Badanie wpływu różnych czynników na wzrost roślin Wprowadzenie Przeczytaj Symulacja interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela Badanie wpływu różnych czynników na wzrost roślin Wzrost roślin uzależniony jest od szeregu czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Źródło: dostępny w internecie: pixabay.com, domena publiczna. W związku z tym, że rośliny pozostają bezpośrednio związane ze środowiskiem, w którym żyją, są wrażliwe na zmiany temperatury, dostęp do światła i zasobów wodnych oraz na czynniki pogodowe. Ich rozwój zależy także od wielu czynników wewnętrznych, np. regulatorów wzrostu, wspomagających bądź hamujących procesy rozwoju: kiełkowanie, tworzenie korzeni, zawiązywanie owoców czy starzenie. Spróbujmy nieco przybliżyć dokładną rolę i znaczenie tych wpływowych elementów na rozwój roślin. Twoje cele Scharakteryzujesz czynniki zewnętrzne i wewnętrzne, wpływające na rozwój roślin. Wykorzystując symulację interaktywną, zbadasz wpływ czynników endogennych i egzogennych na wzrost roślin. Przeczytaj Wzrost roślin Wzrost roślin polega na zwiększaniu się ich rozmiarów. Zachodzi poprzez podziały komórek i ich powiększanie, a ich podziały odbywają się w tkankach twórczych (merystemach wierzchołkowym, interkalarnych i bocznych). Z kolei wydłużanie się komórek następuje w strefie wzrostu, czyli tzw. strefie elongacji. Merystem wierzchołkowy korzenia 1 – merystem 2 – kolumella 3 – komórki czapeczki 4 – martwe komórki 5 – strefa wydłużania Źródło: SuperManu, based on File:Root p.JPG by Clema s, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 2.5. Cykl rozwojowy roślin Cykl rozwojowy rośliny to okres, który możemy najkrócej opisać jako drogę od „nasiona do nasiona”, w której wyróżnia się dwa stadia: wegetatywne i generatywne. Czynniki egzogenne Czynniki egzogenne to takie, których roślina sama nie jest w stanie wytworzyć i na które nie ma wpływu: temperatura; Zakres temperatur, w którym dana roślina wzrasta najlepiej, nazywamy optimum temperaturowym. W naszej strefie klimatycznej takie optimum termiczne dla roślin zawiera się w przedziale 20°C – 30°C. Temperatura wpływa na przebieg reakcji fizjologicznych, zachodzących w roślinie, co związane jest z okresem wegetacyjnym. Okres wegetacyjny to ta część roku, gdy roślinność może się rozwijać dzięki zapewnionej odpowiedniej temperaturze i wilgotności. W Polsce jest to okres ze średnią dobową temperaturą powietrza powyżej tzw. temperatury minimalnej, która wynosi 5°C. Część warzyw wieloletnich wytrzymuje spadki temperatury nawet do −20°C, ale rośliny ciepłolubne, np. ogórek, pomidor, papryka, melon, fasola, dynia, cukinia, przemarzają w temperaturze 0°C. Od temperatury minimalnej może również zależeć rozwój określonych organów (np. owoce ogórka nie wytworzą się w temperaturze poniżej 12°C). Okres wegetacyjny trwa w naszym klimacie od ostatnich przymrozków wiosennych do pierwszych jesiennych. Najwcześniej rozpoczyna się na południowym zachodzie, a najpóźniej w Suwałkach i w górach – tam też najwcześniej się kończy. Najdłużej trwa w pasie biegnącym wzdłuż wybrzeża Bałtyku, doliną Odry, Niziną Śląską i Kotlinami Podkarpackimi. W wyniku tych różnic, długość okresu wegetacyjnego waha się od mniej niż 190 dni na Mazurach do ponad 220 dni na Dolnym Śląsku, a w górach wynosi zaledwie 100-150 dni. Okresy wegetacyjne w Polsce Źródło: Pedros.lol - based on maps from Integrated Spa al Informa on System for Agricultural Produc on (ISISAP), Department of Agrometeorology and Applied Informa cs, 1998 par ally based on: W. Wiszniewski, W. Chełkowski, Charakterystyka klimatu i regionalizacja klimatologiczna Polski, Warszawa 1975, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. Ciekawostka Są rośliny, które do zakwitnięcia czy wykiełkowania wymagają wręcz okresu silnego wychłodzenia, sięgającego od 0°C do 10°C. Zjawisko takie nazywane jest wernalizacją lub jaryzacją. Rośliny te bez przejścia przez okres chłodu rozwijają się tylko wegetatywnie, spadek temperatury powoduje ich przejście w fazę generatywną, dlatego też zboża ozime (np. odmiany ozime jęczmienia, pszenicy, pszenżyta, rzepaku, rzepiku czy