Как сделать замкнутую экосистему в банке
Как создать замкнутую экосистему
Экосистема в квартире
Korney – автор канала “Как Сделать”. Он рассказал, как ему удалось создать в своей квартире в небольшой баночке замкнутую экосистему. Сейчас, на видео, ей 50 дней. Возможно вы видели видео, где было показано как экосистему сделал. Вот оно. А после него второй ролик про то, как спустя почти 2 месяца развилась экосистема.
Через 50 дней это выглядит таким образом. Автор видео насыпал земли приблизительно пол банки. Понимал, что земля рыхлая. И она будет уплотняться. Это действительно так. Двигал банку. Постепенно слой земли стал тоньше. Если бы земли было меньше, то это было бы плохо для растений. Сейчас всё достаточно хорошо.
Посадил сюда мох. Но, онгиб. С этой стороны видны белые ветки. Это засохший мох. Хотелось, чтобы землю покрывал зелёный ковёр. Но этого не получилось.
Некоторые зрители спрашивали: Korney, почему ты не полил землю водой? Но дело в том, что земля была сразу сырая. Земля была из специализированного магазина. Поэтому не было необходимости поливать водой. Влаги достаточно. На стенках банки капли воды. Сейчас переставлял банку, поэтому нет особого эффекта. Но обычно, при повороте банки сверху капает вода. Получается искусственный дождь. Сюда был положен шампиньон. Но не для урожая грибов. Это для того чтобы в земле была грибница. Грибница выделяет углекислый газ. А растения выделяют кислород. Таким образом состав атмосферы находится в равновесии. Это благоприятно для всего живого.
Здесь также растёт фикус. Это дерево. И мимоза. Это трава. Некоторые зрители писали, что мимоза не даст расти фикусу. Потому что трава растёт быстрее чем деревья. Но в итоге так не получилось. Можно видеть, что доминирует фикус. Возможно он выделяет какие-то вещества, которые тормозят рост мимозы.
В земле видны различные корни. Их много. Образовались даже воздушные корни. В природе эти растения не способны на это. Это показывает гибкость жизни. В изменённых условиях, живое может проявить неожиданные свойства. Это любопытное свойство жизни. И наверное вас интересует судьба червяка. Автор канала назвал его Джо-Джим. В честь сиамского двухголового близнеца из фантастического романа. Разрезал червяка пополам. Заднюю часть назвал Джим. Переднюю – Джо. Обе части положил в банку. Етсь надежда, что каждая часть станет самостоятельным червяком. Одни зрители говорили, что автор дебил, потому что обе части червяка погибнут. Но другие зрители считали, что погибнет только задняя часть червя. Последние из зрителей оказались правы. Задняя часть червя почти сразу погибла. Она покрылась плесенью. Не доставал её из банки. Эта банка никогда не открывалась. Было важно сохранить чистоту эксперимента. Поэтому ничего оттуда не удалял. Но передняя часть червя выжила.
Этой замкнутой экологической системе 50 дней. Но когда было 25 или может быть 30 дней, видел как Джо прополз. То, что он показывается редко, это не удивительно. Он червь и поэтому на поверхности ему делать нечего. Почти полностью уверен, что и сейчас Джо обитает в банке. Где-то в глубинах земли. В итоге растения заполнят весь объём банки. И сейчас есть любопытные изменения.
Моделирование закрытой экосистемы
Автор видео проводит эксперимент целью которого является: добиться равновесия внутри небольшой закрытой экосистемы.
Закрытый террариум – экосистема
Вечный террариум или замкнутая эко-система. В ролике показана жизнь такой системы на протяжении месяца. Видео снято по технике интервальной съемки (Timelapse).
Создаем замкнутую водную экосистему в банке (11 фото)
Если вы любите природу и хотите украсить свой интерьер оригинальным аксессуаром, связанным с природой, то самое время подумать о том, чтобы создать свою собственную замкнутую водную экосистему в простой банке. О том, как создать подобную экосистему, способную просуществовать 10 лет и даже более, вам расскажет подробная инструкция, которая ждет вас далее.
Нам понадобятся: стеклянная банка с антикоррозийной крышкой, вода из пруда или реки (можно использовать отфильтрованную отстоявшуюся воду из-под крана), водоросли, галька или песок для аквариума, креветки и/или улитки.
