Изменится окраска. Изучение изменения окраски частей организма у растений. Как использует растительные пигменты человек

Людям, наблюдающим за хамелеонами, может показаться, что эти рептилии меняют окраску сознательно, «подгоняя» себя под цвет окружающей среды. В этом случае пришлось бы допустить, что хамелеоны обладают самосознанием и абстрактным , которого не приходится ожидать от .

Механизм изменения окраски

Обитатели пустынь свою особенность используют для поглощения солнечного света. В утренние часы окрас черный, чтобы вобрать в себя как можно больше тепла, а в обед становятся светло-серыми, чтобы отражать солнечные лучи. Окрас также может меняться только на определенных участках, тогда разноцветные полосы или пятна покрывают тело хамелеона. Ошибочно мнение, что хамелеон может принимать абсолютно все цвета и узоры. Он меняет свой окрас в диапазоне, заложенном в физиологии животного. Хозяева хамелеонов любят проводить с ними эксперименты. Если хамелеона положить на шахматную доску, то он не станет в черно-белую клеточку.

Обратите внимание

Пигментные гранулы могут перемещаться очень быстро, мгновенно меняя цвет кожи хамелеона.

Полезный совет

Некоторые разновидности хамелеонов приобретают цвет своих противников (змей, птиц), которые несут опасность.

Удивительные животные - хамелеоны. Своей способностью в различных ситуациях менять окраску они привлекли внимание ученых и обычных людей. Существует распространенное мнение о том, что хамелеон меняет свой окрас в зависимости от фона, где он находится. Но это далеко не так.

Олдридж пишет: «… Осьминоги удивительно быстро и гармонично окрашиваются под цвет окружающей их местности, и, когда вы, подстрелив одного из них, убьете или оглушите его, он не сразу потеряет способность менять окраску. Это я наблюдал однажды сам, положив добытого осьминога на газетный лист для разделки. Осьминог моментально изменил окраску, сделавшись полосатым, в белую и черную полоску!» Ведь он лежал на печатной странице и скопировал ее текст, запечатлев на своей коже чередование черных строк и светлых промежутков. По видимому, осьминог этот не был совсем мертв, глаза его еще воспринимали оттенки меркнущих красок солнечного мира, который он навсегда покидал.

Даже среди высших позвоночных животных немногие обладают бесценным даром изменять по прихоти или необходимости окраску кожи, перекрашиваться, копируя оттенки внешней декорации.

Моллюски, членистоногие и позвоночные - три высшие ветви эволюционного развития животного мира, и только среди них находим мы искусных «хамелеонов», способных изменять окраску сообразно с обстоятельствами. У всех головоногих моллюсков, у некоторых раков, рыб, земноводных, пресмыкающихся и насекомых спрятаны под кожей эластичные, как резина, клетки. Они набиты краской, словно акварельные тюбики. Научное название этих чудесных клеток - хроматофоры. (У млекопитающих и птиц, тоже высших животных, нет в коже хроматофоров, так как, скрытые под шерстью и перьями, они были бы бесполезны).

Каждый хроматофор - микроскопический шарик (когда пребывает в покое) или точечный диск (когда растянут), окруженный по краям, будто солнце лучами, множеством тончайших мускулов - дилататоров, то есть расширителей. Лишь у немногих хроматофоров только четыре дилататора, обычно их больше - около двадцати четырех. Дилататоры, сокращаясь, растягивают хроматофор, и тогда содержащаяся в «ем краска занимает в десятки раз большую, чем прежде, площадь. Диаметр хроматофора увеличивается в шестьдесят раз: от размеров иголочного острия до величины булавочной головки. Иными словами, разница между сократившейся и растянутой цветной клеткой столь же велика, как между двухкопеечной монетой и автомобильным колесом.

Когда мускулы расширители расслабляются, эластичная оболочка хроматофора принимает прежнюю форму.

Дилататоры, пожалуй, самые неутомимые труженики из всех мышц, производящих работу в животном царстве. Они не знают усталости. Экспериментаторы Хилл и Соландг установили, что сила их сокращения нисколько не уменьшается даже после получасового напряжения, вызванного воздействием электрического тока.

Все другие неутомимые мышцы животных (и сердечная и мускулы крыльев) работают в пульсирующем ритме, когда за периодом сокращения следует пауза отдыха. Дилататоры часами и без перерыва остаются в напряжении, поддерживая на коже нужную окраску.

Хроматофор растягивается и сокращается с исключительной быстротой. Он изменяет свой размер за 2/3 секунды, а по другим данным, еще быстрей - за 1/2 секунды.

Каждый дилататор соединен нервами с клетками головного мозга.» осьминогов «диспетчерский пункт», заведующий сменой декораций, занимает в мозгу две пары лопастевидных долей. Передняя пара контролирует окраску головы и щупалец, задняя - туловища. Каждая лопасть распоряжается своей, то есть правой или левой стороной. Если перерезать нервы, ведущие к хроматофорам правой стороны, то на правом боку моллюска застынет одна неизменная окраска, в то время как его левая половина будет играть колерами разных цветов.

Какие органы корректируют работу мозга, заставляя его изменять окраску тела точно в соответствии с фоном окрестностей?

Глаза. Зрительные впечатления, полученные животным, по сложным физиологическим каналам поступают к нервным центрам, а те подают соответствующие сигналы хроматофорам. Растягивают одни, сокращают другие, добиваясь сочетания красок, наиболее пригодного для маскировки. Слепой на один глаз осьминог теряет способность легко менять оттенки на безглазой стороне тела.. Исчезновение цветовых реакций у ослепленного осьминога не полное, потому что изменение окраски зависит также и от впечатлений, полученных не только глазами, но и присосками. Если лишить осьминога щупалец или срезать с них все присоски, он бледнеет и, как ни пыжится, не может ни покраснеть, ни позеленеть, ни стать черным. Уцелеет на щупальцах хотя бы одна присоска - кожа спрута сохранит все прежние оттенки.

Хроматофоры головоногих содержат черные, коричневые, красно бурые, оранжевые и желтые пигменты. Самые крупные - темные хроматофоры, в коже лежат они ближе к поверхности. Самые мелкие - желтые. Каждый моллюск наделен хроматофорами только трех каких нибудь цветов: коричневыми, красными и желтыми, либо черными, оранжевыми и желтыми. Их сочетание, конечно, не может дать всего разнообразия оттенков, которыми знамениты головоногие моллюски. Металлический блеск, фиолетовые, серебристо голубые, зеленые и голубовато опаловые тона сообщают их коже клетки особого рода - иридиоцисты. Они лежат под слоем хроматофоров и за прозрачной оболочкой прячут множество блестящих пластиночек. Иридиоцисты заполнены, словно комнаты смеха в парках, рядами зеркал, целой системой призм и рефлекторов, которые отражают и преломляют свет, разлагая его на великолепные краски спектра.

Богатством расцветок и совершенством маскировки головоногие моллюски далеко превосходят прославленного хамелеона. Он просто был бы посрамлен, как несчастный Марсий лучезарным Аполлоном, если бы задумал состязаться в игре красок с осьминогом или каракатицей. Раздраженный осьминог из пепельно-серого через секунду может стать черным и снова превратиться в серого, продемонстрировав на своей коже все тончайшие переходы и нюансы в этом интервале красок. Бесчисленное разнообразие оттенков, в которые окрашивается тело осьминога, можно сравнить лишь с изменчивым цветом вечернего неба и моря.