żyta) wysiewa się jesienią – nasiona przez okres zimy podlegają jaryzacji. Również tzw. rośliny dwuletnie (np. pietruszka, marchew, burak) zakwitają dopiero w drugim okresie wegetacyjnym, po zadziałaniu na jednoroczne pędy obniżonych temperatur. nasłonecznienie; Kolejnym, kluczowym w życiu roślin, czynnikiem egzogennym jest światło, które dostarcza energii niezbędnej roślinom do przeprowadzenia podstawowego procesu życiowego, jakim jest fotosynteza. Dzięki niej z tlenku węgla(IV) i wody powstają związki organiczne oraz tlen. Powstała w wyniku fotosyntezy glukoza, wykorzystywana jest przez rośliny do dalszych przemian roślin, prowadzących do ich wzrostu. Na tę cechę wpływa także bezpośrednio światło, ale i przyczynia się do rozwoju i różnicowania roślin – takie zjawisko nosi nazwę fotomorfogenezy. Obecność światła lub jego brak wpływa na dojrzewanie i kiełkowanie nasion, zielenienie roślin, kwitnienie, wytwarzanie owoców oraz starzenie. Na tej podstawie wyróżniono: rośliny dnia krótkiego, kwitnące przy 12-16 godzinach nieprzerwanej ciemności w ciągu doby, jak soja; rośliny dnia długiego, kwitnące, gdy w ciągu dnia jest co najmniej 12 godzin światła – np. sałata masłowa, rzodkiewka, groch, kapusta pekińska, szpinak; rośliny niewrażliwe na ten czynnik, np. ogórek, pomidor, fasola, bób, kalafior czy brokuł. Źródło: dostępny w internecie: pixabay.com, domena publiczna. Mapa nasłonecznienia poziomej powierzchni Polski Źródło: SolarGIS © 2011 GeoModel Solar s.r.o., dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. dostępność wody i soli mineralnych (mikro– i makroelementów). Ostatnim ważnym czynnikiem egzogennym jest woda oraz rozpuszczone w niej sole mineralne. Rośliny potrzebują jej nie tylko do wytwarzania wielu kluczowych substancji (jest środowiskiem i substratem wielu reakcji), ale także do transportu tych substancji wewnątrz organizmu. Woda pomaga roślinom pozbywać się szkodliwego nadmiaru ciepła poprzez procesy transpiracji i parowania. Ciekawostka Ze względu na zapotrzebowanie roślin na wodę, wyróżniamy: hydrofity – rośliny wodne; Unoszące się na wodzie kwiaty i liście grzybieni białych Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. higrofity – rośliny zajmujące siedliska o dużej wilgotności – zarówno gleby, jak i powietrza; typowe higrofity występują w dolnych piętrach lasów tropikalnych; Szczawik zajęczy Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna. mezofity – rośliny występujące na średnio i zmiennowilgotnych siedliskach (np. pola uprawne, łąki, lasy); Groszek Źródło: Sannse z angielskojęzycznej Wikipedii, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. Tropofity – rośliny klimatu zmiennego o różnych mechanizmach, dostosowujących do cyklicznych zmian pór roku; Borówka bagienna Źródło: B.gliwa, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 2.5. Helofity – rośliny błotne/ bagienne – rośliny stref klimatycznych, w których występują okresy niesprzyjające wegetacji roślin (np. zima). W tym czasie części nadziemne roślin obumierają, a przetrwaniu podlegają kłącza znajdujące się w błocie; Jeżogłówka gałęzista Źródło: By James Lindsey, Ecology of Commanster, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. Kserofity, rośliny sucholubne, rośliny kserofilne – rośliny przystosowane fizjologicznie i anatomicznie do życia w suchych miejscach, takich jak: step, pustynia, półpustynia, wydmy, piaski, skały. Colletia exserta, przedstawiciel sklerofitów Źródło: Forest & Kim Starr, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY 3.0. Średnia suma roczna opadów w Polsce wynosi ok. 600 mm, gdzie najwięcej deszczu spada na terenach Pasa Wyżyn i Kotlin oraz na wybrzeżu Morza Bałtyckiego, najmniej zaś w Centralnej części Polski. Wzrost roślin zależy nie tylko od ilości opadów, ale także od ich rozłożenia w czasie oraz intensywności każdego z nich. W rolnictwie zbyt mała ilość opadów wpływa na obniżenie jakości warzyw, ale niekorzystny jest także ich nadmiar, który zmniejsza ilość składników odżywczych oraz zwiększa podatność na porażenie przez choroby. Przeciętne sumy opadu w Polsce w <math aria-label="dwa tysiące dziewiętnastym">2019 