Исследование феномена «черемуховых холодов» и «бабьего лета» Тип работы: исследовательская работа Автор: Стародубцев Алексей, 8 класс моу «Лицей №174»

Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования детей, центр дополнительного образования детей, центр экологии, краеведения и туризма Тема: Исследование феномена «черемуховых холодов» и «бабьего лета» Тип работы: исследовательская работа Автор: Стародубцев Алексей, 8 класс МОУ «Лицей №174». Г. Зеленогорск, МБОУ ДОД ЦДОД «Центр экологии, краеведения и туризма» Руководитель: Стародубцева Жанна Алексеевна – Зам. директора по НМР МОУ ДОД ЦДОД «ЦЭКиТ» ЗАТО г. Зеленогорск – 2012 г. Оглавление Введение………………………………………………………………………………………….3 Глава 1. Обзор и анализ информационных источников, рассматривающих явление «черемуховых холодов»………………………………………………………………….……..4 1.1. «Черемуховые холода» и «бабье лето»………………………………………….….……..4 1.2. Гипотеза Кривоносовой Т………………………………………………………………….4 1.3. Теория Г. Ржеплинского……………………………………………………………………5 1.4. Причины «черемуховых холодов» и «бабьего лета» с точки зрения климатологов…...6 Глава 2. Основная часть…………………………………………………………………………6 2.1. Ход температуры воздуха весной и осенью, 2010 г., 2011 г…………………………….6 2.2. Фенологические наблюдения. ……………………………………………………………..6 2.3. Обзор и анализ информации, необходимой для проведения физико-математических расчетов и подтверждения гипотезы………………………………………………………….10 2.3.1. Что такое фотосинтез и с чем связана его интенсивность? ………………………….10 2.3.2. Хлорофилл и другие пигменты растений………………………………………………14 2.3.3. Солнечная энергия. Распределение солнечной энергии ……………………………..16 2.3.4. Солнечная радиация и ФАР……………………………………………………………..16 2.3.5. Использование ФАР растительностью…………………………………………………17 2.4. Проведение физико-математических расчетов…………………………………………..18 2.4.1. Черемуховые холода» 2010, 2011 г………………………………………….………….18 2.4.2. «Бабье лето» 2010, 2011 г. ………………………………………………………………20 2.5. Факты , подтверждающие роль фотосинтеза в исследуемых явлениях………………..21 Глава 3. Заключение…………………………………………………………………………...22 Результаты………………………………………………………………………………………22 Вывод……………………………………………………………………………………………23 Послесловие…………………………………………………………………………………….23 Библиографический список……………………………………………………………………24 Приложения……………………………………………………………………………………..26 Введение Данная работа представляет собой попытку найти современное научное объяснение народным приметам, решить не специализированные, узко научные задачи, а проблемы, вызывающие всеобщий «общечеловеческий» интерес – природные явления «черемуховые холода» и «бабье лето». Период весеннего похолодания, сопровождающийся понижением температуры атмосферного воздуха на 8-15°С, после установившейся по-летнему теплой погоды, в народе называют «черемуховыми холодами», так как сопровождаются они цветением черемухи. Народная примета гласит: «Зацвела черёмуха, и похолодание, тут, как тут». Осенью, каждый человек ждет возвращения летнего тепла до 20-25° С, которое в народе называют «Бабье лето». В литературе причины наступления «черемуховых холодов» рассмотрены недостаточно. Г. Ржеплинский, д.г.н. [10], связывает наблюдаемые явление с изменениями периода склонения луны, заслуженный метеоролог РФ – Р. Шафикова объясняет причину в смене муссонных потоков в процессе общей циркуляции атмосферы. Также были сделаны попытки объяснить этот феномен ученицей гимназии №164 г. Зеленогорска Кривоносой Т. [5]. Следует отметить, что названные теории различны, но не противоречат друг другу, однако не дают четкого понимания первопричин происходящих явлений. По поводу «бабьего лета», в пособии Лебедевой Т.С., Сытник К.