При помощи сверла в крышке банки делаем отверстие для вентиляции.
Хорошо промываем банку.
Дно покрываем 5-сантиметровым слоем гальки (песка или гравия). Если слой будет меньше, то растения не удастся посадить.
Наполняем банку водой.
Доливаем воды. Вода должна почти полностью заполнить банку.
Наслаждаемся искусственно созданной нами самоподдерживающейся водной экосистемой.
Кормить креветок не надо, так как они будут питаться водорослями. Водоросли в свою очередь будут питаться продуктами жизнедеятельности креветок. Попадание прямых солнечных лучей может привести к чрезмерному росту растений, но это можно регулировать добавлением креветок (улиток).
Муниципальное дошкольное образовательное автономное учреждение
«Детский сад № 124 «Василек» г. Орска»
Тема: «Замкнутая экосистема в банке»
Солопов Матвей Евгеньевич,
воспитанник 11 группы «Теремок»
Солопова Ольга Сергеевна
Нугаманова Альфия Ураловна,
воспитатель 11 группы «Теремок»,
Понятие замкнутой экосистемы…………………………………. …….5
История создания замкнутых экосистем..…………. ………………. ….…..6
Важность экспериментов по созданию замкнутой экосистемы для человека…………………………………………………………………………7
2.2 Алгоритм создания экосистемы в банке…………………………………. 9
2.3 Наблюдение за экосистемой ………………………………………………10
Выбор этой темы не случаен. С самого моего рождения, мои родители вместе со мной проводили время на даче. Подрастая я все больше стал интересоваться и задавать вопросы маме, и папе «Как появляются растения?», «Почему летом листья зеленные, а осенью разноцветные?».
Дома у нас тоже растут много разных цветов, я помогаю маме ухаживать за ними: поливаю или опрыскиваю сверху водой.
И когда в этом году мы решили вновь выступить с работой на конкурсе, папа предложил мне самому вырастить растение, но усложнив задачу, вырастить не просто в горшке, а в закрытой банке. То есть создать искусственную экосистему и доказать, что в закрытом пространстве растения могут жить и развиваться.
Гипотеза – в закрытой банке можно создать экосистему, которая будет существовать без доступа воздуха длительный период времени.
Вместе с мамой я стал изучать этот вопрос и выяснил, что все живые организмы на Земле являются частью огромной экосистемы – биосферы. В ней прослеживаются тесные взаимосвязи между живыми организмами и окружающей средой.
Как же создать в банке свою собственную замкнутую экосистему? Смогу ли я это сделать самостоятельно? Как следить за тем, все ли идет хорошо в моей экосистеме? Что сделать, чтобы растения в банке без доступа кислорода не погибли? И вообще – возможно ли такое? На эти и некоторые другие вопросы, я постарался ответить в своем исследовании.
Предмет исследования – замкнутая экосистема в домашних условиях.
Цель исследования – изучить возможность создания и существования замкнутой экосистемы в домашних условиях.
Выяснить, возможно ли сделать замкнутую экосистему в домашних условиях;
Изучить эксперименты по созданию замкнутой экосистемы;
Выяснить какое значение они могут иметь для науки и жизни человека;
Найти информацию по созданию замкнутой экосистемы в домашних условиях и воплотить её в жизнь.
Изучить и проанализировать литературу по данной теме.
Смоделировать (создать) замкнутую экосистему в банке, описать ее.
Наблюдать за экосистемой.
Проанализировать, обобщить и сделать выводы.
1. Понятие замкнутой экосистемы
Ввёл понятие экосистемы английский учёный А. Тенсли.
Э
косистема, или экологическая система — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов, среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Но если говорить простым языком, понятным для ребенка, то экосистема – это определённая среда обитания, образованная живыми организмами. Это может быть атмосфера, почва, лужа, море, река или целый океан — это все естественные экосистемы. В рамках одной экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие.
Замкнутая экосистема — экосистема, не предполагающая какого-либо обмена веществом с внешней средой.
По происхождению экосистемы можно условно разделить на естественные экосистемы и искусственные. Естественные экосистемы создавались самой природой под действием условий среды – леса, луга, болота, реки, океан и т.д. Искусственные экосистемы создаются человеком и без его вмешательства они не
очень устойчивы, и поэтому долго существовать не могут – поле с посадками, сады, парки, искусственные водоемы.