roku.. Źródło: GroMar Sp. z o. o. na podstawie „Rocznik Meteorologiczny 2019” Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, licencja: CC BY-SA 3.0. Rośliny czerpią z gleby wodę oraz wszystkie mineralne składniki odżywcze, niezbędne do życia. Dostępność i rozpuszczalność składników mineralnych w roztworze glebowym w największym stopniu zależy od odczynu ziemi. Najważniejsze makroelementy Azot Pobierany w postaci jonów NO3 − i NH4 + . Wchodzi w skład białek, kwasów nukleinowych i chlorofilu, więc stanowi niezbędny składnik, służący roślinom w fazie wzrostu. Objawami niedoboru azotu u roślin jest zahamowanie ich wzrostu – liście stają się wąskie i nikłe, dochodzi do ich chlorozy (żółknięcia) oraz drewnienia tkanek łodygi. Fosfor Pobierany w postaci jonów H2 PO4 − (w środowisku kwasowym) lub HPO4 2− (w środowisku zasadowym). Jest składnikiem kwasów nukleinowych, fosfolipidów, które budują błony komórkowe, koenzymy i przenośniki energii ( ATP). Objawami niedoboru jest zahamowanie wzrostu rośliny. Liście i łodygi zmieniają kolor na purpurowo-fioletowy, a kwitnienie, owocowanie i wytwarzanie nasion zostaje spowolnione lub wręcz zanika. Siarka Pobierana jest przez rośliny w postaci jonów SO4 2− , które stanowią budulec aminokwasów i witamin. Niedobór siarki prowadzi do żółknięcia i utraty turgoru liści oraz zabarwienia żyłek liściowych na czerwono. Wapń Pobierany w postaci jonów Ca2+ . Buduje blaszki ściany komórkowej i bierze udział w przepuszczalności błon komórkowych oraz jest aktywatorem enzymów. Niedobór w fazie wegetatywnej prowadzi do zahamowania wzrostu, deformacji młodych liści oraz zasychanie wierzchołków i pąków kwiatowych. Potas Pobierany w postaci jonów K+ . Jest odpowiedzialny za utrzymywanie turgoru komórki, otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych. Przy jego niedoborach dochodzi do zasychania liści i zahamowania wzrostu korzeni i pędów. Magnez Pobierany w postaci jonów Mg2+ . Jest kofaktorem enzymów, uczestniczących w fotosyntezie i oddychaniu komórkowym, oraz jest składnikiem chlorofilu. Jego niedobór prowadzi do chlorozy i więdnięcia liści, ale również hamuje wzrost korzeni. Najważniejsze mikroelementy Żelazo Pobierany w postaci jonów Fe2+ . Jako składnik enzymów, uczestniczy w procesie fotosyntezy oraz wiązaniu azotu cząsteczkowego. Jego niedobór prowadzi do chlorozy młodych liści oraz zaburzenia wzrostu rośliny. Miedź Pobierana w postaci jonów Cu2+ jako niezbędny składnik do syntezy chlorofilu. Objawem niedoborów jest deformacja i usychanie liście oraz zaburzenie w kwitnieniu i owocowaniu. Mangan Pobierany jest w postaci jonów Mn2+ , niezbędny roślinom jako kofaktor enzymów, które biorą udział w fotosyntezie, oraz do metabolizmu azotowego. Jego niedobory prowadzą do chlorozy i opadania liści. Braki manganu w fazie wegetatywnej blokują u roślin wytwarzanie korzeni bocznych oraz hamują wzrost wydłużeniowy. Nikiel Pobierany przez rośliny w postaci jonów Ni2+ . Jest budulcem enzymów, biorących udział w metabolizmie azotu, a widocznymi objawami jego niedoboru jest nekroza liści. zaburzający wpływ na wzrost i rozwój roślin może mieć kontakt z owadami, których funkcje życiowe (np. żerowanie czy składanie jaj) mogą prowadzić do uszkodzeń, deformacji fragmentów roślin, powodować ich choroby, przedwczesne opadanie liści i ograniczenie przyrostów. W naszej strefie klimatycznej często można spotkać następujące gatunki: Mszyce Ich obecność prowadzi do deformowania liści, które są pokrywane przez owady lepką mazią. Najczęściej można je zauważyć na czubkach pędów i na spodniej stronie liści. Przędziorki Powodują żółknięcie liści, co jest skutkiem nakłuwania ich przez owady i wysysania soków. Wciornastki Najczęściej żerują wzdłuż głównych nerwów liści oraz na pąkach kwiatowych, prowadząc do ich porażenia – kwiaty nie otwierają się lub karłowacieją i są zniekształcone. Opuchlaki Największe szkody powodują jego larwy żerujące w korzeniach, czego efektem jest gwałtowne więdnięcie całej rośliny. Bardzo często korzenie są obcięte, przez co cała część nadziemna rośliny odpada. Opuchlaki atakują m.in. lilie, żurawki, truskawki. Nicienie