М. «Пигменты растительного мира» [6] говорится, что причиной «бабьего лета» является «золотая осень». Я не согласен и считаю, что багряные оттенки, в которые окрашиваются многие наши деревья перед листопадом, не играют какой-либо особой физиологической роли, а являются лишь показателем затухания процесса фотосинтеза, предвестником наступления периода зимнего покоя растений Цель данной работы: выяснить причины наступления феноменов «черемуховых холодов» и «бабьего лета» Гипотеза: причиной наступления черемуховых холодов и бабьего лета является запуск и прекращение процесса фотосинтеза. Задачи: 1. Провести наблюдения за погодой весной и осенью, 2010, 2011 гг, зафиксировать «черемуховые холода» и «бабье лето». 2. Провести фенологические наблюдения за развитием листопадных деревьев, произрастающих в лесах г. Зеленогорска от момента набухания почек и распускания листьев до пожелтения листьев и листопада. 3. Произвести физико-математические расчеты влияния фотосинтеза растений на наступление черемуховых холодов и «бабьего лета» в Зеленогорске, с учетом географического местоположения г. Зеленогорска в Красноярском крае. 4. Найти косвенные факты, подтверждающие влияние фотосинтеза на исследуемые процессы. Глава 1. Обзор и анализ информационных источников, рассматривающих явление «черемуховых холодов» и «бабьего лета». 1.1. «Черемуховые холода» - это период временного понижения температуры атмосферного воздуха на 8-15º, часто сопровождающийся заморозками в ночное время, после установления по-летнему теплой погоды. В народе такое понижение температуры называют «черёмуховыми холодами», так как сопровождаются они цветением черемухи. [21 ] «Бабье лето» - это первый осенний период с устойчивой антициклонической погодой, когда ночное выхолаживание почвы и воздуха ещё не слишком сильное, а дневной прогрев хотя и существует, но не достигает предела, который воспринимался бы как жара. Существует даже разделение «бабьего лета» на молодое и старое. Считается, что молодое наступает в период с 28 августа по 11 сентября, старое – с 14 по 21 сентября. Однако, эти даты очень относительны, циклоны и антициклоны по расписанию не ходят, а такая погода устанавливается только под влиянием стационарной области повышенного давления. К сожалению, длятся эти периоды тоже не так долго. [19] 1.2. Гипотеза Кривоносовой Т. [5] В течение периодов весна – осень 2005, 2006 гг. Кривоносовой Т.[2] велись фенологические наблюдения за сроками развития деревьев, а также наблюдения за ходом температурного атмосферного воздуха в г. Зеленогорске. Было установлено, что «среди всех учитываемых растений, первыми распускаются листья черёмухи. К моменту зацветания черёмухи (но не только ее, например, еще и яблони), происходит массовое распускание листьев большинства остальных деревьев и кустарников, что, естественно, сопровождается запуском фотосинтеза и использованием огромного количества солнечной энергии». В подтверждение автор приводит расчеты: «Известно (Тейлор Миллер «Жизнь в окружающей среде», 1993), что лишь 1,2% всего потока солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. На первый взгляд, это ничтожно мало, но, учитывая то факт, что 42% идёт на нагрев земной поверхности и атмосферы, и если бы не эти 42%, температура воздуха на планете была бы минус 270ºС!!! Составляя простую математическую пропорцию можно увидеть, что на 1ºС тратится 0,15% солнечной энергии: 270ºС - 42% Х=1ºС х 42% / 270ºС =0,15% 1ºС – х% Это значит, что энергия (1,2%) затраченная на фотосинтез, лишает атмосферу (1,2% : 0,15%) =8ºС тепла. Вот почему на момент цветения черёмухи (когда происходит массовое распускание листьев большинства других деревьев и кустарников) мы наблюдаем снижение температуры (на 7 – 10ºС) - это и есть «черёмуховые» холода.» .[2] Осенью же, после естественного климатического похолодания установлен факт потепления и наступления «Бабьего лета». Наступление «Бабьего лета» произошло после осенних заморозков и связано с прекращением фотосинтеза, так как при понижении температуры до +4 происходит разрушение хлорофилла, который играет непосредственную роль в фотосинтезе. Отсюда следует, что 1,2% солнечной энергии остаются «невостребованными» и дополняют те 42%, идущие на согревание атмосферы и поверхности земной коры до 43,2%, результатом чего и становиться «Бабье лето». 