Зміниться фарбування. Вивчення зміни забарвлення частин організму рослин. Як використовує рослинні пігменти людина

Людям, які спостерігають за хамелеонами, може здатися, що ці рептилії змінюють забарвлення свідомо, підганяючи себе під колір навколишнього середовища. І тут довелося б припустити, що хамелеони мають самосвідомістю і абстрактним , якого годі очікувати від .

Механізм зміни забарвлення

Мешканці пустель свою особливість використовують для поглинання сонячного світла. У ранковий час забарвлення чорне, щоб увібрати в себе якомога більше тепла, а в обід стають світло-сірими, щоб відбивати сонячні промені. Забарвлення також може змінюватись лише на певних ділянках, тоді різнокольорові смуги або плями покривають тіло хамелеону. Помилкова думка, що хамелеон може приймати абсолютно всі кольори та візерунки. Він змінює своє забарвлення у діапазоні, закладеному у фізіології тварини. Господарі хамелеонів люблять проводити із нею експерименти. Якщо хамелеона покласти на шахівницю, то він не стане в чорно-білу клітинку.

Зверніть увагу

Пігментні гранули можуть рухатися дуже швидко, миттєво змінюючи колір шкіри хамелеону.

Корисна порада

Деякі різновиди хамелеонів набувають кольору своїх супротивників (змій, птахів), які несуть небезпеку.

Дивовижні тварини – хамелеони. Своєю здатністю у різних ситуаціях змінювати забарвлення вони привернули увагу вчених та пересічних людей. Існує поширена думка про те, що хамелеон змінює своє забарвлення, залежно від фону, де він знаходиться. Але це не так.

Олдрідж пише: «…Восьминоги напрочуд швидко і гармонійно забарвлюються під колір навколишньої місцевості, і, коли ви, підстреливши одного з них, уб'єте або оглушите його, він не відразу втратить здатність змінювати забарвлення. Це я спостерігав одного разу сам, поклавши видобутого восьминога на газетний лист для розбирання. Восьминіг моментально змінив забарвлення, ставши смугастим, у білу та чорну смужку!»Адже він лежав на друкованій сторінці і скопіював її текст, зафіксувавши на своїй шкірі чергування чорних рядків та світлих проміжків. Мабуть, восьминіг цей не був зовсім мертвий, його очі ще сприймали відтінки тьмяних фарб сонячного світу, який він назавжди покидав.

Навіть серед вищих хребетних тварин мало хто має безцінний дар змінювати по забаганню або необхідності забарвлення шкіри, перефарбовуватися, копіюючи відтінки зовнішньої декорації.

Молюски, членистоногі та хребетні – три вищі гілки еволюційного розвитку тваринного світу, і лише серед них знаходимо ми вправних «хамелеонів», здатних змінювати забарвлення відповідно до обставин. У всіх головоногих молюсків, у деяких раків, риб, земноводних, плазунів та комах сховані під шкірою еластичні, як гума, клітини. Вони набиті фарбою, наче акварельні тюбики. Наукова назва цих чудових клітин – хроматофори. (У ссавців і птахів, теж вищих тварин, немає у шкірі хроматофорів, оскільки, приховані під вовною та пір'ям, вони були б марними).

Кожна хроматофор - мікроскопічна кулька (коли перебуває в спокої) або точковий диск (коли розтягнутий), оточений з обох боків, ніби сонце променями, безліччю найтонших м'язів - дилататорів, тобто розширювачів. Лише в небагатьох хроматофорів лише чотири дилататори, зазвичай їх більше - близько двадцяти чотирьох. Дилататори, скорочуючись, розтягують хроматофор, і тоді фарба, що міститься в ньому, займає в десятки разів більшу, ніж раніше, площу. Діаметр хроматофору збільшується у шістдесят разів: від розмірів голкового вістря до величини шпилькової головки. Іншими словами, різниця між скороченою і розтягнутою кольоровою клітиною настільки ж велика, як між двокопійковою монетою та автомобільним колесом.

Коли м'язи розширювачі розслабляються, еластична оболонка хроматофора набуває попередньої форми.

Дилататори, мабуть, найневтомніші трудівники з усіх м'язів, які виконують роботу в тваринному царстві. Вони не знають утоми. Експериментатори Хілл та Соландг встановили, що сила їх скорочення анітрохи не зменшується навіть після півгодинної напруги, спричиненої впливом електричного струму.

Всі інші невтомні м'язи тварин (і серцеві та м'язи крил) працюють у пульсуючому ритмі, коли за періодом скорочення слідує пауза відпочинку. Дилататори годинами і без перерви залишаються у напрузі, підтримуючи на шкірі потрібне фарбування.

Хроматофор розтягується та скорочується з винятковою швидкістю. Він змінює свій розмір за 2/3 секунди, а за іншими даними, ще швидше – за 1/2 секунди.

Кожен дилататор з'єднаний нервами з клітинами головного мозку. восьминогів «диспетчерський пункт», завідувач зміною декорацій, займає у мозку дві пари лопатеподібних часток. Передня пара контролює фарбування голови та щупалець, задня – тулуби. Кожна лопата розпоряджається своєю, тобто правою чи лівою стороною. Якщо перерізати нерви, що ведуть до хроматофорів правої сторони, то на правому боці молюска застигне одне постійне забарвлення, тоді як його ліва половина гратиме кольорами різних кольорів.

Які органи коректують роботу мозку, змушуючи його змінювати забарвлення тіла точно відповідно до тла околиць?

Очі. Зорові враження, отримані тваринам, складними фізіологічними каналами надходять до нервових центрів, а ті подають відповідні сигнали хроматофорам. Розтягують одні, скорочують інші, домагаючись поєднання фарб, найбільше придатного для маскування. Сліпий на одне око восьминіг втрачає здатність легко міняти відтінки на безокій стороні тіла. Якщо позбавити восьминога щупалець або зрізати з них усі присоски, він блідне і, як не пижиться, не може ні почервоніти, ні позеленіти, ні стати чорним. Вціліє на щупальцях хоча б одна присоска – шкіра спрута збереже всі колишні відтінки.

Хроматофори головоногих містять чорні, коричневі, червоно бурі, оранжеві та жовті пігменти. Найбільші – темні хроматофори, у шкірі лежать вони ближче до поверхні. Найдрібніші – жовті. Кожен молюск наділений хроматофорами лише трьох якихось кольорів: коричневими, червоними і жовтими, або чорними, помаранчевими і жовтими. Їх поєднання, звичайно, не може дати всієї різноманітності відтінків, якими знамениті головоногі молюски. Металевий блиск, фіолетові, сріблясто блакитні, зелені та голубувато опалові тони повідомляють їхній шкірі клітини особливого роду - іридіоцисти. Вони лежать під шаром хроматофорів і за прозорою оболонкою ховають безліч блискучих пластинок. Іридіоцисти заповнені, немов кімнати сміху в парках, рядами дзеркал, цілою системою призм та рефлекторів, які відбивають і заломлюють світло, розкладаючи його на чудові фарби спектру.