К этой изумительной игре красок осьминоги прибегают в критические минуты жизни, чтобы ошеломить, напугать врага. «Если вы, - пишет Олдридж, - заметив осьминога, начнете толкать его ружьем, он постарается отпугнуть вас, все время меняясь в окраске, а это чудесное зрелище. Он будет сгибаться и извиваться, раздувать свое тело так, чтобы показаться огромным, будет вытягивать, шевелить и вновь сокращать свои щупальца, делать вид, что готов напасть на вас; он начнет выпучивать и закатывать глаза, видимо, пытаясь убедить вас в достоверности всех страшных историй, рассказываемых про него. И если это не устрашило вас, тогда он обдаст вас чернильной струей и в смятении исчезнет с такой невероятной быстротой, что оставит вас в недоумении: почему ему сразу не начать было с бегства?»

Изменение цвета кожи - своего рода мимический язык спрута. Игрой красок он выражает свои чувства - и страх, и раздражение, напряженное внимание, и любовную страсть. Фейерверком цветовых вспышек угрожает соперникам, привлекает самку.. Их калейдоскоп чувств составлен из золотисто оранжевых и буро красных тонов. Когда кальмара не обуревают эмоции, он бесцветен и полупрозрачен, как матовое стекло. Тогда чернильный мешок черным провалом зияет на молочном теле животного призрака. Этому обстоятельству кальмар и обязан своим названием. Слово «кальмар» происходит от итальянского «calamaio», что значит «сосуд с чернилами». Раздражаясь, кальмар становится пунцовым или оливково-бурым, и его «чернильница» исчезает за потемневшими покровами.

Практическая работа № 2

Тема:

Цель:

Оборудование

Реактивы:

Ход-работы

Задание 1. .

Задание 2

Задание 3. рН среду. Полученный результат занесите в таблицу № 1. Во вторую пробирку добавьте несколько капель индикатора – лакмуса. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В третью пробирку добавьте несколько капель индикатора – метилового оранжевого. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В четвертую пробирку добавьте несколько капель индикатора – фенолфталеина. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2.

Практическая работа № 2

Тема: Изменение окраски индикаторов в зависимости от среды.

Цель: Выявить, как изменится окраска индикаторов в нейтральной, щелочной и кислой среде.

Оборудование : штатив с пробирками, воронки.

Реактивы: вода дистированная, раствор щелочи – гидроксид кальция, раствор кислоты – соляная кислота, индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый, фенолфталеин, лакмусовая бумажка.

Ход-работы

Задание 1. Зачертите себе в тетрадь таблицу № 1 «Изменение рН среда в различных растворах», таблицу № 2 «Изменение окраски индикаторов в зависимости от среды».

Задание 2 . Возьмите 4 пробирки и добавьте в эти пробирки по 2-3 мл дистиллированной воды. В первую пробирку поместите лакмусовую бумажку и определите рН среду. Полученный результат занесите в таблицу № 1. Во вторую пробирку добавьте несколько капель индикатора – лакмуса. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В третью пробирку добавьте несколько капель индикатора – метилового оранжевого. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В четвертую пробирку добавьте несколько капель индикатора – фенолфталеина. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2.

Задание 3. Возьмите 4 пробирки и добавьте в эти пробирки по 2-3 мл раствора щелочи. В первую пробирку поместите лакмусовую бумажку и определите

Задание 4. рН среду. Полученный результат занесите в таблицу № 1. Во вторую пробирку добавьте несколько капель индикатора – лакмуса. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В третью пробирку добавьте несколько капель индикатора – метилового оранжевого. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В четвертую пробирку добавьте несколько капель индикатора – фенолфталеина. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2

Таблица № 1

Вещество

Чему равна рН среда?

Дистилированная вода

Раствор щелочи

Раствор кислоты

Таблица № 2

Название индикатора

Окраска индикатора воде

(в нейтральной среде)

Лакмус

Метиловый оранжевый

Фенолфталеин

Задание 5.

Задание 4. Возьмите 4 пробирки и добавьте в эти пробирки по 2-3 мл раствора кислоты. В первую пробирку поместите лакмусовую бумажку и определите рН среду. Полученный результат занесите в таблицу № 1. Во вторую пробирку добавьте несколько капель индикатора – лакмуса. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В третью пробирку добавьте несколько капель индикатора – метилового оранжевого. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2. В четвертую пробирку добавьте несколько капель индикатора – фенолфталеина. Как изменилась окраска? Данные занесите в таблицу № 2

Таблица № 1

Изменение рН среда в различных растворах

Вещество

Чему равна рН среда?

Дистилированная вода

Раствор щелочи

Раствор кислоты

Таблица № 2

Изменение окраски индикаторов в зависимости от среды

Название индикатора

Окраска индикатора воде

(в нейтральной среде)

Окраска индикатора в растворе щелочи (в щелочной среде)

Окраска индикатора в растворе кислоты (в кислой среде)

Лакмус

Метиловый оранжевый

Фенолфталеин

Задание 5. Сделать вывод. В выводе отметить, как изменяется рН среда в различных растворах? Как изменяется окраска индикаторов в зависимости от среды?

Человек, все животные (насекомые, обитатели морей и океанов, даже простейшие микроорганизмы) обладают зрением разной степени разрешения, и во многих случаях и цветным.

В результате взаимодействия лучей света определенной длины (380–700 нм), соответствующей видимой части солнечного спектра с прозрачными и непрозрачными объектами, содержащими неорганические и органические вещества определенного химического строения (красители и пигменты) или объектами со строго организованной структурой из наночастиц (структурная окраска) происходит избирательное поглощение лучей определенной длины волны и, соответственно, отражается (непрозрачный объект) или пропускаются (прозрачный объект) остальные (за вычетом поглощенных) лучи. Эти лучи попадают в глаз животного, обладающего цветным зрением, на биосенсоры и вызывают химический импульс, соответствующий энергии квантов лучей света попавших на сетчатку, и нервной системой передаются в определенную часть головного мозга, отвечающую за зрительное восприятие, и там формируется ощущение цветной картинки окружающего мира.

Для того чтобы каждый из нас видел мир прекрасным во всем многообразии цветов, необходимо сочетание определенных физических, химических, биохимических, физиологических условий, выполняемых на нашей планете. А может быть и на каких-нибудь других?

• Наличие в солнечном спектре лучей (видимая часть спектра), доходящих до поверхности Земли, с длиной волны 380–700 нм. Не все лучи солнечного спектра доходят до поверхности земли. Так озонный слой поглощает жесткий (высокая, убивающая живые организмы энергия) ультрафиолет (< 290 нм), благодаря чему на планете Земля существует жизнь.
• Природа, а затем и человек, создали множество веществ и материалов, благодаря их химическому строению и физической структуре способных избирательно поглощать лучи видимой части спектра. Мы такие вещества и материала называем цветными и окрашенными.
• Эволюция (много миллион лет) живой материи наградила живые существа биосенсорами («биоспектрофотометрами») – зрением, способным избирательно реагировать на кванты видимых лучей, нервной системой и структурой мозга (высшие животные), трансформирующие фотоимпульсы в биохимические, которые и создают цветную картинку в нашем мозгу.