1.3. Теория Г. Ржеплинского: Гипотеза основана на предположение о том, что черёмуха, вернее, периоды её вегетативного развития совпадают по времени с какими – то природными явлениями, влияющими на изменения погоды. Для этого он (Г. Ржеплинский) посадил у себя на даче черёмуховое дерево, и из в года в год следил за цветением. Примета о похолодание за 12 лет оправдалась 10 раз. Учёному пришла в голову мысль сопоставить даты цветения черёмухи с периодами изменения склонения луны. .[10]. Для определения положения Луны были использованы символы: В – «высокая луна» и Н – «Низкая луна», смысл этих обозначений таков: В – интервал, равный 5 суткам, во время которого Луна в северном полушарии занимает своё самое высокое положение над горизонтом, то есть, достигает наибольшего северного склонения в южном полушарие, в это время Луна будет в самом низком положение. Н – интервал времени, тоже равный суткам, когда Луна достигает наибольшего южного склонения. Между В и Н – интервал времени, в пределах которого Луна переходит из южного в северное, то есть от Н к В. Для перехода Луны от её наибольшего северного к наибольшему южному склонению требуется 13,65 суток – цикл или период этих движений Луны обратно равен 27,32 суток. .[10] Вот какие закономерности отметил автор, когда сопоставил даты цветения черёмухи с периодами склонения луны: цветение черёмухи, независимо от того, раннее оно или позднее, почти во всех случаях (10 раз) начиналось во время перехода от интервала В к интервалу Н. А точнее, сразу же, после интервала В, характерны антициклонические преобразования, или, иными словами, хорошая солнечная погода. Но, далее следует интервал Н, характеризующийся циклоническими преобразованиями погоды, то есть прохождением облачности и осадков, похолоданием. На мой взгляд, теория Г. Ржеплинского не противоречит тем фактам, которые я рассматриваю в настоящей работе. 1.4. Причины «черемуховых холодов» и «бабьего лета» с точки зрения климатологов. - Р. Шафикова – заслуженный климатолог РФ. считает, что майский возврат холодов может быть проявлением смены муссонных потоков в процессе общей циркуляции атмосферы. Зимой муссонная составляющая ветра выносит с земной поверхности холодный материковый воздух к нагретым океанам. Когда начинается летний прогрев континентального воздуха зимний муссон прекращается и сменяется режимом западных ветров, так называемым летним муссоном, благодаря чему температура на континенте начинает расти. На стыке смены направленности муссонных потоков в мае еще наблюдается несколько возвратов на континент относительно холодного и более влажного морского воздуха. - Одной из причин феномена «бабьего лета», объясняющего осеннее потепление, является вызванное увяданием листьев выделение большого количества тепла, которое поднимается вверх, разгоняет облака и повышает атмосферное давление. Таким образом, золотая осень вызывает антициклон, который в народе называют «бабьим летом». [23] Гипотеза: я считаю, что причиной наступления «черемуховых холодов» и «бабьего лета» является запуск и прекращение процесса фотосинтеза, приводящего к изменению баланса солнечной энергии, достигающей земной поверхности весной и осенью. Глава 2. Основная часть. 2.1. Ход температуры за период 28 апреля-15 июня 2010 г., 2011 г. В течение всего периода велись наблюдения за ходом температуры атмосферного воздуха в г. Зеленогорске, в лесной зоне, на территории ЦЭКиТ, 4 раза в день: 8 ч. утра, 12.00-13.00, 18.00-19.00, ночью. На графиках №1,№2, 3, 4 представлены средние результаты наблюдений 2.2. Фенологические наблюдения. Для исследования были выбраны: черемуха, яблоня, клен, липа, тополь, осина, береза, вяз, дуб, лиственница, рябина. В ходе ежедневных наблюдений фиксировались изменения в развитии деревьев: набухание листовых почек, распускание листа на 1/3, на 2/3, полное распускание