1.1. История создания замкнутых экосистем.
Д
эвид Латимер посадил в бутылку традесканцию и на протяжении вот уже более 55ти лет не открывал ее.
1.2. Важность экспериментов по созданию замкнутой экосистемы для человека.
первую очередь все эксперименты по созданию замкнутых экосистем для человека были созданы с целью освоения космоса, где людям пришлось бы провести длительное время без привычных для них условий – воздух, вода, пища и т.д.
Но мне кажется, что создание небольших замкнутых экосистем в домашних условиях дает возможность нам задуматься об экологии – что все в мире взаимосвязано между собой – чистая вода в водоемах, кислород, необходимый для нашей жизни, пища, которую мы едим!
Цель нашего исследования изучить возможность создания и существования замкнутой экосистемы в домашних условиях. Создать свой собственный микромир в банке!
Для начала нам необходимо было понять, что нужно для создания экосистемы в домашних условиях, составить список и собрать все необходимое. Так же интересным будет понять, дорогостоящая ли будет экосистема в своем создании и обслуживании:
Исследовательский проект «Экосистема в банке»
Экосистема в банке
Учащийся 10 класса МКОУ «Богучарский лицей» руководитель Айметова Т.А. учитель биологии
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ……………………………
3.1. Опыты с хлорофиллом …………………………………..
3.3. Создание экосистемы в банке……………………………
поток солнечного света.
Что является основой жизни на нашей планете? От какого процесса зависит жизнь на планете Земля?
При изучении темы «Автотрофный тип обмена веществ», я пришел к выводу, что жизнь на нашей планете, за очень немногими исключениями, зависит от энергии, на мгновение приобретаемой электроном. Процесс, в котором часть этой энергии превращается в химическую энергию, которую могут использовать живые организмы, называется фотосинтез. Фотосинтез – это необходимое связующее звено между живой и неживой природой. Все мы полностью зависим от фотосинтеза, к осуществлению которого замечательно приспособлены растения.
Растения способны к относительно автономному существованию.
Цель работы : создав экосистему в замкнутом пространстве, доказать относительную автономность существования растений.
изучить особенности строения и существования экосистем;
изучить условия, необходимые для фотосинтеза;
экспериментально доказать необходимость света для процесса фотосинтеза в растениях;
создать экологическую систему в замкнутом пространстве (банке);
экспериментально определить срок существования растительного сообщества в замкнутом пространстве.
В настоящее время во всем мире пристальное внимание уделяется проблеме загрязнения атмосферы и его вредного воздействия на здоровье населения и другие объекты биосферы. Научно-технических прогресс — это величайшее благо, если он служит человеку, делу мира и благосостояния народов. Но он может иметь, как показало время, свою оборотную сторону — вредно воздействует на окружающую среду. Сейчас, как никогда раньше приобретают особый смысл слова Ф. Энгельса, который предупреждал, что не следует слишком обольщаться победами над природой, ибо за каждую такую победу природа мстит человеку.
Концентрация углекислого газа (СО 2 ) в атмосферном воздухе планеты на 23 % выше, нежели 150 лет назад, и по расчетам и прогнозам многих отечественных и зарубежных ученых она возрастает со скоростью от 0,4 до 3,5 % в год.
Понимание роли, которую выполняют растительные сообщества на планете, зная насколько хрупок «мост» (фотосинтез), связывающий неживую и живую природу, позволит сохранить жизнь на Земле.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ
Что поставить между этими понятиями? И? ИЛИ? А может знак «равенство»?
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.
Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны.
В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, степи, озера и т. п.). Однако ни одна, даже самая крупная, экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть энергии получает из космического пространства, а часть отдает в космос.
Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В. Н. Сукачев (1942).
«Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющих свою специфику взаимодействия этих слагаемых ее компонентов и определенный тип обмена веществами и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии» (В. Н. Сукачев, 1964).
«Экосистема» и «биогеоценоз» – близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» – понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова – фитоценозами.
В биогеоценозе В. Н. Сукачев выделял два блока: экотоп – совокупность условий абиотической среды и биоценоз – совокупность всех живых организмов.
Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп – как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов. Биоценоз это сообщества растений, животных, грибов и микроорганизмов.
Обе концепции – экосистем и биогеоценозов – дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах и с разных точек зрения.