Традиционно человек издавна (много тысяч лет), подражая природе (днем почти все окрашено, цветное, всех цветов радуги), учился производить цветные и окрашенные материалы, и во многом преуспел. В середине позапрошлого века (1854 г.) Вильям Перкин – студент 3-его курса Королевского Колледжа (Англия, Лондон) синтезировал первый синтетический краситель – мовеин. С этого началось становление анилинокрасочной промышленности (первая промышленная революция). До этого на протяжении многих тысяч лет человек пользовался природными окрашенными (красители, пигменты) веществами.

Но в природе красители и пигменты не только выполняют очень важную и многоцелевую функцию окрашивания природных объектов, но и ряд других задач: защита от вредных микроорганизмов (у растения), перевод световой энергии в биохимическую (хлорофилл, родопсин) и др.

Хромия красителей и окраски (красители, пигменты, наноструктуры)

Еще раз следует подчеркнуть, что существует два механизма возникновения окраски:

1. За счет присутствия в субстрате окрашенных (красители, пигменты) веществ, определенного химического строения;
2. За счет физической структуры упорядоченных нанослоев, наносот, наночастиц (молекулы, супрамолекулы, кристаллы, жидкие кристаллы), на которых происходят явления интерференции, дифракции, многократного отражения, преломления и др.

Для окраски первого и второго механизма ее формирования может наблюдаться хромия. Что же такое хромия, с которой сталкивается достаточно часто обычный человек, а химик-колорист не только с этим явлением постоянно сталкивается, но и вынужден с ней бороться или во всяком случае обязан учитывать, а еще лучше использовать (об этом еще предстоит рассказать).

Хромия – это обратимое изменение окраски (цвета, оттенка, интенсивности) под воздействием каких-то внешних физических, химических и физико-химических импульсов.

Хромию не следует путать с необратимыми изменениями, когда происходит деструкция окрашенной системы. Эти необратимые изменения колористики оценивают в баллах, как устойчивость окраски к различным факторам.

Различают следующие виды хромии в зависимости от того, под влиянием какого фактора, импульса происходит обратимое изменение цвета: фото-, термо-, хемо-, сольвато-, механо-, электро-, магнитохромия.

Фотохромия (обратимое изменение цвета или светопропускания) – под воздействием электромагнитного излучения, в том числе естественного (солнечный свет) или искусственного источника облучения. С этим негативным явлением химики-колористы сталкиваются, когда используют красители с высокой склонностью к фотохромии. Изделия из окрашенного такими красителями материала под действием яркого солнечного света ощутимо изменяет свой оттенок окраски, но именно обратимо, и в темноте (в шкафу, ночью) окраска возвращается к первоначальному цвету. Однако явление это гистерезисное и через определенное число циклов окраска теряет свою интенсивность (фотодектрукция). Как правило, красители склонные к фотохромии имеют недостаточно высокую светостойкость.

Склонность красителей к фотохромии оценивается по стандарту ISO.

Термохромия – обратимое изменение окраски (цвета, оттенка) при нагревании окрашенного объекта. Это явление мы наблюдаем в быту, когда гладим окрашенные изделия из текстиля; особенно сильно термохромия проявляется, если изделия перед глажкой увлажнить. Через определенное время после охлаждения окраска возвращается к исходному цвету. Склонность к термохромии у каждого красителя разная; на тканях из синтетических волокон она проявляется сильнее.

Хемохромия – обратимое изменение окраски при действии химических реагентов (изменение рН, действие окислителей и восстановителей).

Какой химик не использовал цветные реакции индикаторных красителей для определения рН среды? Все индикаторные красители – хемохромы.

Технология колорирования кубовыми пигментами (обычно называют красителями) основано на обратимых окислительно-восстановительных процессах: сначала перевод нерастворимого окрашенного пигмента в более слабоокрашенную лейкоформу с помощью восстановителей в щелочной среде, а затем вновь в окрашенный пигмент окислением.

Сольватохромия – обратимое изменение окраски при смене растворителя (полярного на неполярный и обратно).

Механохромия – обратимое изменение окраски (цвета) при деформационных нагрузках на окрашенный материал.

Электрохромияи магнитохромия – обратимое изменение окраски при пропускании различных видов тока и действии магнитного поля на окрашенный объект.

Общие механизмы хромии

У всех этих видов хромии имеется общий механизм, но очевидны и специфические особенности, связанные с природой (физика, химия, физико-химия) самого импульса.

Как было сказано ранее, окраска, цвет при всех прочих необходимых условиях (о них был уже разговор) обусловлены химическим строением вещества или физической наноструктурой, которые делают вещество, объект, материал окрашенными и цветными. В случае окраски, в образовании которой участвуют окрашенные вещества (красители, пигменты), молекулы этих веществ должны иметь специфическое строение, отвечающее за избирательное поглощение лучей видимой части спектра. В случае органических красителей и пигментов, та часть их молекулы, которая определяет это свойство, называется хромофором. По теории цветности хромофор у органических веществ – это структура с достаточно протяженной системой сопряженных двойных связей (конъюгация).

Чем длиннее цепочка сопряжений, тем более глубокий цвет имеют вещества, построенные из таких молекул.

Сопряженная система связей характеризуется определенной плотностью π- и d-электронов и, как следствие, при взаимодействии с лучами солнечного света (его видимой части) вещество способно поглощать избирательно часть их.

Следовательно, явление хромизма обязательно связано с обратимым образованием или изменением хромофорной структуры. Если окраска, цвет обусловлена наличием строго организованной наноструктуры (структурная окраска), то хромизм связан с обратимой организацией или дезорганизацией этой структуры под воздействием внешних импульсов. Под воздействием внешних факторов не обязательно должно происходить обратимая химическая модификация молекулы, но очень часто это связано с пространственной изомерией (например, цис-транс изомерия азокрасителей), переход из аморфного состояния в кристаллическое (кубовые на стадии мыловки кипящими растворами ПАВ) и др.

Специфика механизма хромии в зависимости от природы, вида вызывающих ее импульсов будет излагаться при рассмотрении каждого вида хромии.

Фотохромия

Наиболее изученный вид хромии. Фотофизические и фотохимические превращения красителей стали объектами исследования выдающихся физиков и химиков последних нескольких сотен лет, как только начали формироваться основы физических и химических представлений о мире (И. Ньютон, А. Эйнштейн, Н. Вавилов, Н. Теренин и др.).

Фотохромия, как часть более широкого научно-практического направления – фотоники, лежит в основе свойств многих природных и рукотворных явлений и материалов.

Так родопсин – природный зрительный пигмент (хромопротеин), высокохромное фотоактивное вещество, содержащееся в палочках сетчатки глаз млекопитающих и человека. Это по существу зретильный фотосенсор. Если бы его фотоактивность была необратимой, то он не смог бы выполнять эту функцию. Эволюция живой природы создала, отобрала это вещество для устройства эффективного зрения еще на самом начальном этапе эволюции (~ 2,8 млрд. лет тому назад). Этот краситель – родопсин присутствует в архаичных (первоначальных), примитивных бактериях Halobacterium halolium , которые превращают световую энергию в биохимическую.

Механизм фотохромии родопсина включает в себя очень сложные биохимические превращения.

В случае фотохромии при переходе от бесцветного соединения в окрашенному схему перехода можно представить в следующем виде:

Рисунок 1. На спектрах поглощения обратимый переход отразится в форме кривых А и Б.