листьев, набухание цветочных почек, единичное цветение, массовое цветение. Результаты представлены в графиках №3, №4,5,6 График №1 Ход температуры и сроки наступления некоторых фенофаз в развитии деревьев, весной 2010 г. График №2 (весна, 2011 г.) Осадки: График №3 (осень, 2010 г.) График №4 (осень, 2011 г.) Из графиков №1-4 видно, что: 1. Весной 2010 г. сначала цветут ветроопыляемые деревья: береза, тополь, осина. В этот период, у одной из первых, с 15 мая, уже начинают распускаться листья черемухи, с 25 мая - у яблони. К моменту единичного цветения черемухи 27-28 мая, начинают распускаться листья лиственницы, рябины, березы, 30 мая начинает цвести яблоня. К моменту полного цветения черемухи, с 1 июня, происходит массовое распускание листьев у осины, тополя, клена, липы, вяза. И только листья дуба распускаются позже. Таким образом, во время полного цветения черемухи у всех исследуемых деревьев, кроме дуба, наблюдается полное облиствение. Весной 2011 листья черемухи начинают распускаться раньше - с 25 апреля, но аналогично 2010 г., к моменту ее единичного цветения (с 15 мая) начинают распускаться листья лиственницы, рябины, березы. В период полного цветения черемухи (с 20 мая) – наблюдается полное распускание листьев осины, тополя, клена, липы, вяза. 2. «Черемуховые холода» (в этот период цвела черемуха) в 2010 г. наступили в период с 1 по 6 июня, в 2011 г. – с 15 по 21 мая, после установившейся почти летней погоды (в 2011 г. 13 мая столбик термометра поднялся до 25°С), наблюдается заметное снижение средней температуры воздуха на 8-9° С. (ночью 17 мая 2011 г. столбик термометра опустился до 2°С). 3. «Бабье лето» 2010 г. было с 16 по 24 сентября. Днем температура воздуха 22 сентября составила 22°С, при этом началось оно после понижения температуры воздуха ночью до 1°С 12,13 сентября и до 0°С ночью 15 сентября. В целом, в период «бабьего лета», средняя температура воздуха повысилась на 7 °С. В этот период наблюдаем массовое пожелтение листьев деревьев березы, тополя, осины, клена, лиственницы, липы, рябины. У черемухи в этот период закончился листопад. У черемухи, согласно графику №…первой наступает пожелтение листьев, затем у рябины, дуба, дольше всего сохраняются зелеными листья у вяза. Также на графике видно, что липа очень быстро сбрасывает листву, а у дуба желтые листья сохраняются до октября. У осины листопадуют даже зеленые листья. 4. Осенью 2011 г наблюдалось 2 «Бабьих лета»: с 8 по 10 сентября (днем температура воздуха составила 20 °С) и с 17 по 24 сентября (24 °С днем). При этом первое и второе «бабье лето» наступило после непродолжительного ночного похолодания до 1°С 5-7 сентября и 0 °С 13,14 сентября. При этом, в первое «бабье лето» средняя температура воздуха повысилась на 7 °С, а во второе «бабье лето» - на 5 °С. Пожелтение листьев началось после «первых» холодов, а во второе «бабье лето» наблюдается массовое пожелтение листьев деревьев. Дольше всего листья сохраняются на дубе, клене, березе. Первыми сбрасывают листву черемуха, яблоня, лиственница. 2.3. Обзор и анализ информации, необходимой для проведения физико-математических расчетов и подтверждения гипотезы. 2.3.1. Что такое фотосинтез и с чем связана его интенсивность? Фотосинтез (от греч. φωτο- — свет и σύνθεσις — синтез, совмещение, помещение вместе) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества. [16] [4а], Главными внешними факторами, влияющими на образование и сохранение хлорофилла, а значит и процесс фотосинтеза, являются: свет, температура, минеральное питание, вода. Синтез хлорофилла очень чувствителен почти к любому фактору, нарушающему метаболические процессы. [2а] Свет. Свет необходим для образования хлорофилла, хотя очень яркий свет вызывает разложение хлорофилла. Следовательно, хлорофилл всегда одновременно синтезируется и разрушается. На ярком свету равновесие устанавливается при более низкой концентрации хлорофилла, чем при свете малой