Багатством кольорів і досконалістю маскування головоногих молюсків далеко перевершують прославленого хамелеона.Він просто був би осоромлений, як нещасний Марсій променистим Аполлоном, якби задумав змагатися у грі фарб з восьминогом або каракатицею. Роздратований восьминіг з попелясто-сірого через секунду може стати чорним і знову перетворитися на сірого, продемонструвавши на своїй шкірі всі найтонші переходи та нюанси в цьому інтервалі фарб. Численна різноманітність відтінків, в які забарвлюється тіло восьминога, можна порівняти лише з мінливим кольором вечірнього неба та моря.

До цієї дивовижної гри фарб восьминоги вдаються до критичних хвилин життя, щоб приголомшити, налякати ворога.«Якщо ви, - пише Олдрідж, - помітивши восьминога, почнете штовхати його рушницею, він намагатиметься відлякати вас, весь час змінюючись у забарвленні, а це чудове видовище. Він буде згинатися і звиватися, роздмухуватиме своє тіло так, щоб здатися величезним, витягуватиме, ворушитиме і знову скорочуватиме свої щупальця, вдаватиме, що готовий напасти на вас; він почне витріщати і закочувати очі, мабуть, намагаючись переконати вас у достовірності всіх страшних історій, які розповідають про нього. І якщо це не залякало вас, тоді він обдасть вас чорнильним струменем і збентежено зникне з такою неймовірною швидкістю, що залишить вас у подиві: чому йому відразу не почати було з втечі?

Зміна кольору шкіри - своєрідна мімічна мова спрута. Грам фарб він висловлює свої почуття - і страх, і роздратування, напружена увага, і любовну пристрасть. Феєрверком колірних спалахів загрожує суперникам, приваблює самку. Їх калейдоскоп почуттів складений із золотисто-оранжевих і буро-червоних тонів. Коли кальмара не обурюють емоції, він безбарвний і напівплічний, як матове скло. Тоді чорнильний мішок чорним провалом зяє на молочному тілі тваринного примари. Цій обставині кальмар і завдячує своєю назвою. Слово "кальмар" походить від італійського "calamaio", що означає "посудину з чорнилом". Дратуючи, кальмар стає червоним або оливково-бурим, і його «чорнильниця» зникає за потемнілими покровами.

Практична робота №2

Тема:

Ціль:

Обладнання

Реактиви:

Хід роботи

Завдання 1. .

Завдання 2

Завдання 3. рН середу. Отриманий результат занесіть до таблиці № 1. До другої пробірки додайте кілька крапель індикатора – лакмусу. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До третьої пробірки додайте кілька крапель індикатора – метилового оранжевого. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До четвертої пробірки додайте кілька крапель індикатора – фенолфталеїну. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю №2.

Практична робота №2

Тема:Зміна фарбування індикаторів залежно від середовища.

Ціль:Виявити, як зміниться забарвлення індикаторів у нейтральному, лужному та кислому середовищі.

Обладнання: штатив з пробірками, вирви.

Реактиви:вода дистована, розчин лугу – гідроксид кальцію, розчин кислоти – соляна кислота, індикатори: лакмус, метиловий оранжевий, фенолфталеїн, лакмусовий папірець.

Хід роботи

Завдання 1.Закресліть собі у зошит таблицю № 1 «Зміна рН середовище у різних розчинах», таблицю № 2"Зміна забарвлення індикаторів залежно від середовища".

Завдання 2. Візьміть 4 пробірки та додайте в ці пробірки по 2-3 мл дистильованої води. У першу пробірку помістіть лакмусовий папірець та визначте рН середу. Отриманий результат занесіть до таблиці № 1. До другої пробірки додайте кілька крапель індикатора – лакмусу. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До третьої пробірки додайте кілька крапель індикатора – метилового оранжевого. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До четвертої пробірки додайте кілька крапель індикатора – фенолфталеїну. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю №2.

Завдання 3. Візьміть 4 пробірки і додайте до цих пробірок по 2-3 мл розчину лугу. У першу пробірку помістіть лакмусовий папірець та визначте

Завдання 4. рН середу. Отриманий результат занесіть до таблиці № 1. До другої пробірки додайте кілька крапель індикатора – лакмусу. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До третьої пробірки додайте кілька крапель індикатора – метилового оранжевого. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До четвертої пробірки додайте кілька крапель індикатора – фенолфталеїну. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть до таблиці № 2

Таблиця №1

Речовина

Чому дорівнює рН середовище?

Дистильована вода

Розчин лугу

Розчин кислоти

Таблиця №2

Назва індикатора

Забарвлення індикатора воді

(У нейтральному середовищі)

Лакмус

Метиловий помаранчевий

Фенолфталеїн

Завдання 5.

Завдання 4. Візьміть 4 пробірки і додайте до цих пробірок по 2-3 мл розчину кислоти. У першу пробірку помістіть лакмусовий папірець і визначте рН середу. Отриманий результат занесіть до таблиці № 1. До другої пробірки додайте кілька крапель індикатора – лакмусу. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До третьої пробірки додайте кілька крапель індикатора – метилового оранжевого. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть у таблицю № 2. До четвертої пробірки додайте кілька крапель індикатора – фенолфталеїну. Як змінилося забарвлення? Дані занесіть до таблиці № 2

Таблиця №1

Зміна рН середовище у різних розчинах

Речовина

Чому дорівнює рН середовище?

Дистильована вода

Розчин лугу

Розчин кислоти

Таблиця №2

Зміна фарбування індикаторів залежно від середовища

Назва індикатора

Забарвлення індикатора воді

(У нейтральному середовищі)

Забарвлення індикатора в розчині лугу (у лужному середовищі)

Забарвлення індикатора у розчині кислоти (у кислому середовищі)

Лакмус

Метиловий помаранчевий

Фенолфталеїн

Завдання 5.Зробити висновок. У висновку відзначити, як змінюється середовище рН в різних розчинах? Як змінюється забарвлення індикаторів залежно від середовища?

Людина, всі тварини (комахи, жителі морів і океанів, навіть найпростіші мікроорганізми) мають зор різного ступеня дозволу, і в багатьох випадках і кольорові.

В результаті взаємодії променів світла певної довжини (380–700 нм), відповідної видимої частини сонячного спектру з прозорими та непрозорими об'єктами, що містять неорганічні та органічні речовини певної хімічної будови (барвники та пігменти) або об'єктами зі строго організованою структурою відбувається виборче поглинання променів певної довжини хвилі і, відповідно, відбивається (непрозорий об'єкт) чи пропускаються (прозорий об'єкт) інші (з відрахуванням поглинених) промені. Ці промені потрапляють в око тварини, що володіє кольоровим зором, на біосенсори і викликають хімічний імпульс, що відповідає енергії квантів променів світла, що потрапили на сітківку, і нервовою системою передаються в певну частину головного мозку, що відповідає за зорове сприйняття, і там формується відчуття. .

Для того, щоб кожен з нас бачив світ прекрасним у всьому різноманітті кольорів, необхідно поєднання певних фізичних, хімічних, біохімічних, фізіологічних умов, які виконуються на нашій планеті. А може бути і на якихось інших?

