В рамках готового исследовательского проекта по окружающему миру "Листопад" учащаяся 4 класса начальной школы изучает справочные сведения о причинах изменения окраски листьев у деревьев и кустарников и о причинах листопада у лиственных растений в осенний период.

Подробнее о проекте:

В индивидуальной детской исследовательской работе "Листопад" обучающейся 4 класса начальной школы выдвинута гипотеза о том, что, листья меняют окраску на деревьях и кустарниках, потому что дерево заболело и листья боятся холода, дается характеристика особенностям листопада у разных лиственных растений, проводятся практические опыты по извлечению пигментов из растительного материала.

В ученическом проекте по биологии в доступной форме изложены причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников перед листопадом, и дается объяснение, почему деревья и кустарники сбрасывают на зиму листья. В процессе проведения опытов автором были извлечены пигменты из растительного материала некоторых кустарников (сирень и шиповник).

Оглавление

Введение
1. Причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников
2. Листопад у лиственных деревьев и кустарников.
3. Особенности листопада у разных деревьев и кустарников.
4. Исследование по извлечению пигментов из растительного материала.
Заключение
Список литературы
Приложение

Актуализация темы: Мне всегда было интересно узнать, откуда у осени столько ярких разнообразных красок. Ведь летом все листья зелёного цвета. Почему именно осенью листва меняет окраску, и листья становятся жёлтыми, красными, багровыми. На уроке «Окружающий мир» мы изучали сезонные изменения в природе. Принесли с экскурсии много разноцветных листьев. А вот ответа, почему все листья разной окраски, я так и не получила, тогда решила самостоятельно это выяснить.

Цель работы: изучить причины изменения окраски листьев у деревьев и кустарников перед листопадом.

Задачи:

1. Изучить литературу по теме.
2. Провести наблюдения за окраской лиственных деревьев и кустарников в осенний период.
3. Исследовать, почему осенью листья на деревьях и кустарниках изменяют окраску.
4. Выяснить, почему деревья и кустарники сбрасывают на зиму листья.
5. Сделать выводы и дать рекомендации.

Объект исследования: опавшие листья деревьев и кустарников.

Предмет исследования: изменение окраски листьев у деревьев и кустарников.

Гипотеза: Я предполагаю, что листья меняют окраску на деревьях и кустарниках, потому что дерево заболело и листья боятся холода.

Практическая значимость: умение самим добывать информацию по нужной теме, находить применение полученным знаниям в повседневной жизни, развитие эстетического вкуса, интереса к экологическим проблемам.

Новизна работы заключается в том, что таких исследований в нашей школе ещё никто не проводил, материала в литературе по данной теме недостаточно.

Листопад - естественное опадание листьев у древесных растений и кустарников осенью, связанное с подготовкой растений к зиме и вызванное изменением длины дня. Лишь у немногих (напр., дуб) листья засыхают и постепенно разрушаются; обыкновенно листья, предварительно потерявшие зелёный цвет и ставшие жёлтыми и красными, опадают.

Листья могут опадать массой в определённый период или постепенно, по одному в течение длительного времени. Если растение на какой-либо срок теряет все листья, их называют листопадными. Вечнозелёные растения несут листья круглый год, сменяя их периодически.

Осень – одно из четырёх времён года, между летом и зимой. Осень – переходный сезон, когда заметно уменьшение светового дня и постепенно понижается температура воздуха.

Условно осень делится на четыре подсезона.

1 подсезон – начало осени. Начинается с появления первых жёлтых прядей в кронах берёз, лип, вяза, а заканчивается он тогда, когда число расцвеченных и зелёных листьев становится примерно равным, что чаще бывает в последней декаде сентября.

2 подсезон – золотая осень. Длится приблизительно с конца сентября по середину октября. В течение него листва на деревьях всё сильнее желтеет и начинается интенсивное опадение листвы. Постепенно оголяются леса.

3 подсезон – глубокая осень (октябрь). С окончанием листопада у берёзы, осины и вяза начинается и длится глубокая осень. Она продолжается до первого снега (не летящего в воздухе, а того, что хотя бы на день или ночь покроет землю).

4 подсезон – предзимье (первая половина ноября). Последний осенний подсезон, являющийся одновременно переходом к зиме, за что и получил своё название.

Летом все деревья имеют одну окраску – зелёную. А вот осенью те же самые листья приобретают различную окраску. Откуда берутся эти цвета?

Оказывается, листья зелёного цвета потому, что в них содержится особое вещество – хлорофилл. Учёные назвали это вещество хлорофиллом (от греческих слов «хлорос» — зелёный и «филлон» — лист). Хлорофилл считают зелёной кровью растений. Он как будто крошечная кухня внутри каждого листочка!

Эта кухня помогает превратить солнечный свет и воду в питание для растений. Наука доказала, что без зелёного листа не только не может жить растение, но не было бы и вообще жизни на Земле. Оказалось, что в клетках листа происходят важнейшие превращения воды и углекислого газа в сахар и крахмал. При этом листья выделяют кислород, которым дышит всё живое на планете. Великий русский учёный Климент Аркадьевич Тимирязев называл лист великой фабрикой жизни.