pasożytnicze Przyczyniają się do skręcania, żółknięcia i opadania liści. Część podziemna rośliny gnije lub na korzeniach tworzą się wyrośla. Źródło: 1. By Shipher Wu (photograph) and Gee-way Lin (aphid provision), Na onal Taiwan University - PLoS Biology, February 2010 direct link to the image descrip on, CC BY 2.5, commons.wikimedia.org, 2. By Gilles San Mar n - originally posted to Flickr as Tetranychus ur cae with silk threads, CC BY-SA 2.0, commons.wikimedia.org, 3. By xpda - Own work, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org, 4. By Reptar - Praca własna, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org, 5. By Vyzhdova V - Own work, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org. Czynniki endogenne To czynniki wytwarzane przez samą roślinę, czyli hormony roślinne (fitohormony). Fitohormony produkowane są w małych ilościach w różnych częściach rośliny. Najważniejszymi fitohormonami są: auksyny; Wytwarzane są w stożkach wzrostu pędów i korzeni. Wpływają na szybkość wydłużania się komórek roślinnych, stymulują otwieranie się pąków kwiatowych i liściowych oraz powstawanie bocznych korzeni. Dokonano również odkrycia ich wpływu na niektóre metaboliczne procesy, m.in. na syntezę białek kwasu rybonukleinowego i aktywność niektórych enzymów. Auksyny wpływają na komórki poprzez stymulowanie metabolizmu składników ściany komórkowej. Pierwszym poznanym fitohormonem była auksyna o nazwie kwas indolilooctowy (IAA). Kwas indolilooctowy Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna. Arabidopsis thaliana o niezaburzonym metabolizmie (po lewej) oraz mutant z zaburzoną transdukcją sygnału auksyn (po prawej) Źródło: William M. Gray - Gray WM (2004) Hormonal Regula on of Plant Growth and Development. PLoS Biol 2(9): e311. doi:10.1371/journal.pbio.0020311, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY 2.5. cytokininy; To regulatory wzrostu i rozwoju roślin. Pobudzają procesy fizjologiczne, takie jak: cytokineza, organogeneza, kiełkowanie, kwitnienie oraz wzrost pędu głównego bez hamowania pędów bocznych. Cytokininy są wbudowywane w strukturę transportującego kwasu rybonukleinowego (tRNA), co przyspiesza syntezę białek i kwasów nukleinowych. Pierwszą odkrytą cytokininą była zeatyna, odpowiedzialna za opóźnianie procesu starzenia się tkanek roślinnych. Zeatyna Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna. gibereliny; To grupa ponad 100 podobnych związków chemicznych z grupy diterpenów. Fitohormony z grupy giberelin produkowane są w merystemach wierzchołkowych korzeni, łodyg, a także w młodych liściach i nasionach. Są odpowiedzialne m.in. za stymulowanie wzrostu pędu głównego i hamowanie wzrostu pędów bocznych, przerywanie spoczynku zimowego pąków roślin drzewiastych oraz stymulowanie podziałów komórkowych w tkance przyrannej (kalusie). Gibereliny, otrzymywane na drodze sztucznej produkcji, są powszechnie wykorzystywane w ogrodnictwie i sadownictwie jako substancje przyspieszające kiełkowanie nasion. Kwas giberelinowy Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna. kwas abscysynowy (ABA); ABA działa hamująco na wzrost roślin (przez blokowanie: podziałów komórkowych na stożkach wzrostu, formowania się polisomów, syntezy matrycowych RNA i białek) i cały cykl rozwojowy. Dzięki jego aktywności dochodzi do opadania liści i owoców, a podczas suszy do zamykania aparatów szparkowych. Wprowadza nasiona i pąki w stan spoczynku. Kwas abscysynowy Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna. etylen. Jest hormonem roślinnym, który występuje w postaci gazowej. Powstaje w owocach w trakcie dojrzewania roślin, a prekursorem jego biosyntezy jest aminokwas – metionina. Jego działanie polega na przyspieszaniu procesu dojrzewania owoców (owoc dojrzewający i wytwarzający etylen może stymulować dojrzewanie u innych owoców), opadania liści i starzeniu się roślin. Wpływa na syntezę enzymów, barwników, proces oddychania, poziom regulatorów wzrostu, stymuluje kiełkowanie nasion, wzrost pędów i rozwój roślin cebulowych oraz skraca czas spoczynku pąków. Etylen Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna. Eten przyspiesza dojrzewanie owoców (jest hormonem roślinnym). Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna. Wszystkie czynniki muszą ze sobą współgrać, aby roślina rozwijała się prawidłowo. Przy niedoborach lub nadmiarze któregoś z nich, mogą pojawić się zakłócenia w obrębie całego organizmu roślinnego. Słownik mikroklimat klimat panujący na małej przestrzeni, różniący się od panującego w otoczeniu nasłonecznienie wielkość fizyczna, która określa średnią moc promieniowania słonecznego, przypadającą na jednostkę powierzchni poziomej temperatura minimalna temperatura, poniżej której zahamowany zostaje wzrost roślin roślina dwuletnia roślina potrzebująca do odbycia cyklu rozwojowego dwóch okresów wegetacyjnych; podczas pierwszego roku tworzy się jedynie krótki pęd z rozetą liści asymilujących oraz organy spichrzowe, a w drugim roku wykształcają się pędy kwiatowe i nasiona, po czym roślina zamiera fotomorfogeneza zmiany zachodzące w roślinie pod wpływem światła jako bodźca transpiracja czynne parowanie wody z nadziemnych części roślin przez aparaty szparkowe, skórkę i przetchlinki turgor stan napięcia ściany komórkowej w wyniku działania na nią ciśnienia hydrostatycznego wewnątrz komórki (jędrności tkanek roślinnych oraz możliwość zachowania ich kształtu i sztywności) Bibliografia Berg L., Eldra S., Martin D., Biologia, Warszawa 2011. Chmura K., Chylińska E., Dmowski Z., Nowak L., Rola czynnika wodnego w kształtowaniu plonu wybranych roślin polowych, „Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich” 2009, nr 9, s. 33–44. Szweykowska A., Fizjologia Roślin, Poznań 1997. Regulatory wzrostu i rozwoju roślin – kierunki badań w Polsce i na świecie, online: https://www.researchgate.net/profile/Kinga_Matysiak/publication/242629503_REGUL ATORY_WZROSTU_I_ROZWOJU_ROSLIN__KIERUNKI_BADAN_W_POLSCE_I_NA_SWIECIE/links/02e7e5296e5cd06b70000000.p df, dostęp: 08.31.2021. Wypych S., Bokwa A., Klimat i rolnictwo. Poziom zaawansowany. Rośliny uprawne, Kraków, online: https://open.uj.edu.pl/mod/page/view.php?id=1098, dostęp: 08.31.2021. Symulacja interaktywna Symulacja 1 Czy wiesz, że czynniki wpływające na wzrost roślin możemy podzielić na egzogenne i endogenne? Jeśli tak, to czy zastanawia Cię, jakie zmienne wchodzą w skład tych dwóch grup? Przeanalizuj poniższą symulację, sprawdź, jak wybrane przez Ciebie zmienne wpływają na roślinę, a następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające. Zasób interaktywny dostępny pod adresem h ps://zpe.gov.pl/a/Da9MEWX7X Symulacja interaktywna pt. „Badanie wpływu różnych czynników na wzrost roślin" Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Ćwiczenie 1 Przyporządkuj poniższe substancje i parametry, które wpływają na wzrost roślin, do odpowiednich grup. Czynniki egzogenne kwas abscysynowy (ABS) gibereliny cytokininy nasłonecznienie Czynniki endogenne etylen dostępność wody i soli mineralnych temperatura auksyny Ćwiczenie 2 Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz „Prawda”, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub „Fałsz”, jeśli jest fałszywe. Twierdzenie Prawda Fałsz Auksyny stymulują otwieranie się pąków kwiatowych i liściowych, hamując tym samym wzrost korzeni bocznych. Etylen sprzyja przyspieszaniu procesu dojrzewania owoców. Kwas abscysynowy stymuluje otwieranie się pąków kwiatowych, tym samym przyspieszając opadanie liści i owoców. Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 輸 Zdefiniuj, czym są rośliny dnia długiego: Ćwiczenie 2 輸 Wernalizacja – napisz definicję i określ, jakich roślin dotyczy. Ćwiczenie 3 Z którym czynnikiem egzogennym związane jest zjawisko fotomorfogenezy? Zaznacz poprawną odpowiedź. Z nasłonecznieniem. Z temperaturą. Z ilością opadów. Z fitohormonami. 