• Наявність у сонячному спектрі променів (видима частина спектру), що сягають поверхні Землі, з довжиною хвилі 380–700 нм. Не всі промені сонячного діапазону сягають поверхні землі. Так озонний шар поглинає жорсткий (висока енергія, що вбиває живі організми) ультрафіолет (< 290 нм), благодаря чему на планете Земля существует жизнь.
• Природа, а потім і людина, створили безліч речовин і матеріалів, завдяки їхній хімічній будові та фізичній структурі, здатних вибірково поглинати промені видимої частини спектру. Ми такі речовини та матеріалу називаємо кольоровими та забарвленими.
• Еволюція (багато мільйон років) живої матерії нагородила живі істоти біосенсорами («біоспектрофотометрами») – зором, здатним вибірково реагувати на кванти видимих ​​променів, нервовою системою та структурою мозку (вищі тварини), що трансформують фотоімпульси на біохімічні, які й створюють кольорову картинку мозку.

Традиційно людина здавна (багато тисяч років), наслідуючи природу (вдень майже все забарвлене, кольорове, всіх кольорів веселки), вчився виробляти кольорові та пофарбовані матеріали, і багато в чому досяг успіху. У середині позаминулого століття (1854) Вільям Перкін - студент 3-го курсу Королівського Коледжу (Англія, Лондон) синтезував перший синтетичний барвник - мовеїн. З цього почалося становлення анілінофарбової промисловості (перша промислова революція). До цього протягом багатьох тисяч років людина користувалася природними забарвленими (барвники, пігменти) речовинами.

Але в природі барвники та пігменти не тільки виконують дуже важливу та багатоцільову функцію фарбування природних об'єктів, а й низку інших завдань: захист від шкідливих мікроорганізмів (у рослини), переведення світлової енергії в біохімічну (хлорофіл, родопсин) та ін.

Хромія барвників та фарбування (барвники, пігменти, наноструктури)

Ще раз слід підкреслити, що існує два механізми виникнення забарвлення:

1. За рахунок присутності в субстраті пофарбованих (барвники, пігменти) речовин, певної хімічної будови;
2. За рахунок фізичної структури впорядкованих нанослоев, наносот, наночастинок (молекули, супрамолекули, кристали, рідкі кристали), у яких відбуваються явища інтерференції, дифракції, багаторазового відображення, заломлення та інших.

Для фарбування першого та другого механізму її формування може спостерігатися хромія. Що ж таке хромія, з якою стикається досить часто звичайна людина, а хімік-колорист не тільки з цим явищем постійно стикається, але й змушений з нею боротися або принаймні зобов'язаний враховувати, а ще краще використати (про це ще треба розповісти).

Хромія– це оборотнезміна забарвлення (кольору, відтінку, інтенсивності) під впливом якихось зовнішніх фізичних, хімічних та фізико-хімічних імпульсів.

Хромію не слід плутати з незворотними змінами, коли відбувається деструкція фарбованої системи. Ці незворотні зміни колористики оцінюють у балах як стійкість забарвлення до різних факторів.

Розрізняють такі види хромії залежно від того, під впливом якого фактора, імпульсу відбувається оборотна зміна кольору: фото-, термо-, хемо-, сольвато-, механо-, електро-, магнітохромія.

Фотохромія(оборотна зміна кольору або світлопропускання) – під впливом електромагнітного випромінювання, у тому числі природного (сонячного світла) або штучного джерела опромінення. З цим негативним явищем хіміки-колористи стикаються, коли використовують барвники із високою схильністю до фотохромії. Вироби із забарвленого такими барвниками матеріалу під дією яскравого сонячного світла відчутно змінює свій відтінок забарвлення, але саме оборотно, і в темряві (у шафі, вночі) фарбування повертається до початкового кольору. Однак явище це гістерезисне і через кілька циклів забарвлення втрачає свою інтенсивність (фотодектрукція). Як правило, барвники, схильні до фотохромії, мають недостатньо високу світлостійкість.

Схильність барвників до фотохромії оцінюється за стандартом ISO.

Термохромія– оборотна зміна забарвлення (колір, відтінок) при нагріванні забарвленого об'єкта. Це ми спостерігаємо у побуті, коли гладимо пофарбовані вироби з текстилю; особливо сильно термохромія проявляється, якщо вироби перед прасуванням зволожити. Через певний час після охолодження фарбування повертається до початкового кольору. Схильність до термохромії кожного барвника різна; на тканинах із синтетичних волокон вона проявляється сильніше.

Хемохромія– оборотна зміна забарвлення при дії хімічних реагентів (зміна рН, дія окислювачів та відновників).

Який хімік не використовував кольорові реакції індикаторних барвників визначення рН середовища? Усі індикаторні барвники – хемохроми.

Технологія колорування кубовими пігментами (зазвичай називають барвниками) засноване на оборотних окислювально-відновлювальних процесах: спочатку переклад нерозчинного пофарбованого пігменту більш слабозабарвлену лейкоформу за допомогою відновників в лужному середовищі, а потім знову в пофарбований пігмент окисленням.

Сольватохромія- Зворотна зміна забарвлення при зміні розчинника (полярного на неполярний і назад).

Механохромія– оборотна зміна забарвлення (кольору) при деформаційних навантаженнях на фарбований матеріал.

Електрохромія та магнітохромія– оборотна зміна забарвлення при пропущенні різних видів струму та дії магнітного поля на фарбований об'єкт.

Загальні механізми хромії

Всі ці види хромії мають загальний механізм, але очевидні й специфічні особливості, пов'язані з природою (фізика, хімія, фізико-хімія) самого імпульсу.

Як було сказано раніше, забарвлення, колір за всіх інших необхідних умов (про них була вже розмова) обумовлені хімічною будовою речовини або фізичною наноструктурою, які роблять речовину, об'єкт, матеріал забарвленими та кольоровими. У разі фарбування, в освіті якого беруть участь забарвлені речовини (барвники, пігменти), молекули цих речовин повинні мати специфічну будову, яка відповідає за вибіркове поглинання променів видимої частини спектра. У разі органічних барвників і пігментів та частина їх молекули, яка визначає цю властивість, називається хромофором. По теорії кольоровості хромофор у органічних речовин - це структура з досить протяжною системою пов'язаних подвійних зв'язків (кон'югація).

Чим довший ланцюжок пар, тим глибший колір мають речовини, побудовані з таких молекул.

Сполучена система зв'язків характеризується певною щільністю π- і d-електронів і, як наслідок, при взаємодії з променями сонячного світла (його видимої частини) речовина здатна поглинати вибірково їхню частину.

Отже, явище хромізму обов'язково пов'язані з оборотним освітою чи зміною хромофорної структури. Якщо забарвлення, колір обумовлена ​​наявністю строго організованої наноструктури (структурне забарвлення), то хромізм пов'язані з оборотною організацією чи дезорганізацією цієї структури під впливом зовнішніх імпульсів. Під впливом зовнішніх факторів не обов'язково має відбуватися оборотна хімічна модифікація молекули, але дуже часто це пов'язано з просторовою ізомерією (наприклад, цис-транс ізомерія азобарвників), перехід з аморфного стану в кристалічний (кубові на стадії миловки киплячими розчинами ПАР) та ін.