Бесцветное веществ о А интенсивно поглощает свет в ближнем УФ (~ 300 нм), переходит в фотовозбужденное состояние, энергия которого затрачивается на фотохимические превращения вещества А в вещество Б с хромофором, поглощающим в видимой части спектра. Обратное превращение может происходить в темноте или при нагревании. Возврат в исходное состояние происходит либо спонтанно (за счет подвода тепла), либо под действием света (hυ2). При переходе от соединения А к Б происходит изменение её электронной плотности и молекула Б приобретает способность поглощать фотоны более низкой энергии, то есть поглощать лучи видимой части спектра. Из фотовозбужденного состояния молекула Б способна вновь возвращаться к бесцветному состоянию А. Как правило, прямая реакция 1 протекает намного быстрее обратной реакции 2.

Следует различать физический и химический механизмы фотохромии. В основе физической фотохромии лежит переход молекулы вещества на какое-то время в фотовозбужденное состояние, имеющее спектр поглощения отличный от исходного состояния. В основе химической фотохромий лежат глубокие внутримолекулярные перестройки под действием света, проходящие через стадии фотовозбуждения.

В основе химической фотохромии окрашенных веществ лежат следующие превращения, вызываемые поглощением молекулой квантов света и переходом ее в фотовозбужденное состояние:

• восстановительно-окислительные реакции;
• таутомерные прототропные превращения;
• цис- транс изомерия;
• фотоперегруппировки;
• фотолиз ковалентных связей;
• фотодимеризация.

В настоящее время известны и изучены многие фотохромные вещества неорганической и органической природы. Неорганические фотохромы: оксиды металлов, соединения титана, меди, ртути, некоторые минералы, соединения металлов переходной валентности.

Эти интересные фотохромы к сожалению мало пригодны для фиксации на текстильных материалах из-за отсутствия сродства к волокнам. Но они с успехом используются как таковые или на подложках различной природы.

Органические фотохромы больше подходят для фиксации на текстиле (имеют сродство) и экологически менее вредные.

В основном это спиропираны и их производные, спирооксазины, диарилэтаны, триарилметановые красители, стильены, хиноны. Приведем пример фотоинициированных фотохромных превращений спиропирана, как наиболее изученного фотохрома. В основе фотохромизма спиропиранов и их производных лежат обратимые реакции: разрыв ковалентных связей в молекуле под действием УФ и восстановления их под действием лучей квантов видимой части спектра или за счет нагрева. На рисунке 2 показана схема фотохромных превращения спиропиранов и их производных.

Как можно видеть, исходная форма спиропирана не имеет сопряженной системы двойных связей и, соответственно, эти соединения бесцветны. Фотовозбуждение инициирует разрыв слабой спиро- (С-О) связи, в результате новые две формы (цис- и транс-) производные цианина приобретают конъюгированную систему двойных связей и, соответственно, окраску.

Термохромия – обратимое изменение окраски при нагревании; при охлаждении окраска возвращается к исходному цвету. Как и в случае фотохромии это связано с обратимыми изменениями в строении молекулы и, соответственно, с изменением спектра поглощения и цвета.

Термохромы могут быть, как и в случае фотохромов, неорганические и органические.

Среди неорганических термохромов – оксиды индия, цинка, комплексы оксидов хрома и алюминия и т.д. Механизм термохромии – изменение под действием температуры агрегативного состояния или геометрии лиганда в металлокомплексе.

Для текстиля неорганические комплексы не подходят, так как треубют для изменения окраски высоких температур, при которых текстильный материал термодеструктируется.

Органические термохромы могут обратимо изменять окраску по двум механизмам: прямому или сенсибилизированному. Прямой механизм обычно требуют относительно высоких температур (не подходит для текстиля), приводящих к разрыву химических связей или к конформациям молекул. И то и другое приводят к появлению или изменению окраски. При нагреве могут также происходить структурные, фазовые изменения, например, переход в жидкокристаллическое состояние и, как следствие, появление структурной окраски за счет чисто физических, оптических явлений (интерференция, преломление, дифракция и др.).

Разрыв химических связей, приводящий к обратимому появлению окраски, как и в случае фотохромии, связан с формированием цепочки сопряженных двойных связей. Так ведут себя производные спиропиранов (60° – красный цвет, 70° – синий).

Стереоизомеризация при нагреве требует относительно высоких температур (>100°С). При глажении окрашенного азокрасителями текстиля на основе синтетических волокон потребитель часто наблюдает обратимое изменение оттенка окраски, как следствие, цис-трансизомерии азосоединений.

Другой причиной прямой термохромии может быть изомерия, связанная с переходом из плоскостной (копланарной) формы молекулы в объемную.

Особо следует выделить термохромию кристаллических структур, обратимый переход в жидкокристаллическую форму. Жидкие кристаллы: промежуточное состояние вещества между твердокристаллическим и жидким; переход между которыми происходит с изменением температуры. Определенная степень упорядоченности молекул в жидкокристаллическом состоянии обуславливает проявление ими структурной окраски, зависящей от температуры. Окраска в жидкокристаллической форме зависит от коэффициента преломления, в свою очередь зависящего от специфики этой структуры (ориентация и толщина слоев, расстояние между ними). Похожее поведение (структурная окраска) демонстрируют определенные структуры живой и неживой природы: опалы, окраска оперения птиц, морских обитателей, бабочек и др. Правда, это не всегда жидкокристаллическая форма, а чаще фотонные кристаллы. Жидкокристаллические структуры изменяют окраску в интервале –30 – +120°С и чувствительны к очень малым изменениям температур (Δ 0,2°С), что делает их потенциально интересными в различных областях техники.

Все это были примеры прямого механизма термохромии, требующие высоких температур и поэтому мало пригодных для текстиля.

Механизм непрямой (сенсибилизированной) термохромии заключается в том, что вещества, не обладающие термохромными свойствами способны при нагревании запускать механизм хромии других веществ. Интересны системы с отрицательным термохромным эффектом, когда окраска проявляется при комнатной или более низкой температуре, а при нагревании окраска обратимо исчезает.

Такая термохромная система состоит из 3-х компонентов:

1. Краситель или пигмент чувствительные к изменению рН среды (индикаторный краситель), например, спиропираны;
2. Доноры водорода (слабые кислоты, фенолы);
3. Полярный, нелетучий растворитель для красителя и донора водорода (углеводороды, жирные кислоты, амиды, спирты).

В такой 3-х компонентной системе при низкой температуре краситель и донор водорода находятся в тесном контакте в твердом состоянии и окраска проявляется. При нагревании система плавится, и взаимодействие между основными партнерами исчезает вместе с окраской.

Электрохромия возникает за счет присоединения или отдачи электронов молекулами (окислительно-восстановительные реакции). Инициацию этих реакций и проявление окраски можно реализовать за счет слабого тока (всего несколько вольт, подойдут обычные батарейки). При этом в зависимости от силы тока окраска изменяет цвет и оттенок (находка для модной одежды – «хамелеон»).

Электрохромы (конечно должны быть токопроводящими проводниками): оксиды металлов переходной валентности (иридий, рутений, кобальт, вольфрам, магний, родий), фталоцианины металлов, дипиридиновые соединения, фуллерены с добавкой анионов щелочных металлов, электропроводящие полимеры с конъюгированной цепочкой двойных связей (полипиррол, полианилин, политиофены, полифураны).

