5 Γυμνάσιο Αγίας Παρασκευής Σχολικό έτος 2016-2017 Η Επίδραση του φωτός και του σκοταδιού στην ανάπτυξη της φακής Ερευνητική εργασία στο μάθημα της Τεχνολογίας Συντελεστές εργασίας : Μελίνα Πολίτη, Χριστίνα Πράττη
Περιεχόμενα 1.Εισαγωγή 1.1 Παρουσίαση του προβλήματος 1.2 Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας έρευνα 1.3 Παρουσίαση των κοινονικών αναγκών που εξυπηρετεί η 1.4 Γενικά στοιχεία - βιβλιογραφική επισκόπηση 1.5 Υπόθεση 2. Ερευνητική Διαδικασία 2.1 Περιγραφή ερευνητικής μεθόδου (μεθοδολογία) : 2.2 Μεταβλητές-σταθερές- ορισμοί 2.3 Όρια της έρευνας δείγμα πληθυσμού 2.4 Εργαλεία και όργανα μέτρησης : 2.5 Εργαλεία και όργανα μέτρησης : 2.6 Αριθμός επαναλήψεων: 2.7 Χρονική διάρκεια: 3. Αποτελέσματα 3.1 Στατιστική επεξεργασία 3.2 Παρουσίαση και ανάλυση δεδομένων 4. Συμπεράσματα 2
1.Εισαγωγή 1.1 Παρουσίαση του προβλήματος Στην συγκεκριμένη έρευνα θα μελετήσουμε το πόσο σημαντικό ειναι το φως για την ανάπτυξη των φυτών. Δηλαδή θα παρατηρήσουμε την φακή υπό συνθήκες φωτός και αντίστοιχα υπό συνθήκες σκιάς και θα δούμε σε ποία περίπτωση αναπτύσσονται καλύτερα. 1.2 Παρουσίαση του σκοπού της έρευνας Αναρωτηθήκαμε, πώς θα συμπεριφερθεί ένα φυτό εαν, αφότου φυτρώσει, βρίσκεται υπό συνθήκες ελάχιστου φωτός. Έτσι με αυτή την έρευνα θέλουμε να ξεκαθαρίσουμε εάν πράγματι το φώς παίζει ρόλο στην ανάπτυξή τους. 1.3 Παρουσίαση των κοινονικών αναγκών που εξυπηρετεί η έρευνα Η έρευνά μας θεωρείται χρήσιμη για την κοινωνία καθώς ενημερώνει τον πληθυσμό που ασχολείται με την γεωργία ερασιτεχνικά, αλλά και τους πολίτες, για τον καλύτερο δυνατό τρόπο ανάπτυξης των φυτών.με αυτόν τον τρόπο θα αυξήσουμε την άνθηση μιας χώρας και θα έχουμε περισσότερους ενήμερους πολίτες. 3
1.4 Γενικά στοιχεία - βιβλιογραφική επισκόπηση Η ανάπτυξη και η συντήρηση όλων των φυτών στο πλανήτη, όπως και του ανθρώπου άλλωστε, εξαρτώνται άμεσα από τρείς βασικούς παράγοντες, το φως,τη θερμοκρασία και το νερό. Για το νερό και την αναγκαιότητα του, σίγουρα είναι εμφανέστατη η ουσιαστική του επίδραση σε όλους τους οργανισμούς και ακόμα πιο καταλυτική η έλλειψη του. Το φως όμως και η θερμοκρασία δεν αποκαλύπτονται τόσο άμεσα και με τόσο αποτελεσματικό τρόπο στη διαδικασία αναπαραγωγής και ανάπτυξης των φυτών, αν και οι συνέπειές τους είναι κραυγαλέα φανερές σε όσους είναι παρατηρητικοί γνώστες της φύσης. Ξεκινώντας από τους απλούς θάμνους, ανθοφόρους ή μη, και τα κωνοφόρα δέντρα ο ήλιος είναι πηγή ζωής για αυτά, τα βοηθά να επιβιώνουν και να εξελίσσονται, δυναμώνοντας το ριζικό τους σύστημα και εμπλουτίζοντας τα φυλλώματα τους. Δέντρα και καλλωπιστικοί θάμνοι χωρίς αρκετό φως παραμένουν στείρες φόρμες, δεν ανανεώνουν τα φυλλώματα τους, δεν ανθοφορούν