Специфіка механізму хромії в залежності від природи, виду імпульсів, що викликають її, буде викладатися при розгляді кожного виду хромії.

Фотохромія

Найбільш вивчений вид хромії. Фотофізичні та фотохімічні перетворення барвників стали об'єктами дослідження видатних фізиків та хіміків останніх кількох сотень років, як тільки почали формуватися основи фізичних та хімічних уявлень про світ (І. Ньютон, А. Ейнштейн, Н. Вавілов, Н. Теренін та ін.).

Фотохромія, як частина ширшого науково-практичного напряму – фотоніки, є основою властивостей багатьох природних і рукотворних явищ і матеріалів.

Так родопсин– природний зоровий пігмент (хромопротеїн), високохромна фотоактивна речовина, що міститься в паличках сітківки очей ссавців та людини. Це, по суті, фотосенсор. Якби його фотоактивність була незворотною, він не зміг би виконувати цю функцію. Еволюція живої природи створила, відібрала цю речовину для устрою ефективного зору ще на початковому етапі еволюції (~ 2,8 млрд. років тому). Цей барвник – родопсин присутній в архаїчних (початкових), примітивних бактеріях Halobacterium halolium, які перетворюють світлову енергію на біохімічну.

Механізм фотохромії родопсину включає дуже складні біохімічні перетворення.

У разі фотохромії при переході від безбарвного з'єднання в схему пофарбованого переходу можна представити в наступному вигляді:

Рисунок 1. На спектрах поглинання оборотний перехід відобразиться у формі кривих А та Б.

Безбарвна речовина А інтенсивно поглинає світло в ближньому УФ (~ 300 нм), переходить у фотозбуджений стан, енергія якого витрачається на фотохімічні перетворення речовини А в речовину Б з хромофором, що поглинає у видимій частині спектра. Зворотне перетворення може відбуватися в темряві або нагріванні. Повернення до початкового стану відбувається або спонтанно (за рахунок підведення тепла), або під дією світла (hυ2). При переході від сполуки А до Б відбувається зміна її електронної густини і молекула Б набуває здатності поглинати фотони нижчої енергії, тобто поглинати промені видимої частини спектра. З фотозбудженого стану молекула Б здатна знову повертатися до безбарвного стану А. Як правило, пряма реакція 1 протікає набагато швидше за зворотну реакцію 2.

Слід розрізняти фізичний та хімічний механізми фотохромії. В основі фізичної фотохромії лежить перехід молекули речовини на якийсь час у фотозбуджений стан, що має спектр поглинання, відмінний від вихідного стану. В основі хімічної фотохромії лежать глибокі внутрішньомолекулярні перебудови під дією світла, що проходять через стадії фотозбудження.

В основі хімічної фотохромії пофарбованих речовин лежать такі перетворення, що викликаються поглинанням молекулою квантів світла та переходом її у фотозбуджений стан:

• відновлювально-окисні реакції;
• таутомірні прототропні перетворення;
• цис-транс ізомерію;
• фотоперегрупування;
• фотоліз ковалентних зв'язків;
• фотодимеризація.

В даний час відомі та вивчені багато фотохромних речовин неорганічної та органічної природи. Неорганічні фотохроми: оксиди металів, сполуки титану, міді, ртуті, деякі мінерали, сполуки металів перехідної валентності.

Ці цікаві фотохроми на жаль мало придатні для фіксації на текстильних матеріалах через відсутність спорідненості з волокнами. Але вони успішно використовуються як такі або на підкладках різної природи.

Органічні фотохроми більше підходять для фіксації на текстилі (мають спорідненість) та екологічно менш шкідливі.

В основному це спіропірани та їх похідні, спірооксазини, діаріетани, тріарілметанові барвники, стильени, хінони. Наведемо приклад фотоініційованих фотохромних перетворень спіропірана як найбільш вивченого фотохрому. В основі фотохромізму спіропіранів та їх похідних лежать оборотні реакції: розрив ковалентних зв'язків у молекулі під дією УФ та відновлення їх під дією променів квантів видимої частини спектра або за рахунок нагрівання. На малюнку 2 показана схема фотохромних перетворення спіропіранів та їх похідних.

Як можна бачити, вихідна форма спіропірану не має сполученої системи подвійних зв'язків і, відповідно, ці сполуки безбарвні. Фотозбудження ініціює розрив слабкого спіро- (С-О) зв'язку, в результаті нові дві форми (цис- і транс-) похідні ціаніну набувають кон'югованої системи подвійних зв'язків і, відповідно, забарвлення.

Термохромія– оборотна зміна фарбування при нагріванні; при охолодженні фарбування повертається до початкового кольору. Як і у випадку фотохромії це пов'язано зі змінами в будові молекули і, відповідно, зі зміною спектра поглинання і кольору.

Термохроми можуть бути, як і у випадку фотохромів, неорганічні та органічні.

Серед неорганічних термохромів – оксиди індію, цинку, комплекси оксидів хрому та алюмінію тощо. Механізм термохромії – зміна під дією температури агрегативного стану або геометрії ліганду в металокомплексі.

Для текстилю неорганічні комплекси не підходять, тому що треубют для зміни фарбування високих температур, за яких текстильний матеріал термодеструктується.

Органічні термохроми можуть оборотно змінювати забарвлення за двома механізмами: прямого або сенсибілізованого. Прямий механізм зазвичай вимагають щодо високих температур (не підходить для текстилю), що призводять до розриву хімічних зв'язків або конформацій молекул. І те, й інше призводять до появи або зміни забарвлення. При нагріванні можуть відбуватися структурні, фазові зміни, наприклад, перехід у рідкокристалічне стан і, як наслідок, поява структурного забарвлення з допомогою суто фізичних, оптичних явищ (інтерференція, заломлення, дифракція та інших.).

Розрив хімічних зв'язків, що призводить до оборотної появи забарвлення, як і у випадку фотохромії, пов'язаний із формуванням ланцюжка пов'язаних подвійних зв'язків. Так поводяться похідні спіропіранів (60° – червоний колір, 70° – синій).

Стереоізомеризація при нагріванні вимагає високих температур (>100°С). При прасуванні пофарбованого азобарвниками текстилю на основі синтетичних волокон споживач часто спостерігає оборотну зміну відтінку забарвлення, як наслідок, цис-трансізомерії азосполук.

Іншою причиною прямої термохромії може бути ізомерія, пов'язана з переходом із площинної (копланарної) форми молекули в об'ємну.

Особливо слід виділити термохромію кристалічних структур, оборотний перехід у рідкокристалічну форму. Рідкі кристали: проміжний стан речовини між твердокристалічним та рідким; перехід між якими відбувається із зміною температури. Певна ступінь упорядкованості молекул у рідкокристалічному стані обумовлює прояв ними структурного фарбування, що залежить від температури. Забарвлення в жидкокристаллической формі залежить від коефіцієнта заломлення, своєю чергою залежить від специфіки цієї структури (орієнтація і товщина шарів, відстань з-поміж них). Подібна поведінка (структурне забарвлення) демонструють певні структури живої та неживої природи: опали, забарвлення оперення птахів, морських мешканців, метеликів та ін. Щоправда, це завжди рідкокристалічна форма, а частіше фотонні кристали. Рідкокристалічні структури змінюють забарвлення в інтервалі –30 – +120°С та чутливі до дуже малих змін температур (Δ 0,2°С), що робить їх потенційно цікавими у різних галузях техніки.

