеклетки, лишены семян. Таким образом, с помощью ауксина можно
вызвать партенокарпию, или девственное оплодотворение.
Цитокинины получили своё название из - за способности стимулировать деление
клеток (цитокинез). К специфическим эффектам цитокининов относятся стимуляция деления
растительных клеток (в присутствии ауксина) образование побегов, а также задержка
старения листьев.
В целом регуляция роста и развития растений происходит при взаимодействии
нескольких фитогормонов, но особое значение имеют ауксины и цитокинины. Совместное
участие этих двух фитогормонов необходимо для деления клеток, однако эти гормоны
функционируют противоположно при регуляции роста боковых почек побега.
Алоэ древовидное - это многолетнее травянистое растение, относящееся к семейству
Асфоделовых. Стебли прямостоячие, ветвящиеся, внизу покрытые остатками влагалищ
5
отмерших листьев. Достигает
60-80 см. в высоту. Листья довольно мясистые и сочные,
растут очередно, линейно-ланцетные, имеют заострённую верхушку и зубчатый край. Это
цветущее растение. Его цветки беловато-зелёного цвета, с красным отгибом зубцов
околоцветника. Околоцветник
простой, состоящий из шести лепестков, сростнолистный.
Плод алоэ представляет собой коробочку.
Комнатное алоэ, часто выращиваемое как
декоративное растение, цветёт очень редко или вообще не цветёт. В диком виде растет в
Южной
Африке, на Аравийском полуострове и острове Мадагаскар.
В России широко
распространено в комнатной культуре, культивируется во влажных субтропиках в полевых
условиях как однолетняя культура. Широко используется как лекарственное растение.
Алоэ – исключительно неприхотливое растение, хорошо переносящее отсутствие
влаги, солнечных лучей, жару и холод. Объясняется это наличием в его экстракте биогенных
стимуляторов – веществ, образующихся в тканях алоэ при неблагоприятных условиях и
противостоящих процессу гибели клеток самого растения. Установлена чёткая зависимость
концентрации биостимулирующих веществ от фаз луны. Во время океанских приливов она
наибольшая – некоторые вещества присутствуют в составе сока алоэ в период прилива в
количестве, превышающем обычное более чем в 360 раз.
Химический состав алоэ изучен мало. В клетках алоэ древовидного обнаружено
вещество, подавляющее рост раковых клеток, алоэ-эмодин способствует росту нормальных
клеток и тканей, но не опухолевых образований. Изучая алоэ, академик В. П. Филатов открыл
в тканях растений, находящихся на грани жизни и смерти, биогенные стимуляторы, которые
влияют на рост и самовосстановление организма, уничтожают бактерии.
В медицине алоэ используют как желчегонное, слабительное средство, для
повышения гемоглобина и сопротивляемости организма, усиления процессов восстановления
в пврежденных тканях. Алоэ лечит раны и язвы, ожоги и фурункулы, экземы и даже рак
кожи. Сок алоэ успешно борется со многими микробами: стафилококком, стрептококком,
дифтерийной, дизентерийной и брюшнотифозной палочкой. Алоэ используют при
заболеваниях
желудочно-кишечного
тракта,
как
желчегонное
и
слабительное,
при
поражениях кожных покровов, при глазных болезнях, туберкулезе и других легочных
заболеваниях, при воспалении горла и гортани. При насморке закапывают в нос сок алоэ, при
упадке сил пьют настойку из листьев с вином и медом. Водный настой используют для
примочек при кожных заболеваниях. Сироп алоэ с железом - средство от малокровия.
Экстрактом алоэ лечат последствия радиационных воздействий. Aloe vera используется в
косметике для предупреждения появления морщин, при раздраженной и жирной коже.
Присутствие алоэ в доме положительно влияет на энергетический тонус человека.
Другое не менее известное лекарственное растение – каланхоэ перистое. В народе его
называют «домашний доктор», «комнатный женьшень», «дерево жизни».
6
Несмотря на то, что каланхоэ есть почти в каждом доме, его химический состав до сих
пор изучен не полностью. Но даже эта небогатая информация о нем позволяет говорить о
богатом содержании в растении полезных макро-и микроэлементов. В листьях каланхоэ
содержится много алюминия, магния, кальция, меди, железа, силиция и марганца. В нем
также много дубильных веществ, почти 0,05 % витаминов Р и С, 1,2 % полисахаридных
веществ. Причем витамин Р довольно тесно связан с витамином С, так как он способствует
его удержанию в организме.