Основные области применения электрохромных материалов: модная одежда, изменяющая окраску; камуфляж, полностью совпадающий окраской окружающей среды (утро, день, сумерки, ночь); приборы измеряющие силу тока по интенсивности окраски.

Сольватохромия – обратимое изменение окраски при замене растворителя (полярного на неполярный и наоборот). Механизм сольватохромии – разница энергии сольватации основного и возбужденного состояния в разных растворителях. В зависимости от природы сменяемых растворителей происходят батохромные или гипсохромные сдвиги в спектрах поглощения и, соответственно, изменение оттенка окраски

Большинство сольватохромов – металлокомплексные соединения.

Механохромия – проявляется при наличии деформационных нагрузок (давление, растяжение, трение). Наиболее наглядно проявляется в случае окрашенных полимеров, главная цепь которых представляет длинную цепочку сопряженных двойных π-связей. Для проявления ими механохромии часто требуется комбинированное действие механических импульсов, нагрева и изменения рН среды.

Например, полидиацетилены при охлаждении без механических нагрузок имеет синий цвет (λ ~ 640 нм), в напряженном состоянии при 45°С, смоченный в ацетоне материал становится красным (λ ~ 540 нм). Химически модифицируя механохромные полимеры, можно изменять спектр окрашивания при механических нагрузках.

Проведя привитую полимеризацию полидиацетилена с полиуретаном, получают эластомерный полимер, который можно использовать в разных областях для оценки механического напряжения по изменению цвета, а также в модной одежде «стрейтч» из волокон такого строения. В местах изгибов (коленки, локти, таз) будет проявляться окраска.

Наиболее яркие примеры использования хромии в практике в настоящее время

Фотохромия . Колористические эффекты: изменение или проявление окраски при облучении УФ лучами: ткани, обувь, ювелирные изделия, косметика, игрушки, мебель; защита денежных знаков, документов, брендов, камуфляж, актинометры, дозиметры, окна, линзы солнечных очков, фасады из стекла и других материалов, оптическая память, фотовыключатели, фильтры, стенография.

Термохромия . Измерение температуры (термометры), индикаторная упаковка пищевых продуктов, защита документов, жидкокристаллические термохромные системы для декорирования различных материалов, косметика, измерение температуры кожи.

Хромия в модной одежде . Микрокапсулы с фотохромными красителями (производные спиропиранов) вводятся в печатную краску и наносится на ткань по технологии печати. При освещение солнечным светом (содержит близкий УФ ~ 350–400 нм) возникает обратимая окраска (голубая – темно-синяя).

Японская фирма Tory Ind Inc разработала технологию производства термохромных тканей с использованием микрокапсулированной смеси 4-х термохромных пигментов. В интервале температур –40 – +80°С (шаг термочувствительности ~ 5°С) окраска изменяется, захватывая практически весь цветовой спектр (64 оттенка). Эта технология используется для спортивной зимней, модной женской одежды, для оконных занавесей.

Предлагается интересная технология сочетания окрашенной термохромными красителями токопроводящей пряжи (включение металлических нитей). Подведение слабого тока вызывает нагревание пряжи и ее окрашивание. Если ткань с токопроводящими нитями напечатать термохромными красителями, то изменяя переплетения, силу тока можно не только проявлять и изменять окраску, но и создавать разнообразные рисунки. На такое изменение рисунка способны моллюски с помощью хроматофоров (органеллы, содержащие механохромные пигменты). Такие ткани могут и используются для маскировки, цвет и рисунок изменяются под вид окружающей местности (пустыня, лес, поле) и времени суток. По такому принципу изготавливают гибкий дисплей на текстильной основе, который монтируется на верхней одежде. При подведении к такому дисплею слабого тока (например, от батарейки) можно демонстрировать мультипликацию.

Очень эффектно выглядит одежда из стрейтч (эластомерных) волокон окрашенных механохромными красителями. Места одежды с большей растяжимостью (коленки, локти, таз) имеют окраску, отличную от остальных частей одежды.

Хромные красители позволяют получать маскировочный текстиль и одежду. Если текстиль напечатать смесью обычных текстильных и фотохромных красителей, то можно добиться маскировки в любых условиях освещения и видов окружающей среды.

Маскировочные ткани «хамелеон» можно получить с помощью печати электрохромными красителями. Подводя слабый ток можно добиться полного слияния окраски и рисунка с окружающей средой.

Проблема защиты денежных знаков, деловых бумаг, борьба с контрафактной продукцией успешно решается с помощью хромных красителей и пигментов и, прежде всего, фото- и термохромных. Нанесение бесцветных хромных веществ на материал позволяет их обнаружить при освещении УФ или при нагреве.

Дальнейшие перспективы использования хромных красителей (веществ)

Наряду с использованием хромных (термо-, фото-, электро-, механо-) красителей в создании модной одежды и обуви с интересными колористическими эффектами происходит расширение их использования в технических целях: оптика, фотоника, информатика, детектирование вредных веществ.

При использовании хромных красителей на текстиле возникают следующие проблемы:

• высокая стоимость;
• проблемы закрепления и обеспечение перманентности эффекта в условиях эксплуатации изделия (стирка, химчистка, светостойкость);
• ограниченность числа циклов обратимости окраски;
• токсичность.

Достоинством, привлекающим к явлению хромии, является возможность придавать материалам и изделиям особые свойства (функциональность), которые невозможно им сообщить какими-либо другими способами.

1. А.Н.Теренин. «Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений». - Ленинград: Наука, 1967. - 616 с.
2. В.А.Барачевский, Г.И.Лашков, В.А.Цехомский. «Фотохронизм и его применение». Москва, «Химия», 1977 г. ― 280 с.
3. H.Meier. Die Photochemie der organischen Farbstoffe; Springer. Verlag: Berlin-GBttingen-Heidelberg, 1964; p. 471.
4. Г.Е.Кричевский. Фотохимические превращения красителей и светостабилизация окрашенных материалов. – М.: Химия, 1986. – 248 с.
5. Г.Е.Кричевский, Я.Гомбкете. Светостойкость окрашенных текстильных изделий. М., Легкая индустрия, 1975 г. ― 168 с.
6. Ю.А.Ершов, Г.Е.Кричевский, Успехи химии, т. 43, 1974г., 537 с.
7. U.A.Ershov, G.E.Krichevsky. Text.Res.J., 1975, v.45, p.187–199.
8. Г.Е.Кричевский. ЖВХО им.Д.И.Менделеева, 1976 г., т.21, №1, с. 72–82.
9. Photochemistry of dyed and pigmented polymers / ed. by N. S. Allen, J. F. McKellar. Applied Science Publishers Ltd, London, 1980, p. 284.
10. Г.Е.Кричевский. Химическая технология текстильных материалов. Т.2 (Колорирование). М., МГУ, 2001 г., 540 с.
11. Г.Е.Кричевский. Толковый словарь терминов (текстиль и химия). М., МГУ, 2005 г., 296 с.
12. Г.Е.Кричевский. Структурная окраска. «Химия и жизнь», 2010 г., №11, с. 13–15.
13. Г.Е.Кричевский. Человек, создавший цветное завтра. «Химия и жизнь», 2007 г., с. 44–47.
14. Методы исследования в текстильной химии. Под ред. Г.Е.Кричевского. М.: Легпромбытиздат, 1993 г. – 401 с
15. Г.Е.Кричевский. Химические, нано-, биотехнологии в производстве волокон, текстиля и одежды. М., МГУ, 2011 г., 600 с., в печати.