Все це були приклади прямого механізму термохромії, що вимагали високих температур і тому мало придатні для текстилю.

Механізм непрямої (сенсибілізованої) термохроміїполягає в тому, що речовини, що не володіють термохромними властивостями, здатні при нагріванні запускати механізм хромії інших речовин. Цікаві системи з негативним термохромним ефектом, коли фарбування проявляється при кімнатній або нижчій температурі, а при нагріванні фарбування оборотно зникає.

Така термохромна система складається з трьох компонентів:

1. Барвник або пігмент чутливі до зміни рН середовища (індикаторний барвник), наприклад, спіропірани;
2. Донори водню (слабкі кислоти, феноли);
3. Полярний, нелетючий розчинник для барвника та донору водню (вуглеводні, жирні кислоти, аміди, спирти).

У такій 3-х компонентній системі за низької температури барвник і донор водню перебувають у тісному контакті у твердому стані і забарвлення проявляється. При нагріванні система плавиться і взаємодія між основними партнерами зникає разом з забарвленням.

Електрохроміявиникає за рахунок приєднання або віддачі електронів молекулами (окислювально-відновлювальні реакції). Ініціацію цих реакцій та прояв забарвлення можна реалізувати за рахунок слабкого струму (загалом кілька вольт, підійдуть звичайні батарейки). При цьому залежно від сили струму забарвлення змінює колір та відтінок (знахідка для модного одягу – «хамелеон»).

Електрохроми (звичайно повинні бути струмопровідними провідниками): оксиди металів перехідної валентності (іридій, рутеній, кобальт, вольфрам, магній, родій), фталоціаніни металів, дипіридинові сполуки, фулерени з добавкою аніонів лужних металів, електропровідні полімери з кон'югованою. поліанілін, політіофени, поліфурани).

Основні галузі застосування електрохромних матеріалів: модний одяг, що змінює забарвлення; камуфляж, що повністю збігається забарвленням навколишнього середовища (ранок, день, сутінки, ніч); прилади, що вимірюють силу струму за інтенсивністю фарбування.

Сольватохромія– оборотна зміна забарвлення при заміні розчинника (полярного на неполярний та навпаки). Механізм сольватохромії – різниця енергії сольватації основного та збудженого стану у різних розчинниках. Залежно від природи розчинників, що змінюються, відбуваються батохромні або гіпсохромні зрушення в спектрах поглинання і, відповідно, зміна відтінку забарвлення

Більшість сольватохромів – металокомплексні сполуки.

Механохромія– проявляється за наявності деформаційних навантажень (тиск, розтяг, тертя). Найбільш наочно проявляється у разі пофарбованих полімерів, головний ланцюг яких представляє довгий ланцюжок пов'язаних подвійних π-зв'язків. Для прояву ними механохромії часто потрібна комбінована дія механічних імпульсів, нагрівання та зміни рН середовища.

Наприклад, полідіацетилени при охолодженні без механічних навантажень має синій колір (λ ~ 640 нм), у напруженому стані при 45°С, змочений в ацетоні матеріал стає червоним (λ ~ 540 нм). Хімічно модифікуючи механохромні полімери можна змінювати спектр фарбування при механічних навантаженнях.

Провівши щеплену полімеризацію полідіацетилену з поліуретаном, отримують еластомерний полімер, який можна використовувати в різних областях для оцінки механічної напруги зміни кольору, а також в модному одязі «стрейтч» з волокон такої будови. У місцях вигинів (колінки, лікті, таз) виявлятиметься забарвлення.

Найяскравіші приклади використання хромії на практиці нині

Фотохромія. Колористичні ефекти: зміна або прояв забарвлення при опроміненні УФ-променями: тканини, взуття, ювелірні вироби, косметика, іграшки, меблі; захист грошових знаків, документів, брендів, камуфляж, актинометри, дозиметри, вікна, лінзи сонячних окулярів, фасади зі скла та інших матеріалів, оптична пам'ять, фотовимикачі, фільтри, стенографія.

Термохромія. Вимірювання температури (термометри), індикаторне пакування харчових продуктів, захист документів, рідкокристалічні термохромні системи для декорування різних матеріалів, косметика, вимірювання температури шкіри.

Хромія у модному одязі. Мікрокапсули з фотохромними барвниками (похідні спіропіранів) вводяться у друкарську фарбу та наноситься на тканину за технологією друку. При освітленні сонячним світлом (містить близький УФ ~ 350-400 нм) виникає оборотне забарвлення (блакитне – темно-синє).

Японська фірма Tory Ind Inc розробила технологію виробництва термохромних тканин із використанням мікрокапсульованої суміші 4-х термохромних пігментів. В інтервалі температур -40 - +80 ° С (крок термочутливості ~ 5 ° С) забарвлення змінюється, захоплюючи практично весь колірний спектр (64 відтінки). Ця технологія використовується для спортивного зимового, модного жіночого одягу, для віконних завіс.

Пропонується цікава технологія поєднання пофарбованої термохромними барвниками струмопровідної пряжі (включення металевих ниток). Підведення слабкого струму викликає нагрівання пряжі та її фарбування. Якщо тканину з струмопровідними нитками надрукувати термохромними барвниками, то змінюючи переплетення, силу струму можна виявляти і змінювати забарвлення, а й створювати різноманітні малюнки. На таку зміну малюнка здатні молюски за допомогою хроматофорів (органели, що містять механохромні пігменти). Такі тканини можуть і використовуються для маскування, колір та малюнок змінюються під вигляд навколишньої місцевості (пустеля, ліс, поле) та доби. За таким принципом виготовляють гнучкий дисплей на текстильній основі, який монтується на верхньому одязі. Під час підведення до такого дисплея слабкого струму (наприклад, від батарейки) можна демонструвати мультиплікацію.

Дуже ефектно виглядає одяг зі стрейтч (еластомерних) волокон, пофарбованих механохромними барвниками. Місця одягу з більшою розтяжністю (колінки, лікті, таз) мають забарвлення, відмінне від інших частин одягу.

Хромні барвники дозволяють отримувати маскувальний текстиль та одяг. Якщо текстиль надрукувати сумішшю звичайних текстильних та фотохромних барвників, то можна домогтися маскування за будь-яких умов освітлення та видів навколишнього середовища.

Маскувальні тканини «хамелеон» можна отримати за допомогою друку електрохромними барвниками. Підводячи слабкий струм можна досягти повного злиття забарвлення та малюнка з навколишнім середовищем.

Проблема захисту грошових знаків, ділових паперів, боротьба з контрафактною продукцією успішно вирішується за допомогою хромних барвників та пігментів та, насамперед, фото- та термохромних. Нанесення безбарвних хромних речовин на матеріал дозволяє виявити їх при освітленні УФ або при нагріванні.

Подальші перспективи використання хромних барвників (речовин)

Поряд з використанням хромних (термо-, фото-, електро-, механо-) барвників у створенні модного одягу та взуття з цікавими колористичними ефектами відбувається розширення їх використання у технічних цілях: оптика, фотоніка, інформатика, детектування шкідливих речовин.

