Проекты

Сравнительный анализ состава фотосинтетических пигментов листьев растений

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея» среди индивидуальных работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биохимия растений
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1568
Предметы: Биология, Химия, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» 11 апреля 2018 года

Описание

В средней полосе России растения в течение вегетационного периода в большей или меньшей степени меняют окраску листвы. Одни растения разворачивают листья, не дожидаясь таяния снега, а другие − почти летом. Автору стало интересно, есть ли отличия на биохимическом уровне в листьях разного возраста и разной окраски.
Для достижения поставленной цели необходимо было снимать спектры спиртовой вытяжки пигментов листа с момента появления листьев (середина апреля) до выпадения первого снега (конец октября). Используя полученные спектрофотометрические данные, автор рассчитал концентрации хлорофилла a, хлорофилла b и каротиноидов. Для расчетов были использованы стандартные уравнения и написанная автором на языке МАТLAB программа. Программа построила графики зависимости концентрации пигментов от длины светового дня отдельно для каждого вида растений.                                                     
На основании анализа полученных графиков можно сделать вывод, что между длиной светового дня и концентрацией хлорофиллов в отобранных для проекта видах растений (пион, спирея, ирис) нет прямой зависимости: концентрация хлорофиллов растет до конца августа, несмотря на уменьшение длины светового дня. В начале сентября наблюдается резкое падение концентрации пигментов, а затем опять рост. Полученные результаты оказались для автора неожиданными и вызвали много вопросов.

Цель

Исследовать зависимость концентрации фотосинтетических пигментов от длины светового дня в листьях некоторых растений.

Результаты

Проведенная работа по спектрофотометрическому анализу содержания хлорофиллов в листьях растений интересна тем, что открыла много новых направлений исследования. По мнению автора, не каждая исследовательская работа должна иметь практическое применение. Например, эта работа к практике пока не применима. Однако если ответить на те вопросы, которые появились в ходе исследования, можно предположить много областей использования результатов (управление интенсивностью фотосинтеза, энергосбережение в тепличном хозяйстве, выращивание отдельных сортов в открытом грунте).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы:

  • спектрофотометр ПЭ – 5400 ВИ,
  • кюветы кварцевые шириной 10 мм,
  • весы лабораторные ВП – 124В,
  • ступка фарфоровая,
  • пестик,
  • кварцевый песок,
  • спирт 96%,
  • воронка стеклянная,
  • стакан лабораторный (50 мл),
  • фильтры бумажные,
  • дозаторы автоматические (1-10 мл и 100-1000 мкл),
  • наконечники к дозаторам.

Награды/достижения

На конференции «Курчатовский проект» работа была представлена впервые и отмечена грамотой призёра.

Перспективы исследования

В процессе анализа результатов исследования возник ряд вопросов. Вопрос первый: снижение концентрации хлорофиллов в конце августа – начале сентября – случайность или закономерность? Для ответа на этот вопрос нужно исследовать несколько сортов пионов, несколько видов многолетних трав, несколько видов однолетних трав с момента появления первого листа до отмирания надземных побегов. Также было бы полезно исследовать несколько видов древесных растений с момента разворачивания листа и до начала листопада, отметив при этом время заложения зимующих почек.
Вопрос второй: отсутствие резкого падения концентрации хлорофиллов в конце лета у однодольных растений – случайность или закономерность? 
Вопрос третий: каковы пределы низкотемпературной устойчивости пигментопротеинового комплекса?

Еще одно направление исследования предложили эксперты конференции «Курчатовский проект»: есть ли связь между генетической программой растения и интенсивностью синтеза хлорофилла?

Особое мнение

«Интересно было выполнить настоящее исследование.

Моя работа основана на спектрофотометрическом анализе спиртовой вытяжки хлорофилла, поэтому без оборудования, полученного школой в рамках программы  «Курчатовский центр непрерывного конвергентного  образования», она просто неосуществима.

Важно, что исследование было представлено на интересной конференции.  Очень понравилось компетентное жюри, показавшее дальнейшие пути развития моей работы»