στο βαθμό που χρειάζεται και συνεπώς δεν καρποφορούν ανάλογα. Τα λαχανικά και τα φρούτα, έστω και στο τελευταίο στάδιο ωρίμανσης, απαιτούν ηλιοφάνεια αρκετές ώρες την ημέρα για να ολοκληρώσουν τον κύκλο τους. Ακόμα και στα τροπικά φυτά που έχουν ανάγκη ελάχιστου φωτισμού, κυρίως έμμεσου, ο ήλιος είναι το ουσιωδέστερο συστατικό της επιβίωσης τους. Το φώς ρυθμίζει τρείς τουλάχιστον βασικές διαδικασίες των φυτών: 1)Φωτοσύνθεση Η φωτοσύνθεση είναι ίσως η πιο σημαντική βιοχημική διαδικασία που γίνεται πάνω στη γη. Εκτός από κάποιες εξαιρέσεις, όλη η ενέργεια για τη ζωή και την ανθρώπινη τεχνολογία έρχεται από τον ΗΛΙΟ. Στην φωτοσύνθεση η ακτινοβολία του ήλιου, η οποία έρχεται στη γη 4
κάθε μέρα, μετατρέπεται σε μόρια υδατάνθρακα. Αυτοί οι υδατάνθρακες χρησιμοποιούνται από όλους τους ζωντανούς οργανισμούς ως καύσιμο για ενέργεια, και ως βάση για να δημιουργήσουν άλλα μόρια από μόνοι τους. Στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα φυτά, μερικά βακτήρια και μερικά πρώτιστα (τα καλούμενα αυτότροφα) χρησιμοποιούν την ενέργεια του φωτός για να παράγουν μόρια γλυκόζης από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Το οξυγόνο απελευθερώνεται σε αυτή τη διαδικασία. Η ακόλουθη χημική εξίσωση αναπαριστά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης: Τα περισσότερα φυτά φτιάχνουν περισσότερη γλυκόζη από όση χρειάζονται και την αποθηκεύουν. Σε παγκόσμια κλίμακα, η φωτοσύνθεση η οποία γίνεται στους χλωροπλάστες δημιουργεί δισεκατομμύρια τόνους οργανικού υλικού κάθε χρόνο. Αυτό κάνει τη φωτοσύνθεση την πιο σημαντική χημική πορεία της ζωής στη Γη. Αυτή η διαδικασία προσφέρει την πηγή τροφής για άλλους οργανισμούς καθώς και το οξυγόνο που χρειάζονται για την αναπνοή τους. Διαγραμματική απεικόνιση της φωτοσύνθεσης Το νερό προσλαμβάνεται από τις ρίζες των φυτών. Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται από τα στόματα των φύλλων. Με τη βοήθεια της χλωροφύλλης και την ενέργεια του φωτός παράγεται η γλυκόζη που 5
χρησιμοποιείται από τα φυτά και οξυγόνο το οποίο εξέρχεται από τα φυτά και πάλι μέσω των στομάτων του φύλλο. 2) Φωτοτροπισμός Είναι η ιδιότητα των φυτών να στρέφονται προς το φώς Η κίνηση αυτήπου προκαλείται από την άνιση ανάπτυξη του φυτού οφείλεται κυρίως στη διαφορά πυκνότητας της αυξίνης(auxin) του φυτού.για παράδειγμα τα περισσότερα σπέρματα όταν βλαστάνουν χαρακτηρίζονται ως θετικά φωτοτροπικά και αναπτύσσονται προς το μέρος με τον περισσότερο φωτισμό. Επειδή όμως υπάρχει μεγαλύτερη ποσότητα της αυξίνης στο σημείο που φωτίζεται λιγότερο, τούτο έχει ως συνέπεια να αυξάνεται εκεί το φυτό περισσότερο και έτσι να γέρνει ο βλαστός προς το φως. Αντίθετα των βλαστών οι ρίζες του φυτού χαρακτηρίζονται αρνητικά φωτοτροπικές όπου και αναπτύσσονται μακριά από τα ερεθίσματα του φωτός.