При використанні хромних барвників на текстилі виникають такі проблеми:

• висока вартість;
• проблеми закріплення та забезпечення перманентності ефекту в умовах експлуатації виробу (прання, хімчистка, світлостійкість);
• обмеженість числа циклів оборотності фарбування;
• токсичність.

Перевагою, що приваблює явища хромії, є можливість надавати матеріалам та виробам особливі властивості (функціональність), які неможливо їм повідомити будь-якими іншими способами.

1. А.Н.Теренін. «Фотоніка молекул барвників та споріднених органічних сполук». – Ленінград: Наука, 1967. – 616 с.
2. В.А.Барачевський, Г.І.Лашков, В.А.Цехомський. «Фотохронізм та його застосування». Москва, «Хімія», 1977 ― 280 с.
3. H. Meier. Die Photochemie der organischen Farbstoffe; Springer. Verlag: Berlin-GBttingen-Heidelberg, 1964; p. 471.
4. Г.Є.Кричевський. Фотохімічні перетворення барвників та світлостабілізація пофарбованих матеріалів. - М.: Хімія, 1986. - 248 с.
5. Г.Е.Крічевський, Я.Гомбкет. Світлостійкість забарвлених текстильних виробів. М., Легка індустрія, 1975 ― 168 с.
6. Ю.А.Єршов, Г.Є.Кричевський, Успіхи хімії, т. 43, 1974р., 537 с.
7. U.A.Ershov, G.E.Krichevsky. Text.Res.J., 1975, v.45, p.187-199.
8. Г.Є.Кричевський. ЖВГО ім.Д.І.Менделєєва, 1976 р., 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.Є.Кричевський. Хімічна технологія текстильних матеріалів. Т.2 (Колорування). М., МДУ, 2001, 540 с.
11. Г.Є.Кричевський. Тлумачний словник термінів (текстиль та хімія). М., МДУ, 2005, 296 с.
12. Г.Є.Кричевський. Структурне фарбування. «Хімія та життя», 2010 р., №11, с. 13–15.
13. Г.Є.Кричевський. Людина, яка створила кольорове завтра. «Хімія та життя», 2007 р., с. 44-47.
14. Методи дослідження у текстильній хімії. За ред. Г.Є.Кричевського. М.: Легпромпобутіздат, 1993 р. - 401 с
15. Г.Є.Кричевський. Хімічні, нано-, біотехнології у виробництві волокон, текстилю та одягу. М., МДУ, 2011, 600 с., У пресі.

Муніципальна казенна загальноосвітня установа середня загальноосвітня школа с.ФіліпповоКірово – Чепецького району Кіровської області

Дослідницький проект

Зміна забарвлення листя та листопад клену гостролистого восени

Виконала: Лискова Віра,

учениця 4 класу

МКОУ ЗОШ с.Філіппово

Керівник: Козьміних Н.В.,

вчитель початкових класів

Філіппове

Паспорт проекту……...………….……………………………………… 3-5

Звіти за етапами…………………………………………………………6

1. Підготовчий етап. ……………………………………………6-9

   Практичний етап. . ………………………………………………10-12

   Контрольно-оцінний етап. ……………………………………13-14

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

Список використаних джерел ................................................. .........16

Додаток………………………………………………………………….17-27

Паспорт проекту

Назва проекту: Вивчення забарвлення листя та листопад клену гостролистого восени

Учасник проекту: Лискова Віра, учениця 4 класу МКОУ ЗОШ с.Філіппово

Керівник: Козьміних Ніна Володимирівна, учитель початкових класів

Тип проекту: довгостроковий, індивідуальний, дослідницький, призначений для дітей молодшого шкільного віку.

Тривалість проекту: 7 місяців

Освітня область: пізнавально-дослідницька (біологія, екологія)

Проблема: Як, коли і чому змінюється колір листя клена восени?

Чому листя змінює свій колір?

Чому восени листя пофарбоване по-різному?

Як відбувається процес зміни фарбування листя клена?

Скільки часу триває листопад у клена?

Мета: вивчення забарвлення листя та листопада клену гостролистого восени для створення відеофільму

Вивчити наукову літературу про клен гостролистий, зміну забарвлення листя клена, листопад у літньо-осінній період.

Провести фенологічні спостереження за зміною забарвлення листя з середини серпня до кінця листопада та станом погоди.

Зробити висновок про сезонні зміни, що відбуваються з листям клену гостролистого.

Зібрати матеріал для гербарію та відеофільму.

Об'єкт: клен гостролистий

Предмет: зміна забарвлення листя та листопад клену гостролистого у літньо-осінній період

Вивчення та аналіз літератури та результатів діяльності.

Спостереження.

Порівняння.

Узагальнення.

Фотографування, відеозйомка.

Експертна оцінка.

Заплановані результати

Під час роботи над проектом я навчусь:

Здійснювати пошук інформації (самостійно та спільно з дорослими) у літературі та Інтернет-джерелах;

Збирати, фіксувати, порівнювати, узагальнювати та оцінювати результати спостережень, формулювати висновки та висловлювати власну точку зору;

Працювати у програмах Microsoft office Word та Кіностудія зі створення відеофільму;

Виступати публічно, відповідати на запитання на тему проекту.

Анотація

У проекті досліджується фенологічне зміна забарвлення листя клену гостролистого в період з 12 серпня до кінця вересня 2015 року. Об'єктом спостереження було обрано клен, що самотньо стоїть біля д. №16 по вулиці М.Злобіна села Філіппове, описана ділянка місцезнаходження клена. Також для отримання достовірних результатів фіксувалися зміни у кленів вулицями М.Злобіна та Заєва. Проведені спостереження показали, що фарбування листа клена походить від краю до центру листа, а самого дерева - від верхівки до нижніх гілок, скидання листя почалося з 2 вересня, кінець листопада -25 вересня. У ході дослідження відзначалися погодні умови (температура повітря, вітер, опади). Також хід спостережень фіксувався відеозйомкою та фотографуванням. Дано наукове обґрунтування проекту про осінні сезонні зміни, що відбуваються у листі дерев, про листопад. Одним із головних джерел інформації став навчальний посібник В.А.Копосова, професора ВДПУ, «Фенологічні спостереження в природі», в якому розглядаються періоди осені, характерні для нашого регіону.

Велике місце у підготовці проекту займала практична робота з переробки наукової інформації у доступну для дітей початкової школи, а також трудомісткий процес роботи із зібраним фото- та відеоматеріалом на етапі підготовки до презентації. Практична значущість проекту: створено навчальний посібник для занять з навколишнього світу.

Продукт проектної діяльності: відеофільм

Обладнання та матеріали: фотоапарат, комп'ютер (програми Microsoft Office Word, Кіностудія), проектор, кольоровий принтер, папір.

Звіт з етапів

Підготовчий етап:

Підібрати та вивчити науково – пізнавальну літературу на тему проекту.

Підготувати необхідне обладнання та матеріали.

Скласти план спостережень.