Роль растительных сообществ в биогеоценозах.
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т. е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть. Организмы любого вида являются потенциальной пищей многих других видов.
Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или пастбищными, или цепями потребления), а цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, – детритными цепями разложения. Таким образом, поток энергии, входящий в экосистему, разбивается далее как бы на два основные русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.
Таким образом, основой любой экосистемы являются автотрофные организмы, в основном низшие и высшие растения.
Космическая роль растений – преобразование солнечной энергии в энергию химических связей в органических веществах;
Создание органических веществ из неорганических;
Образование кислорода и его накопление в атмосфере;
Поглощение углекислого газа и поддержание постоянного состава атмосферы;
Средообразующая роль – создание мест обитания, микроклимата для других живых организмов;
Процесс фотосинтеза — это основной путь, по которому практически вся энергия входит в нашу биосферу. Каждый год в процессе фотосинтеза на земном шаре образуется более 150 млрд. т сахара.
Значение фотосинтеза не осознавалось до сравнительно недавнего времени. Аристотель и другие ученые Греции, наблюдая, что жизненные процессы животных зависят от потребления пищи, полагали, что растения добывают свою «пищу» из почвы.
Немногим более 300 лет назад в одном из первых тщательно продуманных биологических экспериментов голландский врач Ян Баптист ван Гельмонт (1577—1644) представил первое доказательство того, что не одна почва кормит растение. Ван Гельмонт выращивал маленькое дерево ивы в глиняном горшке, добавляя в него только воду. Через пять лет масса ивы увеличилась на 74,4 кг, в то время как масса почвы уменьшилась только на 57 г. На основании этих данных ван Гельмонт сделал вывод о том, что все вещества растения образуются из воды, а не из почвы и воздуха!
В конце XVIII в. английский ученый Джозеф Пристли (1733—1804) сообщил, что он «случайно обнаружил метод исправления воздуха, который был испорчен горением свечей». 17 августа 1771 г. Пристли «поместил живую веточку мяты в закрытый сосуд, в котором сгорела восковая свеча», а 27-го числа того же месяца обнаружил, что «другая свеча снова могла гореть в этом же сосуде». «Исправляющим началом, которым для этих целей пользуется природа, —полагал Пристли, — было растение». Он расширил свои наблюдения и скоро показал, что воздух, «исправляемый» растением, не был «совсем неподходящим для мыши». Опыты Пристли впервые позволили логически объяснить, почему воздух на Земле остается «чистым» и может поддерживать жизнь, несмотря на горение бесчисленных огней и дыхание множества животных.
Позднее голландский врач Ян Ингенхауз подтвердил работу Пристли и показал, что воздух «исправляется только на солнечном свету и только зелеными частями растения. В 1796 г. Ингенхауз предположил, углекислота разлагается при фотосинтезе с образованием углерода и кислорода, а кислород выделяется в виде газа.
Сейчас известно, что фотосинтез проходит в две стадии, но только одна из них – на свету. Доказательства двухстадийности процесса впервые были получены в 1905 г. английским физиологом растений Ф.Ф. Блэкменом, который исследовал влияние освещенности и температуры на скорость фотосинтеза.
На первой стадии фотосинтеза (световые реакции) энергия света используется для образования АТФ и высокоэнергетических переносчиков электронов. На второй стадии фотосинтеза (темновые реакции) энергетические продукты, образовавшиеся в световых реакциях, используются для восстановления СО 2 до глюкозы.
Итоговое уравнение фотосинтеза:
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ
Опыты с хлорофиллом
Объект и методы исследования
О б ъ е к т а м и и с с л е д о в а н и я являются растения, органы растений.
Цель исследования: определить условия необходимые для фотосинтеза, определить исходные вещества и продукты реакций фотосинтеза, доказать необходимость света для фотосинтеза.
Выделение хлорофилла из листа
Измельчили листья традесканции ножницами, поместили в ступку, прилили немного спирта, растерли и отфильтровали в чистую сухую пробирку. (Приложение, Фото1)
Результат: получили спиртовую вытяжку
Вывод: хлорофилл растворяется в спирте, его раствор зеленого цвета.
Разрушение хлорофилла по действием соляной кислоты
В вытяжку из хлорофилла добавили несколько капель слабого раствора соляной кислоты. (Приложение Фото2)
Результат: зеленая окраска изменилась на оливково-бурую.