интенсивности. Теневые листья обычно имеют более высокую концентрацию хлорофилла, чем световые. Температура. Синтез хлорофилла происходит, по-видимому, в широком интервале температур. Вечнозеленые растения умеренной зоны синтезируют хлорофилл от температур близких к температурам замерзания до самых высоких температур в середине лета. Многие хвойные становятся зимой до некоторой степени хлоротичными, вероятно, вследствие того, что распад хлорофилла превышает его синтез при очень низких температурах. [2а] Температуры ниже нуля повреждают фотосинтетический аппарат, однако повреждение обычно бывает обратимым после пребывания растения в течение некоторого времени при температурах выше нуля. Во второй половине лета, когда в почве есть достаточно большой запас тепла в корнеобитаемом слое, температура почвы на 2 — 3 градуса выше температуры воздуха. Так что весной, если среднесуточная температура воздуха (сложите дневную и ночную температуру и разделите пополам) не превышает 10—11 градусов, корни практически не работают. В конце лета корни перестанут работать, когда среднесуточная температура воздуха понизится до 5—6 градусов тепла. [3]

Похожие:

	Образовательной программы моу «Лицей №174» г. Зеленогорска на 2011... Образовательная программа начального общего образования мбоу «Лицей №174» на 2011-2015 годы		Реферат «Я хочу рассказать о…Юрии Борисовиче Левитане». 8-в класс... Проектно – исследовательская работа «Вихрь чувств в романе А. С. Пушкина «Евгений Онегин»
	Исследовательская работа Автор работы Экспериментальное исследование, направленное на определение оптимального конструктора веб-сайта в школьных условиях		Список учащихся, рекомендованных на участие в городской научно практической... Тип работы (исследовательский реферат, исследовательская работа, проектно-исследовательская работа)
	Участие в научно-практической конференции «Путь к успеху» Тема работы, тип работы (исследовательский реферат, проектно–исследовательский работа, исследовательская работа)		Исследовательская работа «Использование экологически чистых природных... Сборник "Классная работа" -2013/2014. Тертица Ирина Борисовна. — Москва, 2014. — 100 стр., ил
	Мку «уо и мп» с 22. 11. по 28. 11. 2013 года Алексей Ляхов (в весовой категории 50 кг), Алексей Самбурских (в весовой категории 63 кг) в упорной борьбе завоевали серебряные медали;...		Шутова Любовь Николаевна, начальные классы История жизни моей прабабушки... Научно- исследовательская деятельность в моу «Нижнекулойская средняя общеобразовательная школа»
	Исследовательская работа Математическое искусство Целью данной работы является исследование становления и развития имп-арта, исследование основных приемов создания невозможных фигур,...		Курсовая работа Исследование проектно-исследовательского метода работы... Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов «Мордовский...
	Николая Рубцова «Звезда полей» Мир поэзии Николая Рубцова просторен и светел, холодноват и чуть прозрачен – таким обычно бывают дни бабьего лета		Научно-исследовательская работа Научно-исследовательская работа Научно-исследовательская... Научно-исследовательская работа (нир) относится к циклу «Практики и научно-исследовательская работа» магистерской программы «Русский...
	Формирование исследовательской позиции учащихся на занятиях лингвистического... Доманцевич Ольга Геннадьевна, зам директора по научно-методической работе, моу «Лицей№174»		Фи ученика Исследовательские работы школьников были представлены следующими жанрами: исследовательский реферат – 2, исследовательская работа...
	Исследовательская работа Пирсинг. Польза или вред. Галимзянова Гульгена моу «Шеморданский лицей» Многие знаменитости делают себе проколы, при том от простых до невероятно сложных, в некоторых передачах люди устанавливают рекорды...		Исследовательская работа Автор: Жидких Ксения, 9 «а» класс Паразито-хозяинные отношения членистоногих с наземными позвоночными. – Л.: Наука. 1982. 318 с