Большую часть жизни Тимирязев посвятил исследованиям хлорофилла. В своей книге «Жизнь растения» он на ярких примерах показал, как питается, растёт, развивается и размножается зелёное растение. Хлорофилл играет главную роль в фотосинтезе.

Процесс фотосинтеза можно изобразить вот такой простой формулой.

ВОДА + УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ СВЕТ = ГЛЮКОЗА + КИСЛОРОД
ХЛОРОФИЛЛ

Листья кажутся нам зелёными от большого количества хлорофилловых зёрен, расположенных в листе. Вместе с хлорофиллом в листе есть и другие пигмент - КАРОТИНОИДЫ (жёлтый и оранжевый цвет), АНТОЦИАН (красный цвет и багровый). Хлорофилл в живом листе постоянно разрушается и снова образуется.

Но это происходит только на свету. Поэтому летом, когда солнце светит долго, образование хлорофилла не отстаёт от его разрушения. И лист всё время остаётся зелёным. В это время другие пигменты «дремлют». К концу лета - началу осени дни становятся короче. Деревья чувствуют приближение холода и начинают готовиться к зиме.

Света растения уже получают меньше. Хлорофилл днём разрушается, а ночью не успевает восстановиться. Зелёный свет в листе убывает, и заметным становится жёлтый, багряный или красный оттенок. Это зависит от того, какое красящее вещество находится в вянущем листе. Деревья и растения подготавливаются к зиме, и дают нам возможность каждый раз восхищаться их прекрасным разноцветьем.

1 этап – подготовительный: постановка проблемы, выбор объекта, изучение территории, знакомство с методиками и литературой.

2 этап – экспериментальный: проводился сбор опавших листьев на территории пришкольного участка. Определение незнакомых листьев по атласу-определителю, проведение опытов по окраске листьев.

3 этап – аналитический: анализ результатов исследований, выяснение почему листья изменяют свой цвет в осенний период, экспериментальным путём выяснение от чего зависит окраска листьев на деревьях и кустарниках, выделение растительных пигментов.

4 этап – отчетный: оформление исследовательской работы.

5 этап – информационный: с результатами работы были ознакомлены ученики нашего класса и участники районной конференции.

Методы работы:
1. Опрос одноклассников о причинах изменения окраски листьев.

2. Наблюдения за изменением окраски листьев в разные подсезоны осени.

3. Сбор опавших листьев деревьев: берёзы повислой, клёна американского, осины, рябины, ольхи серой; кустарников: шиповника майского, сирени, аронии (черноплодной рябины).

Опыты № 1,2 Выделение из листьев сирени хлорофилла

Опыты № 3,4 Выделение из листьев краснокочанной капусты антоциана.

Я прочитала в атласе-определителе А.А. Плешакова «От земли до неба» сведения о каждом дереве и кустарнике, который буду изучать, и провела опрос среди одноклассников, пытаясь выяснить, что они думают об изменении окраски листьев перед листопадом.

Опрос одноклассников по теме: «Почему листья меняют окраску?»

Изменение окраски листьев у деревьев и кустарников в разные

Растение	1 подсезон	2 подсезон	3 подсезон	4 подсезон
Берёза повислая	первые жёлтые листочки	обильное пожелтение листвы	окончание листопада
Клён американский		багряный цвет листьев	опадение листвы
Осина		жёлтые и ярко-красные листья	окончание листопада
Рябина	первые красные листочки	обильное покраснение листвы	опадение листвы
Ольха серая	не меняют окраски листья	не меняют окраски листья	не меняют окраски листья	окончание листопада
Шиповник майский	первые красные листочки	обильное покраснение листвы	опадение листвы
Сирень	не меняют окраски листья	не меняют окраски листья	не меняют окраски листья	окончание листопада
Арония		пурпурно-красный цвет	опадение листвы

Результаты опытов по извлечению пигментов

ОПЫТ № 1. Выделение из листьев сирени хлорофилла

Оборудование и материалы: лист сирени, спирт, колба

Ход работы: для опыта взяла лист сирени, т. к. в нём есть только один пигмент – хлорофилл. Положила в колбу, залила спиртом и стала наблюдать за происходящим. Через 5-7 минут на нём появились тёмные пятнышки. В том месте, где листочек был немного надорван, появился светло-зелёный цвет. Спирт приобрёл светло-зелёный оттенок. Я ждала ещё 20 минут, но цвет ярче не стал.

Вывод: изменение цвета спирта произошло потому, что хлорофилл растворяется в спирту.

ОПЫТ № 2. Выделение из листьев сирени хлорофилла

Оборудование и материалы: лист сирени, спирт, колба, чашка, штатив, сухое горючее, поднос, спички

Ход работы: теперь я колбу со спиртом, в которой уже лежал лист сирени, решила нагреть на водяной бане. Когда вода в чашке нагрелась,

спирт стал окрашиваться в зелёный цвет. Через 5 минут спирт полностью изменил свою окраску

Вывод: хлорофилл растворяется в спирту, а при нагревании этот процесс происходит быстрее. Крепкая спиртовая вытяжка из зелёных листьев на свету выглядит изумрудно-зелёной.