Вывод: так как в состав хлорофилла входит магний, под действием соляной кислоты он вытесняется атомами водорода. Можно предположить, что атом магния и придает окраску хлорофиллу.
Разделение пигментов методом хроматографии.
Приготовили спиртовую вытяжку хлорофилла из двух листьев с разной интенсивностью окраски, опустили в пробирки полоски фильтровальной бумаги, через 20 минут пигменты разной окраски распределились на разной высоте на полоске. (Приложение, Фото3)
Результат: Пигменты расположились в следующем порядке сверху вниз: красные, желтые, зеленые.
Вывод: в состав листьев входят различные пигменты: желтого цвета (каротиноиды), зеленого (хлорофилл), красного (антоцианы).
Необходимость света для образования хлорофилла.
В два пластиковых контейнера посадили семена пшеницы. Один контейнер поставили в темный шкаф, другой на полку возле окна. (Приложение, Фото 4)
Результат: Семена в шкафу проросли быстрее, но листья были желтого цвета. Во втором контейнере проростки были зеленого цвета. Через пару часов проростки, которые были в шкафу, приобрели зеленый оттенок, через сутки стали зеленого цвета.
Вывод: Для образования хлорофилла необходим свет.
Поглощение углекислого газа при фотосинтезе.
Результат: Первоначальное показание сенсора углекислого газа – 1291 молекул CO 2 на миллион частиц воздуха. Содержание углекислого газа периодически менялось в течение 5 суток. Наибольшее число частиц – 500000, наименьшее – 0. В темное время суток содержание углекислого газа повышалось, днем уменьшалось, при ярком солнечном освещении достигало минимума. (Приложение, Фото5,6,7,8)
Вывод: В процессе фотосинтеза поглощается углекислый газ, наиболее интенсивно при ярком солнечном свете.
Образование органических веществ (крахмал) в зеленых листьях растения на свету.
Для опыта использовали китайскую розу. Прикрепили к листу полоску черной бумаги с вырезанной в центре фигурой. На следующий день срезали лист и обесцветили его. Для этого опустили лист в кипяток, потом в горячий спирт. Хлоропласты разрушаются, лист обесцветился. Промыли лист водой и залили слабым раствором йода. (Приложение, Фото 9)
Результат: Часть листа, которая освещалась, окрасилась в темно-синий цвет, в центре листа стала видна темно-синяя фигура.
Вывод: На свету в листьях образуется крахмал.
Создание экосистемы в банке.
Экосистема в банке.
Для создания экосистемы в банке взяли стеклянную емкость (трехлитровая банка), грунт, семена растений (гипоестес), ракушки (для декорации), мох. В банку на дно поместили грунт, ракушки, налили 100 мл воды, посадили семена. Прикрыли железной крышкой. Спустя неделю, после прорастания семян, банку закрыли плотно, с помощью закатывающей машинки. (Приложение, Фото 10, 11, 12, 13, 14)
Результат: Семена проросли, растения развиваются, растут медленно. При этом проростки не погибли, в январе стали расти активнее.
Вывод: В замкнутом пространстве растения способны существовать автономно, т.к. при фотосинтезе образуется кислород необходимый для дыхания и органические вещества, при дыхании образуется углекислый газ необходимый для фотосинтеза.
Анализируя результаты своей исследовательской работы я пришел к следующим выводам:
Наша планета открытая система и жизнь поддерживается благодаря солнечной энергии, которую растения способны преобразовывать в энергию химических связей органических веществ.
Растения способны поддерживать естественный баланс кислорода и углекислого газа в атмосфере за счет процессов дыхания и фотосинтеза, обеспечивая кислородом все живые организмы.
Загрязнение атмосферы приводит к образованию кислотных дождей, которые разрушают хлорофилл и влияют на жизнедеятельность растений, нарушая устойчивость экосистем.
Растения способны к относительно автономному существованию за счет особенностей процессов обмена веществ, что доказано мною при создании экосистемы в банке.
Моя исследовательская работа не закончена, потому что на вопрос «Сколько времени может существовать растительное сообщество в закрытом сосуде?» я не ответил. Опыт был заложен в октябре 2016г, растения растут в закрытом пространстве четыре месяца. Я продолжу наблюдения за данной экосистемой и возможно сделаю новые выводы.