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с.ФилипповоКирово – Чепецкого района Кировской области

Исследовательский проект

Изменение окраски листьев и листопад клёна остролистного осенью

Выполнила: Лыскова Вера,

ученица 4 класса

МКОУ СОШ с.Филиппово

Руководитель: Козьминых Н.В.,

учитель начальных классов

Филиппово

Паспорт проекта……...………….……………………………………… 3-5

Отчеты по этапам…………………………………………………………6

1. Подготовительный этап. ……………………………………………6-9

   Практический этап. . ………………………………………………10-12

   Контрольно-оценочный этап. ……………………………………13-14

Заключение………………………….………………………………………15

Список используемых источников….......................................................16

Приложение………………………………………………………………….17-27

Паспорт проекта

Название проекта: Изучение окраски листьев и листопад клёна остролистного осенью

Участник проекта: Лыскова Вера, ученица 4 класса МКОУ СОШ с.Филиппово

Руководитель: Козьминых Нина Владимировна, учитель начальных классов

Тип проекта: долгосрочный, индивидуальный, исследовательский, предназначен для детей младшего школьного возраста.

Продолжительность проекта: 7 месяцев

Образовательная область: познавательно- исследовательская (биология, экология)

Проблема: Как, когда и почему меняется цвет листьев клёна осенью?

Почему листья меняют свой цвет?

Почему осенью листья окрашены по - разному?

Как происходит процесс изменения окраски листьев клёна?

Сколько времени длится листопад у клёна?

Цель: изучение окраски листьев и листопада клёна остролистного осенью для создания видеофильма

Изучить научную литературу о клёне остролистном, изменении окраски листьев клёна, листопаде в летне - осенний период.

Провести фенологические наблюдения за изменением окраски листьев с середины августа по конец листопада и состоянием погоды.

Сделать вывод о сезонных изменениях, происходящих с листьями клёна остролистного.

Собрать материал для гербария и видеофильма.

Объект: клён остролистный

Предмет: изменение окраски листьев и листопад клёна остролистного в летне-осенний период

Изучение и анализ литературы и результатов деятельности.

Наблюдение.

Сравнение.

Обобщение.

Фотографирование, видеосъёмка.

Экспертная оценка.

Планируемые результаты

В ходе работы над проектом я научусь:

Осуществлять поиск информации (самостоятельно и совместно со взрослыми) в литературе и Интернет-источниках;

Собирать, фиксировать, сравнивать, обобщать и оценивать результаты наблюдений, формулировать выводы и выражать собственную точку зрения;

Работать в программах Microsoft office Word и Киностудия по созданию видеофильма;

Выступать публично, отвечать на вопросы по теме проекта.

Аннотация

В проекте исследуется фенологическое изменение окраски листьев клёна остролистного в период с 12 августа по конец сентября 2015 года. Объектом наблюдения был выбран одиноко стоящий клён, растущий около д. №16 по улице М.Злобина села Филиппово, описан участок местонахождения клёна. Также для получения достоверных результатов фиксировались изменения у клёнов по улицам М.Злобина и Заева. Проведённые наблюдения показали, что окрашивание листа клёна происходит от края к центру листа, а самого дерева – от верхушки к нижним ветвям, сбрасывание листвы началось со 2 сентября, конец листопада –25 сентября. В процессе исследования отмечались погодные условия (температура воздуха, ветер, осадки). Также ход наблюдений фиксировался видеосъёмкой и фотографированием. Дано научное обоснование проекта об осенних сезонных изменениях, происходящих в листьях деревьев, о листопаде. Одним из главных источником информации стало учебное пособие В.А.Копосова, профессора ВГПУ, «Фенологические наблюдения в природе», в котором рассматриваются периоды осени, характерные для нашего региона.

Большое место в подготовке проекта занимала практическая работа по переработке научной информации в доступную для детей начальной школы, а также трудоёмкий процесс работы с собранным фото- и видеоматериалом на этапе подготовки к презентации. Практическая значимость проекта: создано учебное пособие для занятий по окружающему миру.

Продукт проектной деятельности: видеофильм

Оборудование и материалы: фотоаппарат, компьютер (программы Microsoft office Word, Киностудия), проектор, цветной принтер, бумага.

Отчёт по этапам

Подготовительный этап:

Подобрать и изучить научно - познавательную литературу по теме проекта.

Подготовить необходимое оборудование и материалы.

Составить план наблюдений.

Отчёт по результатам изучения научно-познавательной литературы

Введение

Постепенный спад лета в нашем регионе начинается с 16 августа. Происходит плавное сокращение светового дня, уменьшение количества солнечного тепла, поступающего на Землю, изменение окраски растений. На смену летнему разноцветью в смешанные леса нашего региона приходит золотая осень. Смолкают голоса птиц, пахнет листьями и грибами, воздух чистый, прозрачный. Сентябрь называют «задумчивым» месяцем. Тишина в природе нарушается лишь шелестом падающей с крон деревьев листвы да шумом от набежавшего холодного ветра. Природа готовится к грядущим переменам. Осень является сложным периодом в жизни растений. Многолетние травы, кустарники и деревья в осенний период начинают активно готовиться к перезимовке. Большинство деревьев на зиму сбрасывает листву. Листопаду предшествует осенняя окраска листьев.

Изучением законов сезонного развития природы занимается наука фенология. Периодические природные явления на нашей планете зависят, прежде всего, от изменений количества лучистой энергии, которую Земля получает от Солнца. Осень, по мнению фенологов, подразделяется на четыре периода: первоосенье, золотая осень, глубокая осень и предзимье.

Цвет осенних листьев

Изменение цвета осенних листьев происходит с зелёной листвой листопадных деревьев и кустарников, в результате чего они окрашиваются в один или несколько цветов от золотисто-льняного, почти белого до багрового в коричневых прожилках. Окраска листьев определяется пигментами. Зелёный лист имеет такой цвет из-за присутствия пигмента хлорофилла, когда он в большом количестве содержится в клетках. Это происходит во время периода роста растения. Летом зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета других пигментов.

Поздним летом жилки, переносящие соки в лист и из листа, постепенно закрываются и количество воды и минералов, поступающих в лист, уменьшается. Количество хлорофилла тоже начинает снижаться.Часто жилки остаются всё ещё зелёными, даже когда лист давно полностью изменил цвет. Цвет листа изменяется за счёт других пигментов.

Каротиноиды имеют преимущественно жёлтый или оранжевый цвет. Они всегда присутствуют в листьях, но перекрываются зелёным цветом хлорофилла.

Антоцианы ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока не начнёт снижаться уровень хлорофилла.

Коричневый цвет листьев возникает не из-за действия какого-либо пигмента, а из-за клеточных стенок, которые становятся заметными, когда отсутствуют видимые красящие пигменты.