Микроэлементами
называют
химические
вещества,
имеющие
большую
физиологическую значимость. Содержание этих элементов в организмах растений, животных
и человека измеряется тысячными долями процента.
Каланхоэ богат алкалоидами, тритерпенами, гликозидами, стероидами и липидами.
Листья содержат группу химических веществ, называемых буфадиенолидами, которые очень
активны и вызвали интерес ученых. Они очень похожи по структуре и деятельности на два
других сердечных гликозида - дигоксин и дигитоксин (препараты, используемые для
клинического лечения застойной сердечной недостаточности и связанных с ней условий).
Каланхоэ,
как
продемонстрировали
клинические
исследования,
обладает
антибактериальной, противоопухолевой активностью, оказывает инсектицидное действие,
могут
использоваться
Основные
для
химические
профилактики
вещества,
онкологических
содержащиеся
заболеваний.
в
каланхоэ
Арахидовая кислота, астрагалин, бета-амирин, бензеноиды, и др. Стебель, побеги и листья
каланхоэ содержат 1,35–1,41% золы, в которой выявлен ряд микроэлементов — Mn, Zn, Mo,
Cu, Cr, Al. Установлено, что каланхоэ обладает способностью избирательно накапливать
такие химические элементы, как Zn, Mo, Cu, Se, Sr .
Описание проведенного эксперимента.
Проанализировав информацию о фитогормонах и изучив состав и свойства сока алоэ и
каланхоэ, я своим экспериментом постаралась доказать, что данные растения обладают
биостимулирующим эффектом. Для своей работы мне потребовалось: 1 экземпляр растения
алоэ (биологический возраст 7 лет) и 1 экземпляр растения каланхоэ (биологический возраст
5 лет).
Для исследования на первом этапе были использованы семена перца кустарникового.
Опыт проводился в июне 2013года. Для исследования в три лотка на влажную ткань были
разложены по 30 семян перца, обработанные раствором сока алоэ , каланхоэ (в концентрации
1:5) и чистой водой. Наблюдения проводились в течение недели за семенами и в течение трёх
месяцев (июнь, июль, август) за проростками. В опыте учитывалось количество проросших
семян, длина проростка и высота молодого растения.
Результаты проведённых опытов представлены в таблице 1(приложение № 1)
7
Далее
семена
перца
кустарникового
были
высажены
в
грунт,
где
также
обрабатывались соком алоэ, каланхоэ (1:5) и чистой водой. Результаты полученной рассады
представлены в таблице 2 (приложение 2)
Второй опыт был заложен в сентябре 2013года. Для исследования были взяты семена
гороха «Первенец» ( по 20 шт. в трёх лотках) и семена огурца «Королевский урожай» ( по 20
шт. в трёх лотках). За семенами наблюдения проводились в течение 7 дней, семена
обрабатывались в той же концентрации (1:5) и чистой водой. Результаты опыта:

семена огурца «Королевский урожай» не проросли ни в одном из образцов;

семена гороха «Первенец» имели хорошие зародышевые корешки, что дало
возможность отследить всхожесть семян, представленных в таблице 3 (приложение 3)
После высадки пророщенных семян в грунт все образцы поливали чистой водой.
Всхожесть семян составила 100%. Уже на второй день появились первые всходы семян,
обработанные каланхоэ и водой. Однако более крепкая и крупная рассада была получена из
семян, обработанных соками алоэ и каланхоэ.
Третий опыт мы заложили в ноябре этого года на семенах фасоли «Посевной». Схема
проведения опыта, концентрация соков алоэ и каланхоэ, а также сроки исследования те же.
Результаты
проведённых
исследований
представлены
в
таблице
4
(приложение 4)
IV. Выводы результатов исследования.
В результате анализа данных таблиц установлено, что лучшим стимулирующим
эффектом обладает раствор сока каланхоэ в концентрации 1:5. Растения, выращенные из
семян, обработанных соком алоэ и каланхоэ, обладали ускоренным ростом, мощной корневой
системой, развитым стеблем и листьями. Но наибольший эффект достигнут после обработки
семян раствором сока алоэ.
Эксперимент показал следующее:
1.
Всхожесть семян, вымоченных в 20%-ом растворе сока каланхоэ составил
100%, в 20%-ом растворе сока алоэ - 95%.
2.
Зародышевый корешок семян, вымоченных в соке каланхоэ, мощнее и длиннее,
чем семян, обработанных соком алоэ и водой.
3.
В соке алоэ содержатся вещества, которые способствуют усиленному росту
растений во взрослом состоянии.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:
1.
Свежевыжатый сок алоэ и каланхоэ является мощным биостимулятором
роста.
