Код презентации скопируйте его
«Международный космический общеобразовательный эксперимент MicroLADA» Терешкова Дарья учащаяся 11 «А» класса Гимназии №498 г. Санкт – Петербург Научные руководители: Терешкова Т. И. Силантьева И. Н. 2009 г.
Результаты защиты исследовательской деятельности. Диплом III степени в районной олимпиаде по биологии. Международная конференция «Старт в науку» сертификат участника конференции. Международная конференция «Интеллектуальное возрождение» диплом II степени.
Введение Данная работа является частью комплексного исследования роста и развития растений в лаборатории «MicroLADA» , проводимого в рамках деятельности школьного научного общества гимназии № 498 города Санкт–Петербурга. Возможность участвовать в настоящем космическом эксперименте, сотрудничая с космонавтом и сверстниками из разных частей мира, – большая честь для каждого школьника. В ходе Международного космического образовательного эксперимента «MicroLada-3» учащиеся Москвы, Санкт-Петербурга, США и Японии параллельно с космонавтом Юрием Ивановичем Маленченко (работающим на Международной космической станции) в специальных модулях вырастили третий урожай гороха усатого. Результат этого эксперимента дополнил наши знания о том, чем отличается развитие растений в земных и «космических» условиях. В течение нескольких месяцев эксперимента школьники из разных стран и космонавт обменивались своими наблюдениями и фотографиями. Начало эксперимента – 22 января 2008 года. Окончание – 10 апреля 2008года.
Обоснование эксперимента Вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» не давал покоя учёным не один год. И вот сейчас ответ на данный вопрос стал наиболее близок. Но перед учёными встала проблема: как же обеспечить экипаж питательными запасами? Полёт к Марсу по трассе Земля-Марс-Земля может продолжаться более трёх лет. Для сравнения, на экипаж, состоящий из трёх человек, понадобится примерно 3 т обезвоженных продуктов и столько же кислорода, более 5 т воды. И эксперимент, в котором нам посчастливилось принять участие, является частью эксперимента «Марс - 500», который в свою очередь поможет осуществить экспедицию на Марс.
Цели исследования Целью данной работы является: Выращивание третьего урожая гороха усатого (генетически маркированная карликовая линия 131 Pisum sativum из коллекции кафедры генетики и селекции Биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова) в установке MicroLADA. Исследование этапов развития растения путём сравнительного анализа роста растения в нашей гимназии и на Международной космической станции. Анализ зависимости роста растения от объёма поглощенной воды и температуры почвогрунта. Сравнение массы почвогрунта до и после эксперимента.
Материалы исследования Объект исследования - горох усатый (генетически маркированная карликовая линия 131 Pisum sativum из коллекции кафедры генетики и селекции Биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова). Высота растений 25- 30 см, листовая пластинка трансформирована в разветвленные усики, окраска лепестков - розово-лиловая, окраска бобов - зеленая. Выбор растения гороха усатого обусловлен большим количеством плодов, хорошей всхожестью в условиях невесомости. Для выращивания были отобраны 12 семян общей массой 3,2 г.
Третий урожай гороха усатого мы выращивали в лаборатории MicroLADA, имеющей размеры: 24,5 см х 20,5 см х 37 см. 1-вентилятор, вследствие работы которого растение получает кислород. 2-люминисцентные лампы дают растению свет и тепло 24 часа в сутки. 3-почвогрунт. 4-датчик наблюдения.
Методы исследования Контейнер с почвогрунтом помещался в лабораторию «MicroLADA». Семена были посажены на расстоянии 3 см друг от друга и на глубину 1 см в количестве 12 штук в предварительно взвешенный почвогрунт.
Для фиксирования результатов исследования применялась разнообразная система измерения. Каждый день участники исследовательской группы приходили в лабораторию в 11.45. для снятия показаний с приборов и определения объёма поглощённой воды, сравнения темпов роста стебля, листьев, образования цветков, плодов. Все данные заносились в дневник наблюдений.
Литературный обзор Распространенный в культуре горох посевной обладает большим разнообразием форм и возделывается во многих странах мира. Возделываемые сорта гороха относятся к виду посевной, подвиду обыкновенный. Растения имеют неясночетырехгранный, внутри полый, легкополегающий стебель, длина которого изменяется у карликовых форм – от 30 до 50 см. Лист сложный, обычно состоит из черешка и 2-3 пар листочков и усиков. Цветки мотылькового типа состоят из паруса, двух крыльев и лодочки. Плод гороха – боб, состоит из двух створок, но развивается из одного плодолистика. Длина боба – 3-15 см. В каждом из них 3-8, иногда до 10 семян. Большинство возделываемых у нас сортов гороха относится к растениям длинного дня. При продвижении с юга на север развитие культуры ускоряется. Горох относительно малотребователен к теплу, семена его могут прорастать при температуре 1 - 2С. Однако в таких условиях прорастание семян идет очень медленно (12 – 20 дней и больше), всходы бывают ослабленными. Минимальная температура, необходимая для нормального развития всходов и формирования вегетативных органов, составляет 4 – 5С. С повышением ее до 10С, семена прорастают в течение пяти – семи дней.