ОПЫТ № 3. Выделение из листьев краснокочанной капусты антоциана

Оборудование и материалы: листья краснокочанной капусты, кастрюля, ложка, 9% уксусная кислота.

Ход работы: для опыта взяла листья краснокочанной капусты, т. к. в них есть – антоциан, положила в кастрюлю, поставила на огонь. Когда вода закипела, появился бирюзовый оттенок. Затем цвет воды стал более насыщенным. Я капнула прямо в кастрюлю несколько капель 9% уксусной кислоты и вода в кастрюле приобрела два разных оттенка. Там, куда попала кислота, вода стала розовой, а вторая часть воды осталась бирюзовой. Я помешала ложкой воду в кастрюле, и вода стала ярко - розового цвета. Я достала ложкой листочек капусты и увидела, что сейчас он не фиолетовый, а бледно- жёлтый. На проведение опыта я потратила 15 минут.

Вывод: в листьях краснокочанной капусты есть антоциан, который придаёт листьям розовую окраску.

ОПЫТ № 4. Выделение из листьев краснокочанной капусты антоциана

Оборудование и материалы: листья краснокочанной капусты, стеклянная кастрюля, тарелка, стакан, 70% уксусная кислота

Ход работы: взяла 3 листа краснокочанной капусты, положила в кастрюлю с водой и поставила на огонь. Когда вода в кастрюле закипела, вода стала менять цвет. Сначала она окрасилась в светло-голубой цвет, затем вода стала зеленоватого оттенка, на листьях появились белёсые пятна. Я решила подольше поварить листья, через 20 минут они стали тёмно-зелёного цвета, а вода приобрела грязно-красный оттенок. Я перелили воду в стаканчик, капнула несколько капель 70% уксусной кислоты, и вода окрасилась в ярко-красный цвет.

Вывод: этот опыт доказывает, что в листьях растений есть пигмент – антоциан, который придаёт воде красную окраску.

Общие результаты исследования листьев на предмет выделения пигментов:

опыты	проведение	результаты	вывод
Опыт №1 с листьями сирени	лист сирени опустили в спиртовый раствор	спирт окрасился в светло-зелёный цвет	хлорофилл растворяется в спирту
Опыт №2 с листьями сирени	колбу со спиртом нагревали на водяной бане	спирт приобрёл изумрудно-зелёный цвет	хлорофилл при нагревании растворяется в спирту быстрее
Опыт №3 с листьями краснокочанной капусты	листья капусты кипятили в воде, капнули 9% уксусной кислоты	вода окрасилась в розовый цвет	из листьев капусты выделился антоциан
Опыт №4 с листьями краснокочанной капусты	листья капусты кипятили в воде, воду перелили в стакан, капнули 70% уксуса	вода окрасилась в ярко-красный цвет	из листьев капусты выделился антоциан, чем сильнее раствор кислоты, тем ярче цвет

Изучив литературу по теме, я узнала, что листопад - это естественное опадание листьев у деревьев и кустарников, связанное с подготовкой к зиме. Провела наблюдения за окраской листьев деревьев и кустарников осенью и увидела, что листья окрашены по-разному.

Проведя опыты, узнала, что изменение окраски листьев зависит от того, какой пигмент, кроме хлорофилла, есть в листе. Выяснила, что деревья и кустарники сбрасывают листву, чтобы выжить в
зимний период.

Моя ПЕРВАЯ ГИПОТЕЗА о том, что осенью деревья болеют, и поэтому меняют окраску листьев, не подтвердилась. Но я поняла, что осенняя окраска листьев зависит от того, какой пигмент, кроме хлорофилла есть в листьях.

Моя ВТОРАЯ ГИПОТЕЗА о том, что листья боятся холода и поэтому осенью облетают, тоже не подтвердилась. Но я узнала, что деревьям и кустарникам выгодно сбрасывать листву, чтобы выжить в холодную зиму. Окраска листьев зависит от наличия того или иного пигмента, содержание, которого зависит от длины светового дня.

Список литературы

1. Плешаков А. А., От земли до неба. Атлас-определитель [текст]/ М.: Просвещение, - 1998.- 84-91 с.
2. Дитрих А., Юрмин. Г., Почемучка. Детская энциклопедия [текст]/ М.: Педагогика-пресс, - 1993. – 182-184 с.
3. Детская энциклопедия. Лес [текст]/ - 2003 - № 8. – 24-40 с.
4. Граубин Г., Почему осенью листопад [текст]/ М.: Малыш, - 1985. - 2-24 с.
5. Куркова С. СМ., Сидоренко В. Н. Окружающий мир [текст]/ М.: Паритет, - 2004. – 27-28 с., 128-129 с.
6. Кожевников А. В., Весна и осень в жизни растений [текст]/ М.: Владос, -1983. – 57-59 с.
7. Детская энциклопедия. Мир леса [текст]/ М.: Махаон, 2008. 44-45 с.
8. Сайты в Интернете.

Приложение