Цвет осенних листьев обусловлен генетически у каждого вида растения. А вот будет ли этот цвет тусклым или ярким, зависит от погоды.
Самые яркие и сочные цвета листьев бывают, когда долго стоит погода: дни – ясные, ночи - холодные, осень – сухая и солнечная. При температуре от 0 до 7 градусов Цельсия усиливается образование антоцианина, красный цвет листьев становится интенсивнее. Желтая или красная окраска листьев может сохраняться несколько недель после того, как они опали на землю.
2.1.2. Листопад деревьев и кустарников

Что же вызывает листопад? Если во время листопада рассмотреть листья деревьев, то нетрудно обнаружить у основания листового черешка разделительный слой пробковых клеток. После образования разделительного слоя доступ влаги в лист прекращается, и они легко осыпаются даже под собственной тяжестью и от действия ветра. В тенистых, сырых местах листопад наступает позже, так как корни растений там больше всасывают влаги и передают её в стебель и листья. На возвышенностях – листья осыпаются раньше в связи с недостатком влаги. Сбрасывая листву, растения приспособились к жизни в суровых условиях зимнего периода. Листопад помогает деревьям и кустарникам переносить не только длительные холода, но и засуху. Как известно, корни растений не способны всасывать холодную воду, а листья постоянно испаряют влагу через устьица, и это могло бы привести растения к усыханию и гибели. Благодаря листопаду деревья избавляются от вредных продуктов обмена веществ, а полезные вещества растения сохраняют в стволе, корнях. Листопад сохраняет деревья и кустарники от снеголомов во время зимы.

Характеристика наблюдаемого объекта

Клён остроли́стный, или Клён платанови́дный, или Клён платаноли́стный (лат. Ácer platanoídes ) - вид клёна, широко распространённый в Европе и Юго-Западной Азии.

Листопадное дерево высотой 12-28 м с красивой, широкой, густой шаровидной кроной. Кора молодых деревьев гладкая, серо-коричневая, с возрастом темнеет и покрывается длинными, узкими, продольными трещинами.Ветви крепкие, широкие, направлены вверх. Листья простые, супротивные, до 18 см в длину. В верхней части листья тёмно-зелёные, снизу более бледные. Осенью они приобретают жёлтую или оранжевую окраску, а затем опадают.

Цветки душистые, желтовато-зелёные, собраны вместе по 15-30 цветков. Появляются в первой половине мая до и во время распускания листьев. Опыляется насекомыми.

Плод - крылатка, крылья способны уносить семя на большое расстояние. Семена голые, могут оставаться на дереве в течение зимы. Клён остролистный плодоносит ежегодно, в России - в сентябре.

Первые 3 года клён растёт довольно быстро, годовой прирост молодого дерева может достигать 1 метра, плодоносить начинает через 17 лет. В природе живёт до 150 лет.

План наблюдений :

1.Каждую неделю приходить к клёну и отмечать состояние погоды, описывать внешний вид клёна, отмечая изменение окраски листьев. В период интенсивного окрашивания листвы и листопада увеличить частоту посещений.

2.Фиксировать результаты наблюдения с помощью фотографирования, видеосъёмки и письменных записей.

3.Заносить результаты в таблицу:

	Состояние погоды	Наблюдение за объектом	Наблюдение за другими клёнами

4.Подготовить видеофильм и гербарий по материалу наблюдений.

5.Сделать вывод о сезонных изменениях, происходящих с клёном остролистным в период с конца лета и до окончания листопада.

Практический этап:

Описать участок местонахождения объекта наблюдения.

Провести наблюдения и зафиксировать результаты

Подготовить продукт проекта.

Сделать вывод (заключение)

Описание местонахождения клёна

Объект нашего наблюдения растёт во дворе многоквартирного кирпичного дома №16 по улице М.Злобина с. Филиппово Кирово – Чепецкого района. Участок находится на противоположной от дома стороне асфальтированной дороги, прилегает к огороду, вблизи есть детская площадка. Почва суглинистая, достаточно плотная, поверхность ровная. На данном участке, кроме клёна, рядом растут берёзы, расстояние между деревьями 3 метра. Клён хорошо освещён с южной и западной стороны, растёт на краю участка, расстояние до дороги около 3 метров.

Наблюдения за изменением окраски листьев и листопадом клёна остролистного

Наше наблюдение начали 12 августа. Спад лета в нашей местности начинается с 16 августа и продолжается до конца месяца. Среднесуточные температуры постепенно понижаются. Появляются первые желтые листья. Короче становятся дни. На землю опускается туман, на траву – роса.

Начало осеннего окрашивания листьев отмечается в тот день, когда появляются на растениях окрашенные листья, а к ним с каждым днем прибавляются новые. Начало листопада отмечается в день, когда при встряхивании ветвей осыпается 3-5 листьев. Полное осеннее окрашивание листьев отмечается в день, когда изменили окраску листья на большинстве растений наблюдаемого вида. Конец листопада отмечается в день, когда большинство экземпляров данной породы полностью утратили листья.

	Состояние погоды	Наблюдение за объектом	Наблюдение за другими клёнами
	Солнечно, ясно, тепло +21, ветер слабый	Листья ярко – зелёные, крепко держатся на ветке	Все клёны зелёные
	Пасмурно, холодно + 12 , ветрено, прошёл дождь	Без изменений	Без изменений
	Переменная облачность, тепло +20	Клён начал изменять окраску листьев на верхушке дерева. Листья по краям стали оранжевого цвета, отдельные листья окрасились полностью	Изменение окраски листвы идёт от верхушки дерева к нижним листьям. Клёны, со всех сторон освещённые солнцем, активней окрашиваются, чем в тени.
	Переменная облачность, температура воздуха +16, ветрено	Макушка дерева стала оранжево – золотая, нижние ветки полностью зелёные. Листья активно меняют окраску. На земле появились первые листья	Листья активно меняют зелёную окраску на оранжевую и жёлтую.
	Пасмурно, 14, сухо, ветер слабый	Верхние листья поменяли свою окраску. Листья, близкие к стволу дерева и нижние листья ещё зелёные. Листопад.	Начало листопада
	Солнечно, тепло +20, сухо, ветер слабый, тёплый	Клён поменял свою окраску. Дерево стало всё оранжево – жёлтое. У нижних веток листья частично зелёные. Идёт массовый листопад. Листья ковром устилают землю вокруг клёна.	Полное изменение окраски листа. Массовый листопад.
	Переменная облачность, тепло +20, сухо, ветрено	Дерево практически полностью облетело, на отдельных нижних ветках есть часть листвы	Часть деревьев стоят голыми, но большинство клёнов ещё теряют листву
	Солнечно, тепло +22,сухо, лёгкий ветер	Листопад закончился. Листья на земле стали подсыхать.	На высоких, больших клёнах есть листья в центре и на нижних ветках. Там листопад продолжается. Но у большинства деревьев листопад закончился.

Таким образом, окрашивание листа клёна происходит от края к центру листа, от верхушки к нижним ветвям, цвет листьев – оранжевый, жёлтый. Сбрасывание первой листвы началось со 2 сентября, массовый листопад – 16 сентября, конец листопада – 25 сентября. Благоприятные погодные условия для окрашивания листвы в яркий цвет: ночи достаточно холодные, а дни тёплые, солнечные и сухие. Для сравнения велись наблюдения за другими деревьями, которые растут по ул. М.Злобина и ул. Заева, сроки изменения окраски листвы на клёнах и время листопада совпадали.

2.3.Контрольно – оценочный этап:

1. Провести презентацию проекта, ответить на вопросы по теме.

2. Получить экспертную оценку проекта.

3. Дать самооценку проделанной работе.

