Исследовательская работа по теме: "Влияние воды из различных источников на прорастание семян"

МОУ «Бишкильская средняя общеобразовательная школа» Научно­исследовательская работа Тема: «Влияние воды из различных источников на прорастание семян»                          Автор: ученица 9­го класса                                                 Кочеткова Светлана Витальевна                                    Научный руководитель: учитель биологии                                                           Красников Александр Иванович 1 п. Бишкиль  2016 год   Оглавление.       Вступление.______________________________2­4стр. 1. Цели и задачи исследовательской работы. 2. Характеристика воды. Основная часть.___________________________5­10стр. 3. Описание исследований. 4. Результаты проведенной исследовательской работы. Заключение._______________________________11­13стр. 5. Перспективы использования полученных результатов. 6. Источники информации.        Приложения.  ___________________________14­17стр. 2 Вступление. 1. Цели и задачи исследовательской работы.  ­  Основной целью научно­исследовательской работы является выявление влияния воды из различных источников на живые организмы.   ­ Сравнение способности биологических объектов к сохранению естественных циклов на  субстратах различного качества.  ­  Оценка продуктивности организмов в зависимости от качественного состава субстрата ­ Отработка методики биоиндикации.    ­ Получение методических, статистических, графических данных для дальнейшего  использования. 2. Характеристика воды.  Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком,  газообразном и твёрдом и приобретать различные формы, которые могут одновременно  соседствовать друг с другом: водяной пар и облака в небе, морская вода  и айсберги,   ледники и реки на поверхности земли, водоносные слои в земле. Вода способна растворять  в себе множество органических и неорганических веществ. Из­за важности воды, «как  источника жизни», её нередко подразделяют на типы по различным принципам. По  особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего: ао — очищенная вода, практически не содержащая   Дистиллир ванная вод оо примесей и посторонних включений. Получают перегонкой в специальных  аппаратах — дистилляторах. Характеристики: Дистиллированная вода в РФ нормируется на основании ГОСТ 6709­72 «Вода  дистиллированная». Физические свойства: Удельная электропроводность дистиллированной воды, как правило, менее 5  мкСм/см. При необходимости использования более чистой воды используют   деионизированную воду. Удельная электропроводность деионизованной воды может быть  менее 0,05 мкСм/см. pH=5,4­ 6,6. Особенности: Будучи очень чистой, в отсутствие посторонних механических включений может  быть перегрета выше точки кипения, или переохлаждена ниже точки замерзания без  осуществления фазового перехода. Фазовый переход интенсивно происходит при введении  механических примесей или встряхивании. Использование: Дистиллированную воду используют для корректировки плотности электролитов,  безопасной эксплуатации аккумуляторов, промывки систем жидкостного охлаждения,  разбавления концентратов охлаждающих жидкостей и для прочих бытовых нужд.  Например, для добавления в паровые утюги (полностью исключают появление накипи), для корректировки температуры замерзания незамерзающей стеклоомывающей жидкости и при цветной фотопечати, (используется при разбавлении одной из разновидности бренди ­  граппы). В медицине используется как растворитель для приготовления лекарственных форм для инъекций (чаще называется "вода для инъекций"). 3 Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или  связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунт вые воды оо  образуют водоносный горизонт на первом от поверхности  водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых  вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после  выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы  грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между  двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более  постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем  грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и  находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды,  циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых  скальных породах. В зависимости от залегания, характера пустот водовмещающих пород, подземные  воды делятся на:  поровые — залегают и циркулируют в четвертичных отложениях: в песках,  галечниках и др. обломочных породах; трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках); карстовые (трещинно­карстовые) — в растворимых породах    (известняках, доломитах, гипсах и др.). Типы водопроводной воды. Значительная часть систем водоснабжения поставляет в дома несколько типов  водопроводной воды:  питьевую воду;  непитьевую воду «для хозяйственных нужд» (например, в РФ, как и в других  