Оптимальная среднесуточная температура воздуха в период формирования вегетативных органов 12 – 16С, для формирования генеративных органов 16 - 20С, в период роста бобов и налива семян 16 - 22С. Температура выше 26С отрицательно влияет на количество и качество урожая гороха. Горох требователен к влаге. Критический период к недостатку влаги у гороха довольно длительный – от закладки генеративных органов до полного цветения. В то же время горох отзывчив на полив, особенно в период формирования бутонов, цветения и начала налива бобов. Исследования, проведённые в лаборатории МГУ, позволили Куперман Ф.М. выделить для одно- и двулетних растений 12 последовательных этапов органогенеза. При этом на I и II этапах происходит дифференциация вегетативных органов, на III и IV – дифференциация зачаточного соцветия, на V – VIII – формирование цветков, на IX – оплодотворение и образование зиготы, на X – XII – рост и формирование семян. Жизнь каждой особи растения характеризуется индивидуальным развитием. Мы выделили отдельные фазы развития как вегетативных органов (например, корня, стебля, листа, побега), так и репродуктивных (например, цветка или семени).
Результаты Данная работа является частью комплексного исследования роста и развития растений в разных условиях существования на протяжении многих лет, проводимая учащимися нашей гимназии в рамках школьного научного общества. Проведённое исследование позволяет сделать вывод, что в установке MicroLADA можно автономно вырастить растение. Свет горох усатый получает от ламп, находящихся на верхней стенке модуля MicroLADA, кислород вследствие работы вентилятора, вмонтированного в заднюю стенку лаборатории, питательные вещества путём фотосинтеза. Учащиеся осуществляют только полив растений.
Рост растений в гимназии № 498 Недели Высота растения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22,01-27,01 28,01-03,02 04,02-10,02 11,02-17,02 18,02-24,02 25,02-02,03 03,03-09,03 10,03-16,03 17,03-23,03 24,03-30,03 31,03-06,04 07,04-10,04 1 0 1.5 5 6 9 13 15.5 18 22 24 25 23 2 0 1 5 7 11 15 17 19 23 25.7 25 23 3 0 1 5 8 10.7 16 17 20 24 26 26 24 4 0 1.6 4 9 12 15 17 20 24 26 24.5 23 5 0 1 3.5 5 8 14.5 17 18.7 23.5 25 25 23 6 0 1 2 8 12 15 17 20 24 25 24 23 7 0 1 2.5 7 12 14 15.7 19.5 24 26 25 24.3 8 0 1.5 3 7.5 12 15 17 20 26 24 25 23 9 0 0 2 8 11 15 16 20 24 26 25.2 23.5 10 0 1.5 5 8 10 14 16 19 23.7 25.8 25 23 11 0 1 3 8 12 15 17 20 24.5 25 24 23 12 - - - - - - - - - - - - Средние показатели: 0 1 5 8 12 15 17 20 24 26 25 23
Зависимость роста растения от объёма поглощённой воды Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рост (см) 0 1 5 8 12 15 17 20 24 26 25 23 Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Объём (мл) 50 100 155 180 200 600 350 200 180 175 160 140
Зависимость роста растения от температуры почвогрунта Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Рост (см) 0 1 5 8 12 15 17 20 24 26 25 23 Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Температура грунта 25 24 21 23 23 23 22 25 26 26 23 20
Сравнение массы почвогрунта до и после эксперимента Масса почвогрунта до эксперимента. М=2052,5 г Масса почвогрунта после эксперимента. М=2018 г Масса выращенных растений вместе с корневой системой, стеблями, листьями и плодами составляет 31,95 г
Выводы Эксперимент MicroLADA позволил: Получить семена растений гороха, выращенных из космических семян. Провести сравнительный анализ роста и развития растений в условиях невесомости и в условиях гравитации. В условиях невесомости данное растение развивается интенсивнее и даёт больше плодов, нежели в условиях гравитации. Проанализировать зависимость роста растений от температуры и объема поглощаемой воды. Наибольшее значение поглощенной воды соответствует дате цветения гороха, а максимум температуры почвогрунта росту плодов. Сравнить массу почвогрунта до и после эксперимента. Разница в массе почвогрунта до и после эксперимента составляет 34,5 г.
Личный вклад в исследование Я являлась координатором исследовательской группы гимназии №498, делала графики, доклады, следила за поливом растения и снятия показаний с приборов, делала фотоснимки и отправляла их по электронной почте Аниськову Виктору Ивановичу, который в свою очередь являлся координатором эксперимента в городе Санкт – Петербурге.