όλα τα φυτά είναι προγραμματισμένα σύμφωνα με το φώς του φυσικού τους περιβάλλοντος 3)Φωτοπεριοδικότητα Όλα τα φυτά είναι προγραμματισμένα σύμφωνα με το φως του φυσικού τους περιβάλλοντος. Ανταποκρίνονται καλύτερα στους εποχιακούς ρυθμούς φωτός και σκότους που επικρατούν εκεί. Για πολλά φυτά, η διάρκεια ημέρας και νύκτας είναι ένας παράγοντας του χρόνου που απαιτείται για να φτάσουν στην ωριμότητα, δηλαδή στο στάδιο του κύκλου της ζωής τους κατά το οποίο είναι δυνατή η αναπαραγωγή. Η ανθοφορία και η καρποφορία είναι στάδια της αναπαραγωγής των φυτών. Μερικά φυτά ανθοφορούν καλύτερα όταν η διάρκεια της ημέρας είναι 14 ώρες, ενώ άλλα χρειάζονται 14 ώρες το εικοσιτετράωρο σκοτάδι. Ο χρόνος αυτός εξαρτάται απο το είδος του φυτού, ευτυχώς όμως τα περισσότερα φυτά δεν παρουσιάζουν ιδιαιτερότητες. 6
1.5 Υπόθεση Υποθέτουμε οτι η φακές που αναπτύσσονται στην σκιά θα είναι πιο αδύναμα και με λιγότερο πράσινο στα φύλλα τους γιατί δεν θα μπορούν να εκτελέσουν τις διάφορες ιδιότητες όπως την φωτοσύνθεση 2. Ερευνητική Διαδικασία 2.1 Περιγραφή ερευνητικής μεθόδου (μεθοδολογία) : 1) Στην αρχή πήραμε 2 κουπάκια από γιαούρτι και τα καθαρίσαμε. 2) Τοποθετήσαμε στο καθένα μια στρώση βαμβάκι. 3) Έπειτα σπείραμε μια στρώση φακές πάνω από το βαμβάκι. 4) Πάνω από την στρώση με τις φακές, τοποθετήσαμε μια επιπλέον στρώση από βαμβάκι μαζί με μερικές σταγόνες νερό. 7
5) Βάλαμε και τα δύο κουπάκια σε ένα δροσερό και σκοτεινό μέρος, ποτίζοντας τα με ελάχιστες σταγόνες νερό κάθε 3 μέρες, έως ότου φυτρώσουν (δηλαδή για περίπου 8 ημέρες) 6)Στην συνέχεια, τοποθετήσαμε το ένα κουπάκι σε έναν διάδρομο με λιγοστό φως και το άλλο κουπάκι σε ένα παράθυρο με άπλετο φως ποτίζοντάς τα κάθε όποτε το χρειάζονταν, βγάζοντας φωτογραφίες, μετρώντας το ύψος του καθενός και καταγράφοντάς το, και παρατηρώντας αν αναπτύσσονται και αν αλλάζουν χρώμα. 7) Έπειτα καταγράψαμε τα αποτελέσματα 8)Τέλος, καταλήξαμε στα συμπεράσματά μας 2.2 Μεταβλητές-σταθερές- ορισμοί: Μεταβλητές: ανεξάρτητη : μέρες εξαρτημένη : φώς και σκιά ελεγχόμενες : νερό, ώρα μετρήσεων 8
2.3 Όρια της έρευνας δείγμα πληθυσμού: Μελετήθηκε : η επίδραση του φωτός και του σκοταδιού στην ανάπτυξη της φακής Δεν μελετήθηκε : η επίδραση του φωτός και του σκοταδιού σε όλα τα υπόλοιπα φυτά 2.4 Εργαλεία και όργανα μέτρησης : Υλικά Κόστος 2 κεσεδάκια γιαούρτι 0,20 ευρώ νερό - Λίγοι σπόροι φακής 0,60 ευρώ Λίγο μπαμπάκι - 2.5 Εργαλεία και όργανα μέτρησης : 1) φωτογραφική μηχανή 2) χάρακας 9