Звіт за результатами вивчення науково-пізнавальної літератури

Вступ

Поступовий спад літа у нашому регіоні починається з 16 серпня. Відбувається плавне скорочення світлового дня, зменшення кількості сонячного тепла, що надходить на Землю, зміна фарбування рослин. На зміну літньому різноцвіту у змішані ліси нашого регіону приходить золота осінь. Змовкають голоси птахів, пахне листям та грибами, повітря чисте, прозоре. Вересень називають «задумливим» місяцем. Тиша в природі порушується лише шелестом падає з крон дерев листя та шумом від холодного вітру. Природа готується до змін. Осінь є складним періодом у житті рослин. Багаторічні трави, чагарники та дерева в осінній період починають активно готуватися до перезимівлі. Більшість дерев на зиму скидає листя. Листопаду передує осіннє забарвлення листя.

Вивчення законів сезонного розвитку природи займається наука фенологія. Періодичні природні явища на планеті залежать, передусім, змін кількості променистої енергії, яку Земля отримує від Сонця. Осінь, на думку фенологів, поділяється на чотири періоди: першосінь, золота осінь, глибока осінь та передзимтя.

Колір осіннього листя

Зміна кольору осіннього листя відбувається із зеленим листям листопадних дерев і чагарників, внаслідок чого вони фарбуються в один або кілька кольорів від золотисто-лляного, майже білого до багряного в коричневих прожилках. Забарвлення листя визначається пігментами. Зелений лист має такий колір через наявність пігменту хлорофілу, коли він у великій кількості міститься в клітинах. Це відбувається під час періоду зростання рослини. Влітку зелений колір хлорофілу переважає, затьмарюючи кольори інших пігментів.

Пізнього літа жилки, які переносять соки в лист і з листа, поступово закриваються і кількість води та мінералів, що у лист, зменшується. Кількість хлорофілу теж починає знижуватися. Часто жилки залишаються все ще зеленими, навіть коли лист давно повністю змінив колір. Колір листа змінюється рахунок інших пігментів.

Каротиноїди мають переважно жовтий або оранжевий колір. Вони завжди присутні у листі, але перекриваються зеленим кольором хлорофілу.

Антоціани відповідальні за червоні кольори в листі, не присутні у листі доти, доки не почне знижуватися рівень хлорофілу.

Коричневий колір листя виникає не через дію будь-якого пігменту, а через клітинні стінки, які стають помітними, коли відсутні видимі фарбуючі пігменти.

Колір осіннього листя зумовлений генетично у кожного виду рослини. А ось чи буде цей колір тьмяним чи яскравим, залежить від погоди.
Найяскравіші та соковиті кольори листя бувають, коли довго стоїть погода: дні – ясні, ночі – холодні, осінь – суха та сонячна. При температурі від 0 до 7 градусів Цельсія посилюється утворення антоціаніну, червоний колір листя стає інтенсивнішим. Жовте або червоне забарвлення листя може зберігатися кілька тижнів після того, як вони обпали на землю.
2.1.2. Листопад дерев та чагарників

Що ж викликає листопад? Якщо під час листопада розглянути листя дерев, то неважко виявити в основі листового черешка розділовий шар коркових клітин. Після утворення розподільного шару доступ вологи в лист припиняється, і вони легко обсипаються навіть під власним тягарем і від дії вітру. У тінистих, сирих місцях листопад настає пізніше, оскільки коріння рослин там більше всмоктують вологи і передають їх у стебло і листя. На височинах – листя обсипається раніше у зв'язку з нестачею вологи. Скидаючи листя, рослини пристосувалися до життя у суворих умовах зимового періоду. Листопад допомагає деревам та чагарникам переносити не лише тривалі холоди, а й посуху. Як відомо, коріння рослин не здатне всмоктувати холодну воду, а листя постійно випаровує вологу через продихи, і це могло б призвести рослини до усихання і загибелі. Завдяки листопаду дерева позбавляються шкідливих продуктів обміну речовин, а корисні речовини рослини зберігають у стовбурі, коренях. Листопад зберігає дерева та чагарники від сніголомів під час зими.

Характеристика об'єкта, що спостерігається

Клен гостролистий, або Клен платановидний, або Клен платанолистий (лат. Ácer platanoídes) - вид клена, широко поширений у Європі та Південно-Західній Азії.

Листопадне дерево висотою 12-28 м з гарною, широкою, густою кулястою кроною. Кора молодих дерев гладка, сіро-коричнева, з віком темніє і покривається довгими, вузькими, поздовжніми тріщинами. Гілки міцні, широкі, спрямовані вгору. Листя просте, супротивне, до 18 см у довжину. У верхній частині листя темно-зелене, знизу блідіше. Восени вони набувають жовтого або помаранчевого забарвлення, а потім опадають.

Квітки запашні, жовтувато-зелені, зібрані разом по 15-30 квіток. З'являються у першій половині травня до та під час розпускання листя. Запилюється комахами.

Плід - крилатка, крила здатні нести насіння на велику відстань. Насіння голе, може залишатися на дереві протягом зими. Клен гостролистий плодоносить щороку, у Росії – у вересні.

Перші 3 роки клен росте досить швидко, річний приріст молодого дерева може досягати 1 метра, плодоносити починає через 17 років. У природі мешкає до 150 років.

План спостережень:

1. Щотижня приходити до клена та відзначати стан погоди, описувати зовнішній вигляд клена, відзначаючи зміну забарвлення листя. У період інтенсивного фарбування листя та листопада збільшити частоту відвідувань.

2.Фіксувати результати спостереження за допомогою фотографування, відеозйомки та письмових записів.

3. Заносити результати до таблиці:

	Стан погоди	Спостереження за об'єктом	Спостереження за іншими кленами

4.Підготувати відеофільм та гербарій за матеріалом спостережень.

5. Зробити висновок про сезонні зміни, що відбуваються з кленом гостролистим у період з кінця літа і до закінчення листопада.

Практичний етап:

Описати ділянку місцезнаходження об'єкта спостереження.

Провести спостереження та зафіксувати результати

Підготувати продукт проекту.

Зробити висновок

Опис місцезнаходження клена

Об'єкт нашого спостереження зростає у дворі багатоквартирного цегляного будинку №16 на вулиці М.Злобіна с. Філіппове Кірово – Чепецького району. Ділянка знаходиться на протилежному від будинку боці асфальтованої дороги, прилягає до городу, поблизу є дитячий майданчик. Грунт суглинний, досить щільний, поверхня рівна. На даній ділянці, крім клена, поряд ростуть берези, відстань між деревами 3 метри. Клен добре освітлений з південного та західного боку, росте на краю ділянки, відстань до дороги близько 3 метрів.

Спостереження за зміною забарвлення листя та листопадом клену гостролистого

Наше спостереження розпочали 12 серпня. Спад літа в нашій місцевості починається з 16 серпня і продовжується до кінця місяця. Середньодобові температури поступово знижуються. З'являються перше жовте листя. Коротше стають дні. На землю опускається туман, на траву – роса.

Початок осіннього фарбування листя відзначається в той день, коли з'являються на рослинах забарвлене листя, а до них з кожним днем ​​додаються нові. Початок листопада відзначається у день, коли при струшуванні гілок обсипається 3-5 листків. Повне осіннє фарбування листя відзначається в день, коли змінили забарвлення листя на більшості рослин виду, що спостерігається. Кінець листопада відзначається в день, коли більшість екземплярів цієї породи повністю втратили листя.