странах строительные нормы позволяют подводить воду непитьевого качества  к писсуарам и смывным бачкам унитазов);         «доочищенную» питьевую воду для питья и приготовления пищи; горячую воду; непитьевую воду для полива. Подготовка воды для питья включает несколько стадий: механическую фильтрацию; отстаивание (иногда с предварительым коагулированием); фильтрацию через слой песка; аэрацию; стерилизацию. Водопроводная вода очищается от вредных веществ. Часто содержит растворенные  соли кальция, магния, железа и других элементов (так называемая «жесткая вода»), из­за  чего является более сложной в использовании, в том числе для стирки одежды. Применение технологий, участвующих в предоставлении чистой (питьевой) воды  в дома, офисы  и общественные здания является одним из основных заданий сантехники.  Питьевая вода, «вода из­под крана», отличается от других основных видов питьевой воды,  таких, как дождевая вода для сбора в цистерны, вода из деревенских насосов (городских  насосов), или воды в ручьях, реках, озерах. 4 Структур рованная вод ио ао — термин, чаще всего встречающийся в текстах  по нетрадиционной медицине и эзотерике, используемый для обозначения некой «воды с  изменённой относительно равновесия к окружающей среде структурой». Часто  структурированная вода предлагается в качестве «сверхлекарства», способного лечить  заболевания, признаваемые неизлечимыми академической медициной. Научно доказано лишь существование эффекта упорядочения молекул воды  при адсорбции молекул воды на поверхностях, имеющих специфическое чередование  положительно и отрицательнозаряженных групп атомов, а также при растворении  некоторых полимеров, в частности, белковых макромолекул, что используется для  описания некоторых свойств клеточной жидкости. Такое упорядочение не является ни  полным по всему объёму жидкости, ни стабильным во времени. Такая структура  разрушается в течение непродолжительного времени самостоятельно вследствие                 теплового движения молекул воды и полностью разрушается при внесении возмущения в  структурированную среду (например — при перемешивании). Полное упорядочение воды в стабильную структуру (возникновение дальнего порядка) происходит при её замерзании.  Такая структура почти полностью разрушается при размораживании. Также есть данные о том, что при оттаивании замёрзшей воды в жидкой фазе сохраняются  небольшие группы молекул с «ближним порядком», напоминающим порядок молекул льда. Это подтверждается рентгеноструктурным анализом. Но при нагревании до 30 °C  (например, если её выпить) вода становится полностью аморфной. Память воды. С идеей структурированной воды тесно связано предположение о «памяти воды».  Это базовая идея для теоретических основ гомеопатии, согласно которой вода якобы на  молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворённом, и  сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не  остаётся ни одной молекулы ингредиента. Результаты некоторых опытов, якобы  действительно указывали на такую возможность, однако повторно проводившиеся  эксперименты не приносили подтверждений реальности феномена. Научное сообщество не  принимает концепцию памяти воды. В частности, эксперименты, проведённые в ИТЭБ  РАН, показали, что «вода не помнит о прошлом наличии в ней этих [ранее содержавшихся]  веществ, также она не помнит и о прошлых внешних физических воздействиях на неё».  Премия в один миллион долларов, объявленная за проверяемый опыт, демонстрирующий  память воды, никем не получена. Основная часть. 3. Описание исследований. Научные исследования проводились ученицей 9­го Б класса Кочетковой Светланой под   руководством   учителя   биологии   Красникова   Александра   Ивановича.   В   качестве биологических   исследуемых   объектов   были   выбраны   семена   кабачков   сорта   «Фараон», произведенных компанией «Гавриш», имеющих положительную характеристику качества. Научная классификация  Царство: Растения Отдел: Покрытосеменные Класс: Двудольные Порядок: Тыквоцветные Семейство: Тыквенные Род: Тыква Вид: Тыква обыкновенная  5 Подвид: Кабачок Латинское название: cucurdita pepo var. Giromontina Сорт: Фараон ru.vlab.wikia.com      На выбор растения повлияло то обстоятельство, что кабачки являются скороспелой культурой, отзывчивой к состоянию увлажнения, а также наличие качественного семенного материала   с   необходимыми   характеристиками   (вес   семян,   количество   семян,   сроки годности, гарантия чистоты и качества семенного материала).     В качестве субстрата использовалась вода из различных источников. Это основная проблема   исследования,   в   изучении   биологических   объектов   и   их   характеристики.   