2.3.1. Экспертная оценка (рецензия)

Проект представлен на 17 страницах с приложением на 10 страницах, содержит 1 таблицу, 16 фотографий.

В проекте изучаются вопросы, связанные с наблюдениями в природе по временам года. У каждого времени года свои особенности, свои законы сезонного развития природы. Проектная работа ученицы 4 класса актуальна в связи с личным осознанием красоты и неповторимости природы и понимания взаимосвязей живой и неживой природы. Автор выбрал интересную и доступную тему исследования, сформулировал проблему, поставил цель и задачи. Для решения поставленных задач было изучено5 литературных источников, в том числе Интернет – ресурсы, спланированы и проведены наблюдения, разнообразно представлены результаты работы по этапам проекта. Текст соответствует поставленным задачам, хорошо оформлен и проиллюстрирован собственными фотографиями. В заключении даны достаточно чёткие и логичные выводы. Продукт проекта – видеофильм – наглядно демонстрирует, как происходят сезонные изменения в живой природе на примере клёна остролистного. Работа над продуктом проекта показала возможности ученицы в сфере ИКТ. Содержащийся в приложении фенологический осенний календарь природы указывает на перспективность этого проекта по изучению живой природы. Пожелания автору: продолжить работу над проектом, расширив его фенологическими наблюдениями за весенний и летний период.

Проектная работа ученицы 4 класса МКОУ СОШ с.Филиппово Лысковой Веры может быть представлена на конкурсы эколого – биологической направленности.

Рецензент: Щеклеина Н.Г., учитель биологии МКОУ СОШ с.Филиппово

Самооценка

Я, ученица 4 класса МКОУ СОШ с.Филиппово Лыскова Вера, ещё в 3 классе начала интересоваться, какими красками волшебница – осень украшает деревья. Самое красивое дерево – клён. У него пышная крона и большие резные листья, которые можно собирать в букеты. Я передавала красоту клёна красками на бумаге, фотографировала. А к новой осени под руководством моего учителя начала исследовательский проект «Изменение окраски листьев и листопад клёна остролистного осенью».

Я узнала, почему осенью листья меняют свою окраску и опадают с деревьев. Мне было интересно наблюдать за этим явлением природы, фиксировать свои наблюдения, объяснять происходящие перемены, а потом создать фильм, в котором наглядно видно, как происходит это чудо природы.

У меня возникли трудности, когда я столкнулась с незнакомыми ранее терминами, которые встретились в литературе (хлорофилл, пигменты, каротиноиды и т.д.), но постепенно я запомнила эти названия.

Я хотела бы продолжить работу над проектом.

Заключение

В ходе работы над проектом:

изучили литературу об осенних изменениях, происходящих с листьями клёна остролистного, и листопадом;

описали внешний вид листа, изменение его окраски;

дали описание местоположения объекта наблюдения;

провели наблюдения за объектом и сравнили с другими клёнами, по итогам составили таблицу с указанием погодных условий;

создали видеофильм для показа учащимся начальной школы.

Наблюдения показали, что окрашивание листа клёна происходит от края к центру листа, а самого дерева – от верхушки к нижним ветвям, цвет листьев – от оранжевого к ярко – жёлтому. Сбрасывание первой листвы началось со 2 сентября, массовый листопад – 16 сентября, конец листопада – 25 сентября. Были благоприятные погодные условия для окрашивания листвы в яркий цвет: ночи достаточно холодные, а дни тёплые, солнечные и сухие. Для сравнения велись наблюдения за другими деревьями, которые растут по ул. М.Злобина и ул. Заева, сроки изменения окраски листвы на клёнах и время листопада совпадали.

Таким образом, были найдены ответы на проблемные вопросы, поставленные в начале проекта. Расширились знания о сезонных явлениях в жизни деревьев. На примере клёна остролистного установили, как неживая природа (солнечное тепло, продолжительность светового дня, осадки, ветер) влияет на живой организм: дерево приспосабливается к новым условиям, сначала изменяется окраска листьев, потом происходит сбрасывание листвы. Перспективы проекта: с помощью взрослых высадить молодые клёны весной для озеленения улиц нашего села, так это очень красивое и быстрорастущее растение.

Список используемых источников

Курт - Гильзенбах.Х. Деревья[Текст].Энциклопедия «Что есть что»- Слово, 1997.- 48 с.

Копысов, В.А.Фенологические наблюдения в природе [Текст]: учебное пособие.- Киров, 2009. – 135с.

Природа, хозяйство, экология Кировской области [Текст] : [Сб. статей] – Киров: Кировский областной комитет охраны природы, 1996. – 490 с.

Сайт экологического центра "Экосистема", http://www.ecosystema.ru/. (последняя дата обращения: 07.12.15.)

Сайт всемирной энциклопедии, https://ru.wikipedia.org/wiki/ Цвета_осенних_листьев (последняя дата обращения:14.12.15.

Приложение 1

Клён остролистный

Фото 1. Клён остролистный Фото 2. Лист

Фото 3. Цветки Фото 4. Плоды

Фотоматериалы с http://yandex.ru (последняя дата обращения 12.08.15.)

Приложение 2

Фотоматериалы наблюдений за окраской листьев и листопадом

клёна остролистного

Фото 6. Листья клёна начинают менять цвет.

Фото10. Осенняя экскурсия.

Фото 16. Завершение практического этапа проекта

Приложение 3

Фенологический календарь осенних изменений в природе

Первоосенье

Последняя гроза.

Отлёт деревенских ласточек.

Последние крики стрижей.

Первые зрелые плоды брусники.

Первые жёлтые листья на берёзах.

Первые жёлтые листья на липах.

Первые жёлтые листья на черёмухе.

Первые жёлтые листья на рябинах.

Первые жёлтые листья на осинах.

Первые стаи журавлей на пролёте.

Переход среднесуточной температуры через +10° С.

Созревание желудей у дуба.

Появление желтых листьев у большинства деревьев и кустарников.

Начало листопада у липы.

Появление летящей паутины.

Начало листопада у черёмухи.

Начался листопад у берёзы.

Начался листопад у осины.

Первые стаи гусей на пролёте.

Появление свиристелей.

Начался листопад у тополя.

Начался листопад у рябины.

Первый заморозок в воздухе.

Полная осенняя окраска листьев у липы.

Появление сорок около жилищ.

Первые стаи уток на осеннем пролёте.

Полная осенняя окраска листвы у рябины.

Полная окраска листьев у черемухи.

29.Полная окраска листьев у тополя.

30.Полная осенняя окраска листьев у осины.

Золотая осень

Полная осенняя окраска у большинства деревьев и кустарников (исключая сирень, ольху).

Начало пожелтения хвои у лиственницы.

Окончание листопада у липы.

Окончание листопада у черёмухи.

Окончание листопада у осины.

Окончание листопада у рябины и берёзы.

Глубокая осень

1. Окончание массового листопада у большинства деревьев и кустарников

2. Улетели последние грачи.

Начало листопада у лиственницы.

Полная осенняя окраска хвои лиственницы.

Последняя стая гусей.

Первый снежный покров.

Начало листопада у сирени.

Последняя стая уток

Окончание листопада у сирени.

Окончание листопада у лиственницы.

Предзимье

1.Температуры опустились ниже 0° С.

2.Установление постоянного снежного покрова.

3.Реки покрылись льдом.

4.Установление санного пути.