輸 Ćwiczenie 4 輸 Połącz hasła z definicjami. Merystem to jędrność tkanek roślinnych. Turgor jest to obumieranie tkanek roślinnych, wywołane przez różne patogeny. Nekroza czyli taka, poniżej której zahamowany zostaje wzrost roślin. Okres wegetacji to roślinna tkanka twórcza, zdolna do regularnych podziałów komórkowych. Temperatura minimalna związany jest ze średnią dobową temperaturą powietrza powyżej 5°C. Ćwiczenie 5 醙 Dzięki nowoczesnym metodom hodowli, uzyskano wiele nowych odmian roślin, jak wysokoplenne odmiany zbóż, których uprawy wymagają intensywnego nawożenia. Podaj przykład zagrożenia dla środowiska, jakie może wynikać z intensywnego nawożenia upraw zbóż nawozami sztucznymi. Ćwiczenie 6 醙 Określ, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe. Zdanie Prawda Fałsz Czynniki endogenne to czynniki zewnętrzne, zupełnie niezależne od samej rośliny. Etylen w formie ciekłej wydzielany jest w merystemach, w celu przyspieszenia dojrzewania owoców. Kwas abscysynowy działa hamująco na wzrost roślin. Pierwszą odkrytą cytokininą była zeatyna, odpowiedzialna za opóźnianie procesu starzenia się tkanek roślinnych. Ćwiczenie 7 難 Z niedoborem jakich makro- lub mikroelementów u roślin związane są poniższe opisy. Dopasuj elementy. Nekroza liści. NO3 − i NH4 + Deformacja i usychanie liści oraz zaburzenie w kwitnieniu i owocowaniu. SO4 2− Zahamowanie wzrostu rośliny – liście stają się wąskie i nikłe, dochodzi do ich chlorozy (żółknięcia) oraz drewnienia tkanek łodygi. Ni2+ Żółknięcie i utrata turgoru liści oraz zabarwienie żyłek liściowych na czerwono. Cu2+ Ćwiczenie 8 難 Zapoznaj się z tekstem źródłowym oraz opisem doświadczenia, a następnie odpowiedz na pytania. „Chwasty konkurują z roślinami uprawnymi o zasoby środowiska – światło, wodę i związki mineralne. Niektóre gatunki chwastów mogą również oddziaływać na określone gatunki roślin uprawnych, przez wydzielanie specyficznych związków czynnych biologicznie, zwanych allelopa ami. Efekt ich działania może być szkodliwy lub korzystny – występuje wówczas odpowiednio allelopa a ujemna lub dodatnia.” Uczniowie przeprowadzili doświadczenie. Przygotowali dwa zestawy doniczek z ziemią ogrodową, po 10 sztuk w każdym zestawie. W każdej doniczce wysiano 10 nasion fasoli. Zestawy znajdowały się w tych samych warunkach oświetlenia i temperatury, a ziemię w doniczkach podlewano w optymalnych ilościach: w zestawie nr 1 – wodą wodociągową, w której przez trzy dni moczone były świeże ząbki czosnku; w zestawie nr 2 – wodą wodociągową. Począwszy od trzeciego dnia, co drugi dzień uczniowie sprawdzali, ile nasion fasoli wykiełkowało w każdej doniczce w danym zestawie. Wyniki doświadczenia przedstawiono w tabeli. Łączna liczba wykiełkowanych nasion fasoli dzień obserwacji zestaw 1 zestaw 2 3 18 47 5 36 75 dzień obserwacji zestaw 1 zestaw 2 7 65 88 A. Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia. B. Sformułuj wniosek na podstawie wyników doświadczenia. Dla nauczyciela Scenariusz zajęć Autor: Marta Wróbel, Krzysztof Błaszczak Przedmiot: chemia Temat: Badanie wpływu różnych czynników na wzrost roślin Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym Podstawa programowa: Zakres podstawowy XXII. Elementy ochrony środowiska. Uczeń: 1) tłumaczy, na czym polegają sorpcyjne właściwości gleby w uprawie roślin i ochronie środowiska; opisuje wpływ pH gleby na wzrost wybranych roślin; planuje i przeprowadza badanie kwasowości gleby oraz badanie właściwości sorpcyjnych gleby. Zakres rozszerzony XXII. Elementy ochrony środowiska. Uczeń: 1) tłumaczy, na czym polegają sorpcyjne właściwości gleby w uprawie roślin i ochronie środowiska; opisuje wpływ pH gleby na wzrost wybranych roślin; planuje i przeprowadza badanie kwasowości gleby oraz badanie właściwości sorpcyjnych gleby. Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii; kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. Cele operacyjne Uczeń: charakteryzuje czynniki egzogenne i endogenne wpływające na wzrost roślin; rozpoznaje znaczenie czynników zewnętrznych i wewnętrznych dla wzrostu roślin; stawia hipotezy badawcze, weryfikuje je i wyciąga wnioski. Strategie nauczania: asocjacyjna; problemowa. Metody i techniki nauczania: dyskusja dydaktyczna; symulacja interaktywna; eksperyment chemiczny; analiza materiału źródłowego; ćwiczenia uczniowskie; metoda lekcji odwróconej; róża wiatrów. Formy pracy: praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca zbiorowa. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica multimedialna/tablica, kreda/pisak; rzutnik multimedialny. Przed lekcją: W ramach metody lekcji odwróconej, zadaniem uczniów jest zapoznanie się z treściami zawartymi w e‐materiale, które dotyczą tematu w zakładce bloku tematycznego, i ułożenie pytań do tekstu. Przebieg zajęć Faza wstępna: 1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wykorzystuje informacje zawarte we wprowadzeniu do e‐materiału. 2. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują na kartkach i gromadzą w portfolio. 3. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają się odpowiedzieć na pytania: Jaki wpływ na wzrost roślin ma człowiek? Jakie są zalety i wady takiej działalności? Faza realizacyjna: 1. Metoda lekcji odwróconej. W domu uczniowie ułożyli do treści zawartych w e‐materiale pytania, które zadają sobie nawzajem. Informacje te stanowią punkt wyjścia, m.in. do wyróżnienia czynników endogennych i egzogennych oraz oceny ich wpływu na proces wzrostu roślin. Nauczyciel moderuje dyskusję. 2. Symulacja interaktywna – praca w parach. Uczniowie zapoznają się z medium bazowym i wykonują polecenie do medium bazowego. Jeżeli pojawiają się wątpliwości, nauczyciel stanowi wsparcie i ewentualnie wyjaśnia niezrozumiałe kwestie. 3. Eksperyment chemiczny – „Jakie czynniki warunkują rozpoczęcie procesu kiełkowania nasion?” lub „Jaki wpływ na wzrost rośliny mają odmienne parametry czynników egzogennych?”. W pierwszym przypadku można wykorzystać nasiona rzeżuchy, rzodkiewki lub fasoli. W drugim zaś gotowe sadzonki, np. sałaty, pomidora. Teraz uczniowie wykorzystają wiedzę zdobytą w e‐materiale oraz multimedium bazowym. Nauczyciel, poprzez losowanie dzieli, uczniów na grupy. Uczniowie wybierają nasiona lub sadzonki oraz odpowiednie szkło i odczynniki, które znajdują się na stole laboratoryjnym, a następnie przeprowadzają eksperyment (instrukcja w materiałach pomocniczych). 4. Nauczyciel rozdaje karty pracy ucznia. Uczniowie samodzielnie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, określają zmienne zależne, niezależne i kontrolowane, planują swoje działania, rysują schemat doświadczenia, obserwują zmiany podczas eksperymentu na przestrzeni czasowej co najmniej 7 dni, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Następnie zespół klasowy wspólnie analizuje swoje wyniki i ustala wnioski, po czym następuje podsumowanie wyników eksperymentu. Jeżeli nauczyciel nie przekaże kart pracy uczniom, wówczas uczniowie sami tworzą notatkę związaną z prowadzeniem eksperymentu, a po jego zakończeniu prezentują swoje efekty na forum klasy. 5. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‐materiale w sekcji „Sprawdź się”. Faza podsumowująca: 1. Kieszeń i szuflada. Nauczyciel rozdaje uczniom sklerotki. Prowadzący zajęcia rysuje na tablicy kieszeń, a obok niej zapisuje: „Co zabieram ze sobą?”. Tutaj uczeń ma wpisać to, co wyniósł z zajęć, co do niego szczególnie przemówiło, co się spodobało lub co mu się przyda w przyszłości. Poniżej nauczyciel rysuje szufladę i białą plamę. Obok szuflady zapisuje: „Co mi się nie przyda?”, a obok białej plamy: „Czego zabrakło?”. Poniższe rysunki uczeń wypełnia sklerotkami z zapisanymi krótkimi zdaniami, równoważnikami zdań lub kluczowymi słowami. Jest to okazja także do analizy przebiegu zajęć i szybkiej powtórki. Praca domowa: Uczniowie wykonuja w e‐materiale w sekcji „Sprawdź siꔹ pozostałe ćwiczeni, których nie zdążyli wykonać na lekcji. Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium: Symulację interaktywną uczniowie powinni wykorzystać, przygotowując się i/lub podczas zajęć, oraz mogą go użyć podczas lekcji powtórzeniowej. Symulację interaktywną można przeznaczyć także na podobny temat z biologii. Materiały pomocnicze: Nauczyciel przygotowuje karteczki samoprzylepne. Przeprowadzenie doświadczeń: 1. Wariant 1 – “Jakie czynniki warunkują rozpoczęcie procesu kiełkowania nasion? „ (wariant 2 - „Jaki wpływ na wzrost rośliny mają odmienne parametry czynników egzogennych?” - wykonuje się analogicznie – badany jest tylko kolejny etap cyklu rozwojowego). Opierając się na wiedzy z e‐materiału na temat czynników wpływających na wzrost roślin, uczniowie wysuwają hipotezy, np.: Nasiona do rozwoju potrzebują wody. Na