Мы исходили из того, что вода хороший растворитель, а значит, вода из разных источников будет иметь различный химический состав. Так же была использована дистиллированная вода в качестве эталона для сравнения с другими образцами. Нами были собраны пять проб воды для постановки опыта. Проба №1 – дистиллированная вода. Проба №2 ­ вода из природной скважины. Проба №3 – вода, полученная при таянии снега (снеговая). Проба №4 – вода, прошедшая цикл замораживания – размораживания из нее удалены  соли (структурированная). Проба №5 – вода из водопроводной сети поселка Бишкиль.    Дополнительных оценок качества воды не проводилось. Все   образцы   семян   находились   в   одинаковых   условиях   по   освещенности, температуре окружающей среды, воздушному режиму, поэтому эти факторы можно не принимать во внимание. То есть основным отличием при исследовании является вода из различных источников.          Исследования были начаты 15 января 2014 года. Семена помещены в контейнеры на влажные салфетки. Состояние семян фиксировалось каждые сутки в дневнике наблюдений. Основные этапы опыта фиксировались – фотографировались и заносились в фотоотчет.  15 января начало исследования. 6 С 15 января по 17 января семена активно впитывали воду. 16 января в  каждый контейнер добавили по 20 гр. воды.  С 18 января по 20 января началось активное прорастание семян. Проростки в различных контейнерах заметно отличаются по своим показателям.  Начнем характеристику по порядку. Контейнер №1 – дистиллированная вода.  Проростки семян очень слабые, наблюдается неравномерное прорастание. 7 Контейнер №2 – вода из природной скважины. Проростки более сильные, чем в первом контейнере, длиннее корешок, почти все  семена проросли, и находятся в близких стадиях. Контейнер №3 – вода снеговая. В контейнере №3 наблюдаем более длинные корешки у проростков и развитие  семядольных листьев.   8 Контейнер №4 – вода структурированная. Абсолютно все семена проклюнулись, наблюдаем, как только проклюнувшиеся, так  и на стадии развития семядольных листочков. Контейнер № 5 – вода из водопровода п.Бишкиль.   Наблюдаем самые мощные проростки семян, с хорошо развитыми корешками,  стебельками и листьями, часть семян покрылась плесневым налетом, от контейнера  исходит запах брожения. Дальнейшие измерения проростков семян производились по длине корешка.  Характеристика показателей выглядит следующим образом. Фотографии проростков можно посмотреть в приложении №2. 9 Следующий показатель, по которому производилось сравнение это     увеличение биомассы.  Мы исходили из того, что масса семян, заложенная в разные  контейнеры, была одинаковая, количество воды, добавляемое в контейнеры, ­ тоже  равное. Контейнеры находятся в одном температурном режиме значить испарение  воды из каждого тоже одинаковое. Следовательно, взвесив семена мы можем  сравнить количество, приращенной биомассы, т. е. сопоставить показатели  биологической  активности воды.  Таблица №1. № Нумерация контейнера  Начальный вес  семян  (гр.) 2 2 2 2 2 Конечный вес  семян  (гр.) 6,20 5,90 6,35 6,30 7,00 №1­ дистилированная вода №2 –вода из скважины №3 – вода снеговая  №4 –вода структурированная  №5 – вода водопроводная  п. Бишкиль 1 2 3 4 5    По данным полученным в ходе исследования видно, что наибольший прирост  биомассы дала проба №5. Из этого можно сделать вывод, что в воде содержаться  какие­то вещества вызывающие наиболее сильное развитие растений (см.  Приложение№1). Предположительно этими веществами являются соединениями азота и  фосфора т. к. наличие этих веществ стимулирует процесс роста вегетативных  органов у растений и прирост биомассы, что мы и наблюдаем (см. Приложение №3).      С точки зрения качества проростков следует отметить пробы №3 и №4 в них  наблюдается равномерность развития, проростков, мощная корневая система, что  очень важно, для дальнейшего развития и питания растения, отсутствие загнивших  семян, хорошие показатели прироста биомассы. Отсюда можно сделать вывод, что  для развития растений наиболее ценной является вода, прошедшая стадии  замораживания и размораживания т. е изменения агрегатного и структурного  состояния. В ходе опыта со снеговой и талой водой мы имитировали природные  процессы, происходящие весной. Также следует отметить тот факт, что проба воды  №5 из водопроводной сети поселка Бишкиль хотя и дала хорошие показатели при  прорастании семян. Однако с точки зрения характеристики, как водопроводной  воды, т. е. для питья обладает плохим качеством. Об этом косвенно  свидетельствуют такие показатели – загнивание семян, появление на семенах  плесени, брожение в пробах воды. Следовательно, мы можем предположить о  наличии в  водопроводной воде посторонней микрофлоры. Показатель интенсивного увеличения биомассы свидетельствует о повышенном содержании в водопроводной  воде поселка Бишкиль соединений фосфора и азота.   10 Заключение. 