8
2.
Более эффективным биостимулятором в проращивании семян является сок
каланхоэ.
3.
Более эффективным биостимулятором роста растения, высаженного в грунт,
является сок алоэ.
Рекомендации по использованию сока алоэ и каланхоэ:
1.
С целью повышения урожайности сельскохозяйственных растений перед
посевом следует замачивать семена в растворе сока каланхоэ.
2.
С целью ускорения роста рассады, высаженной в грунт, следует использовать
для полива раствор сока алоэ (1 – 5).
3.
Рекомендую использовать в лечебных или косметических целях сок алоэ и
каланхоэ.
Гормоны растений – это интригующая и быстро развивающаяся область научных
исследований.
Фитогормоны
регулируют
процессы
роста,
развития,
цветения,
клубнеобразования, покоя, прорастания семян растений; определяют общее строение
надземной и корневой частей растений; влияют на урожай и устойчивость растений к
неблагоприятным факторам среды. Знание фундаментальных основ гормональной регуляции
у растений помогает человеку управлять ростовыми характеристиками и устойчивостью
растений.
В своей работе я изучала воздействие сока алоэ древовидного и каланхоэ перистого, в
состав которого входят фитогормоны (биостимуляторы), влияющие на прорастание семян.
Каждый из входящих в состав алоэ и каланхоэ компонентов играет важную роль, а все вместе
они усиливают действие друг друга, образуя уникальную смесь – настоящее целебное
питание для клеток и тканей.
В своём исследовании я получила конкретный и достоверный результат, доказав, что
сок алоэ и каланхоэ является сильнейшим биостимулятором роста. Из семян перца я
вырастила крепкие растения.
Результаты моего исследования имеют практическое значение: я предлагаю перед
проращиванием обрабатывать семена соком каланхоэ, что сократит сроки всхожести семян.
А обрабатывать всходы соком алоэ, что ускорит рост, будет препятствовать развитию
растительных болезней и повысит урожайность безвредно для здоровья человека.
9
V. Использованная литература
1.
М. Лацис, О. Сладкова. «Иллюстрированная энциклопедия комнатных
растений». – М.: Эксмо, 2010
2.
Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. «Биология». М.: «Мир», 1990, т.2
3.
Научно-популярный журнал: «Биология для школьников» 2012, №4
4.
Журнал «Сады Сибири», №10
5.
Комарова Г. В. «Каланхоэ и алоэ». – Донецк: Аст-сталкер,2008г.
6.
Научно-методический журнал «Биология в школе», 2013, №8
10
VI. Дополнительные приложения
Приложение №1
Таблица 1
Сок алоэ
Сок каланхоэ
Вода
Дни
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
Кол-во семян, в
опыте (шт)
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
-
17
23
27
27
27
-
-
19
25
30
30
30
-
-
-
19
23
29
29
-
3
7
9
13
16
-
-
4
9
13
16
21
-
-
-
3
7
11
15
Количество
проросших
семян (шт)
Длина
зародышевого
корешка (мм)
11
Приложение 2
Таблица 2
Сок алоэ
Месяцы
Высота
молодого
растения
(см)
Сок каланхоэ
Июнь Июль Август
9
18
26
Июнь Июль Август
7
16
22
Вода
Июнь Июль Август
6
8
12
12
Приложение 3
Таблица 3
Сок алоэ
Сок каланхоэ
Вода
Дни
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
Кол-во семян, в
опыте (шт)
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
-
-
8
16
20
20
-
-
-
12
18
20
20
-
-
10
14
18
20
20
-
-
3
7
14
18
-
-
-
4
9
16
22
-
-
3
5
10
14
17
Количество
проросших
семян (шт)
Длина
зародышевого
корешка (мм)
13
Приложение 4
Таблица 4
Сок алоэ
Сок каланхоэ
Вода
Дни
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
Кол-во семян, в
опыте (шт)
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
-
8
10
10
10
10
-
-
7
10
10
10
10
-
-
3
5
7
7
7
-
4
6
8
12
16
-
-
2
3
5
7
12
-
-
3
3
5
7
7
Количество
проросших
семян (шт)
Длина
зародышевого
корешка (мм)
14
VII. Аннотация
«Изучение биогенных стимуляторов, содержащихся в соках каланхоэ и алоэ»
Краткая аннотация работы.
В данной работе исследуются свойства соков растений каланхоэ
сильнейших стимуляторов роста.
и алоэ
как
А также даны рекомендации по использованию соков
каланхоэ и алоэ в проращивании семян.
15