rozwój nasion będzie wpływać odpowiednia temperatura otoczenia. Do rozwoju nasion potrzebny jest tlen. Do rozwoju nasion potrzebne jest światło. Doświadczenie 1 – „Wpływ wody i temperatury na kiełkowanie nasion”. Materiały: nasiona, np. rzodkiewki, rzeżuchy, cztery zlewki lub szklane słoiki, wata, wodę. Wykonanie: Watę należy umieścić na dnie zlewek, a następnie do każdej wsypać trochę nasion (np. 1 łyżeczka do każdej zlewki). Do zlewek 1 i 2 uczniowie nalewają wodę, tak by zwilżyć podłoże. W kolejnych zlewkach (nr 3 i 4) pozostawiamy podłoże suche. Zlewkę z wilgotnym podłożem (nr 1) pozostawiamy w temperaturze pokojowej (ok. 20°C), drugą (nr 2) umieszczamy na dnie lodówki (ok. 4°C). Podobnie postępujemy ze słoiczkami z suchym podłożem: słoik nr 3 pozostawiamy w temperaturze pokojowej, słoik nr 4 wkładamy do lodówki. Optymalny czas trwania eksperymentu to 7 dni (w tym czasie należy uzupełniać ewentualne niedobory wody w słoiczkach nr 1 i 2. Wyniki eksperymentu można przedstawić w formie zbiorczej tabeli. Doświadczenie 2 – „Czy do rozwoju nasion potrzebny jest tlen?”. Materiały: suche nasiona np. rzodkiewki lub rzeżuchy, dwa niewielkie szklane słoiki, wata, woda, olej. Wykonanie: Na dnie słoików uczniowie umieszczają watę i umieszczają nasiona. Do słoiczka nr 1 uczniowie nalewają nieco wody, tak aby zwilżyć podłoże i pozostawiają słoik w temperaturze pokojowej. Słoik nr 1 będzie stanowił, tzw. próbę kontrolną. Do słoika nr 2 również wlewamy wodę, ale tak, aby nasiona były całkowicie przykryte, a dodatkowo, na powierzchnię wylewamy olej – w ten sposób nasiona rozwijać się będą bez dostępu tlenu, co umożliwi weryfikację hipotezy. Słoik pozostaje w temperaturze pokojowej – w ten sposób, w stosunku do próby kontrolnej, zostanie zmieniony tylko jeden parametr: brak tlenu w czasie kiełkowania. Eksperyment powinien trwać ok. 7 dni. Należy pamiętać o ewentualnym uzupełnianiu wody w słoiczku nr 1 (woda ze słoiczka nr 2 nie powinna parować). Wyniki doświadczenia możemy przedstawić w odpowiedniej tabeli. Doświadczenie 3 – „Czy do rozwoju nasion potrzebne jest światło?”. Materiały: cztery zlewki lub słoiki szklane, nasiona rzodkiewki (rzeżuchy), nasiona sałaty, watę, wodę. Wykonanie: Na dnie zlewki umieszczamy watę, uczniowie zwilżają podłoże wodą, do dwóch zlewek wsypują nasiona rzodkiewki, do kolejnych dwóch nasiona sałaty. Doświadczenie przeprowadzamy w temperaturze pokojowej przez ok. siedem dni (pamiętając o ewentualnym uzupełnianiu wody). Wszystkie próbki muszą mieć zapewnione następujące warunki. Dostęp do światła słonecznego: słoik nr 1 – zawierający nasiona rzodkiewki; słoik nr 2 – zawierający nasiona sałaty. Brak dostępu do światła (np. szczelnie przykryte ciemnym, tekturowym kartonem): słoik nr 3 – zawierający nasiona rzodkiewki; słoik nr 4 – zawierający nasiona sałaty. Wyniki doświadczenia uczniowie przedstawiają w formie tabeli. Po przygotowaniu wszystkich próbek, uczniowie dokładnie je opisują, na podstawie zdobytych w e‐materiale informacji zapisują spodziewane wyniki. Na kolejnej lekcji hipotezy zostają zweryfikowane przez uczniów. Doświadczenie 4 – „Czy obecność banana wpłynęła na rozwój i wzrost rzeżuchy?” – czas trwania 5 dni. Materiały: dojrzały banan (najlepiej z czarnymi plamkami); dwie łyżeczki nasion rzeżuchy; dwie jednakowe zamykane pojemniki z przeźroczystymi ściankami o takich wymiarach, aby banan leżąc zmieścił się w całości; łyżeczka; papierowy ręcznik kuchenny; cztery łyżki wody. Wykonanie: Przygotuj dwa kawałki papierowego ręcznika o rozmiarach zbliżonych do podstawy pojemnika. Wyłóż nimi dno obu pojemników. Zwilż dwoma łyżkami wody każdy kawałek ręcznika. Natnij delikatnie skórkę banana co około 1 cm. Włóż banana do jednego z pojemników. Rozsyp po jednej łyżeczce ziaren rzeżuchy na wilgotny ręcznik w obu naczyniach. Zamknij szczelnie oba pojemniki i ustaw je obok siebie w umiarkowanie nasłonecznionym miejscu. Przez pięć dni obserwuj jak zmieniają się kiełki rzeżuch bez otwierania pojemników. Po pięciu dniach otwórz pojemniki i porównaj kiełki rzeżuchy (kolor, kształt, giętkość). Karta pracy ucznia: Plik o rozmiarze 62.00 KB w języku polskim