4. Перспективы использования полученных результатов. Полученные в ходе исследования результаты имеют несколько перспективных  Методология исследований, объекты опытов позволили выйти за рамки одной науки направлений использования. Прежде всего, это использование в качестве иллюстративного  материала для учебной деятельности, например в курсе биологии 6­го класса при изучении  тем:  «Строение и многообразие покрытосеменных растений», «Жизнь растений»,  «Классификация растений». Возможно использование данных, полученных в ходе  исследований, в курсе «Общей биологии» 9­го класса при изучении тем, экологической  направленности, демонстрирующих влияние абиотических факторов на биологические  объекты. В курсе Учебного предмета «Основы безопасности жизнедеятельности», как  пример влияния экологических факторов на человека. Ценность полученного материала  состоит в том, что он является результатом, основанном на местном, региональном  материале. Таким образом, проведя научно­исследовательскую работу, мы приобрели  новые учебные навыки работы с биологическими объектами, получили эксклюзивные,  оригинальные научные данные, возможность дополнить программный материал  национальным региональным компонентом.     – биологии и рассматривать материал с точки зрения метапрепредметности. Так как, для  изучения выбранной темы, потребовался комплексный подход и знание предметов  естественнонаучного цикла – физики, химии, биологии, экологии. А так же предметов  гуманитарного профиля­ основ безопасности жизнедеятельности, географии.       рассматривать, как возможность привлечь внимание к проблеме качества питьевой воды.  Полученные результаты косвенным образом указывают на невысокое качество  водопроводной воды в поселке Бишкиль. Как фактор, негативно оказывающий на влияние  на качество водопроводной воды, возможно предположить близость грунтовых вод,  уровень которых регулируется рекой – Бишкилька. В реку попадают сточные,  поверхностные воды с ближайшей территории, на которой расположены хозяйственные  объекты, потенциально опасные для водных источников. Непосредственно на восточном  берегу расположены животноводческие помещения, силосные ямы. На западном берегу­  населенный пункт, а пересекает реку – железнодорожная магистраль и автодорога. С  учетом малой скорости течения в реке, а по сути застойного характера водного режима  реки Бишкилька, вода в этом источнике плохого качества. И конечно имеется дренаж в  грунты, прилегающей территории, отсюда влияние качества воды в реке на качество  подземных вод. Это ряд взаимосвязанных факторов, изучение которых представляется  перспективным и социальнозначимым.    С точки зрения общественной значимости, проведенные исследования можно  Лет через пять чистая вода будет дороже, чем нефть и газ. Уже сегодня 1 миллиард  400 миллионов человек в мире не имеют доступа к чистой качественной воде. В процессе  антропогенных влияний источники воды во многих государствах загрязнены тяжёлыми  металлами, пестицидами, гербицидами, диоксидами, патогенной микрофлорой и утратили  способность к самоочищению. Россия находится в первой десятке мира по запасам пресной воды. Именно наша  страна располагает 22% мирового запаса живительной влаги. При этом одной из самых  11 насущных проблем в стране является некачественная питьевая вода, что вызвано в  частности, крайней изношенностью водоразводящих сетей в населённых пунктах. Кроме  того, 90% сброса сточных вод в России не очищается до нужного уровня, причем примерно 60% от этого количества «обеспечивают» предприятия жилищно­коммунального хозяйства (ЖКХ). Вследствие употребления некачественной питьевой воды возникают такие опасные  заболевания, как дизентерия, брюшной тиф, гепатит, менингит. Через воду можно заболеть  инфекционной желтухой, туляремией, водной лихорадкой, бруцеллёзом, полиомиелитом.  По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 80%  всех болезней вызвано  именно употреблением некачественной питьевой воды. С этим связано и отставание страны по средней продолжительности жизни  населения от других промышленно развитых государств. По оценке специалистов, только  улучшение качества питьевой воды позволит увеличить среднюю продолжительность жизни на 5­7 лет. На сегодняшний день около 15% питьевой воды совершено непригодно к  употреблению, и только 12% водопроводной воды соответствует общепринятым  критериям. Очевидно, что вода должна отвечать всем санитарно­эпидемиологическим  характеристикам не только в точке забора, но и при выходе из крана. В противном случае  все попытки её очистки напрасны.         Источники информации. 1. 2. ru.vlab.wikia.com  http://ru.wikipedia.org/       3.   Журнал «Жизнь без опасностей. Здоровье. Долголетие» № 04­2009­01­2010.  12 Приложение №1. Приложение. Диаграмма изменения биомассы семян. 8 7 6 5 4 3 2 1 0 на начало опыта (гр.) на окончание опыта (гр.) 13 Приложение №2. Отличие проростков семян кабачков сорта «Фараон» при использовании воды различного происхождения. 14 15 16 Приложение №3  Изменение длины проростков в различных пробах. Проба № К­во  семян  (шт.) 13 13 13 13 13 1 2 3 4 5 Сгнили (шт.) 4 4 3 ­ 5 0,5­1см. 1­2см. 2­3см. 3­5см. 5­7см. 2 7 1 2 ­ 17 7 2 1 2 1 ­ ­ 6 7 3 ­ ­ 1 1 3 ­ ­ 1 1 1 18