2.6 Αριθμός επαναλήψεων: Περιορισμένος αριθμός επαναλήψεων πειραμάτων. Η έρευνα διεξάχθηκε μια φορα. 2.7 Χρονική διάρκεια: Για να ολοκληρωθεί η έρευνα χρειαστήκαμε 22 μέρες. 5 μέρες για να φυτρώσουν οι φακές, άλλες 15 για να παρατηρήσουμε την διαφορά στην ανάπτυξη τους και άλλες 2-3 για να καταγράψουμε τις πληροφορίες μας και να συντελέσουμε την εργασία. 3. Αποτελέσματα 3.1 Στατιστική επεξεργασία Για να επεξεργαστούμε τα δεδομένα που συλλέξαμε φτιάξαμε το ακόλουθο διάγραμμα και παράλληλα συγκρίναμε μεταξύ τους τις ακόλουθες φωτογραφίες 10
3.2 Παρουσίαση και ανάλυση δεδομένων ΜΕΡΕΣ ΦΑΚΕΣ ΣΕ ΦΩΣ ΥΨΟΣ ΣΕ ΕΚ ΦΑΚΕΣ ΣΕ ΣΚΟΤΑΔΙ ΥΨΟΣ ΣΕ ΕΚ 1 0 0 5 3.5 3 8 9 6.5 11 14 13 15 17 13 11
Εικόνα 1: φακές στο φως 5η μέρα Εικόνα 2: φακές στο σκοτάδι 5η μέρα 12
Εικόνα 3: φακές στο φως 10η μέρα Εικόνα 4: φακές στο σκοτάδι 12η μέρα 13
Εικόνα 5: φακές στο φως 15η μέρα 14
Εικόνα 6: φακές στο σκοτάδι 15η μέρα 15
Εικόνα 7: φακές στο φως 18η μέρα 16
Εικόνα 8: φακές στο σκοτάδι 18η μέρα 17
4. Συμπεράσματα Το φυτό που βρίσκεται στο σκιά διατηρεί περίπου το ίδιο ύψος (με ελάχιστες διαφορές στα χιλιοστά) αλλά αλλάζει χρώμα και αντί για πράσινο αποκτά ένα κίτρινο προς άσπρο χρώμα. Οπότε συμπεραίνουμε πως αν βάλουμε ένα φυτό να αναπτυχθεί στη σκιά δεν θα είναι υγιές γιατί θα χάσει το χρώμα του λόγω της απουσίας χλωροφύλλης. Το φυτό που βρίσκεται στο φως έχει καταπράσινο χρώμα και παρατηρούμε διαφορά στο ύψος του ( μεγαλύτερη από του φυτού που βρισκόταν στην σκιά. Αυτό είναι και το καταλληλότερο μέρος για να μεγαλώσει και αναπτυχθεί ένα φυτό. Η υπόθεση πράγματι επαληθεύτηκε. Τα φυτά που δέχονταν φως αναπτύχθηκαν περισσότερο απο τα φυτά που δεν έβλεπαν φως. Ακόμα τα φυτά στο σκοτάδι έχασαν το πράσινό τους χρώμα λόγω απουσίας της χλωροφύλλης. Οι συντελεστές που θα λέγαμε ότι περιορίζουν έως έναν βαθμό την αξιοπιστία της έρευνας είναι οι εξής : Δεν επαναλάβαμε παραπάνω από μια φορά το πείραμα Δεν μετρήσαμε επακριβώς το μήκος της φακής κατά την ανάπτυξή της Μπορεί να κάναμε κάποιο σφάλμα στις μετρήσεις μας 18
Προτάσεις για συμπληρωματική έρευνα στο μέλλον από άλλους ερευνητές : Μερικές εξίσου χρήσιμες ή και περισσότερο χρήσιμες έρευνες, οι οποίες βασίζονται στα αποτελέσματα που προέκυψαν από το πείραμα,θα μπορούσαν να είναι οι ακόλουθες: Η επίδραση του βαμβακιού και του χώματος στην απόδοση του φυτού Η επίδραση του σκοταδιού στην ανάπτυξη των φυτών Η ακριβής μέτρηση της ηλιακής ενέργειας Η επίδραση του καθαρού αέρα στην απόδοση του φυτού Ευχαριστίες : Στην έρευνα αυτή μας βοήθησε ο καθηγητής της Τεχνολογίας μας Κύριος Μπίκας, ο οποίος μας καθοδήγησε για την δομή της έρευνας και μας συμβούλεψε για την διαδικασία της, επίσης οι γονείς μας οι οποίοι φρόντισαν ορισμένες μέρες για την επιμέλεια την φυτών. Βιβλιογραφία: www.wikipedia.gr προσωπικές γνώσεις www.gardenguide.gr www.agrocapital.gr 19