	Стан погоди	Спостереження за об'єктом	Спостереження за іншими кленами
	Сонячно, ясно, тепло +21, вітер слабкий	Листя яскраво – зелене, міцно тримається на гілці	Усі клени зелені
	Хмарно, холодно + 12 , вітряно, пройшов дощ	Без змін	Без змін
	Мінлива хмарність, тепло +20	Клен почав змінювати забарвлення листя на верхівці дерева. Листя по краях стали оранжевого кольору, окреме листя пофарбувалося повністю	Зміна забарвлення листя йде від верхівки дерева до нижнього листя. Клени, з усіх боків освітлені сонцем, активніше забарвлюються, ніж у тіні.
	Мінлива хмарність, температура повітря +16, вітрено	Макушка дерева стала оранжево – золота, нижні гілки повністю зелені. Листя активно змінює забарвлення. На землі з'явилося перше листя	Листя активно змінює зелене забарвлення на помаранчеве і жовте.
	Хмарно, 14, сухо, вітер слабкий	Верхнє листя змінило своє забарвлення. Листя, близьке до стовбура дерева і нижнє листя ще зелене. Листопад.	Початок листопада
	Сонячно, тепло +20, сухо, вітер слабкий, теплий	Клен поміняв своє забарвлення. Дерево стало помаранчево - жовте. У нижніх гілок листя частково зелене. Йде масовий листопад. Листя килимом встеляє землю навколо клена.	Повна зміна фарбування листа. Масовий листопад.
	Мінлива хмарність, тепло +20, сухо, вітряно	Дерево практично повністю облетіло, на окремих нижніх гілках є частина листя.	Частина дерев стоять голими, але більшість кленів ще втрачають листя
	Сонячно, тепло +22, сухо, легкий вітер	Листопад закінчився. Листя на землі стали підсихати.	На високих, великих кленах є листя в центрі та нижніх гілках. Там листопад продовжується. Але у більшості дерев листопад закінчився.

Таким чином, фарбування листа клена походить від краю до центру листа, від верхівки до нижніх гілок, колір листя – оранжевий, жовтий. Скидання першого листя розпочалося з 2 вересня, масовий листопад – 16 вересня, кінець листопада – 25 вересня. Сприятливі погодні умови для фарбування листя у яскравий колір: ночі досить холодні, а дні теплі, сонячні та сухі. Для порівняння велися спостереження за іншими деревами, що ростуть на вул. М.Злобіна та вул. Заєва, терміни зміни забарвлення листя на кленах та час листопада збігалися.

2.3.Контрольно - оцінний етап:

1. Провести презентацію проекту, відповісти на запитання на тему.

2. Отримати експертну оцінку проекту.

3. Дати самооцінку виконаній роботі.

2.3.1. Експертна оцінка (рецензія)

Проект представлений на 17 сторінках із додатком на 10 сторінках, містить 1 таблицю, 16 фотографій.

У проекті вивчаються питання, пов'язані зі спостереженнями у природі по порах року. Кожна пора року має свої особливості, свої закони сезонного розвитку природи. Проектна робота учениці 4 класу актуальна у зв'язку з особистим усвідомленням краси та неповторності природи та розуміння взаємозв'язків живої та неживої природи. Автор обрав цікаву та доступну тему дослідження, сформулював проблему, поставив мету та завдання. Для вирішення поставлених завдань було вивчено 5 літературних джерел, у тому числі Інтернет – ресурси, сплановано та проведено спостереження, різноманітно представлено результати роботи за етапами проекту. Текст відповідає поставленим завданням, добре оформлений та проілюстрований власними фотографіями. У висновку дано досить чіткі та логічні висновки. Продукт проекту – відеофільм – наочно демонструє, як відбуваються сезонні зміни у живій природі на прикладі клену гостролистого. Робота над продуктом проекту показала можливості учениці у сфері ІКТ. Фенологічний осінній календар природи, що міститься в додатку, вказує на перспективність цього проекту з вивчення живої природи. Побажання автору: продовжити роботу над проектом, розширивши його фенологічними спостереженнями за весняний та літній період.

Проектна робота учениці 4 класу МКОУ ЗОШ с.Філіппово Лискової Віри може бути представлена ​​на конкурси еколого – біологічної спрямованості.

Рецензент: Щеклеїна Н.Г., вчитель біології МКОУ ЗОШ с.Філіппово

Самооцінка

Я, учениця 4 класу МКОУ ЗОШ с.Філіппово Лискова Віра, ще у 3 класі почала цікавитись, якими фарбами чарівниця – осінь прикрашає дерева. Найкрасивіше дерево – клен. У нього пишна крона і велике різьблене листя, яке можна збирати в букети. Я передавала красу клена фарбами на папері, фотографувала. А до нової осені під керівництвом мого вчителя розпочала дослідницький проект «Зміна забарвлення листя та листопад клену гостролистого восени».

Я дізналася, чому восени листя змінює своє забарвлення і опадає з дерев. Мені було цікаво спостерігати за цим явищем природи, фіксувати свої спостереження, пояснювати зміни, що відбуваються, а потім створити фільм, в якому наочно видно, як відбувається це диво природи.

У мене виникли труднощі, коли я зіткнулася з незнайомими раніше термінами, які зустрілися в літературі (хлорофіл, пігменти, каротиноїди тощо), але я запам'ятала ці назви.

Я хотіла б продовжити роботу над проектом.

Висновок

У ході роботи над проектом:

вивчили літературу про осінні зміни, що відбуваються з листям клену гостролистого, та листопадом;

описали зовнішній вигляд листа, зміну його фарбування;

дали опис розташування об'єкта спостереження;

провели спостереження за об'єктом та порівняли з іншими кленами, за підсумками склали таблицю із зазначенням погодних умов;

створили відеофільм для показу учням початкової школи.

Спостереження показали, що фарбування листа клена походить від краю до центру листа, а самого дерева – від верхівки до нижніх гілок, колір листя – від помаранчевого до яскраво – жовтого. Скидання першого листя розпочалося з 2 вересня, масовий листопад – 16 вересня, кінець листопада – 25 вересня. Були сприятливі погодні умови для фарбування листя у яскравий колір: ночі досить холодні, а дні теплі, сонячні та сухі. Для порівняння велися спостереження за іншими деревами, що ростуть на вул. М.Злобіна та вул. Заєва, терміни зміни забарвлення листя на кленах та час листопада збігалися.

Таким чином, було знайдено відповіді на проблемні питання, поставлені на початку проекту. Розширилися знання сезонних явищ у житті дерев. На прикладі клену гостролистого встановили, як нежива природа (сонячне тепло, тривалість світлового дня, опади, вітер) впливає на живий організм: дерево пристосовується до нових умов, спочатку змінюється фарбування листя, потім відбувається скидання листя. Перспективи проекту: за допомогою дорослих висадити молоді клени навесні для озеленення вулиць нашого села, так це дуже красива рослина, що швидко росте.

Список використаних джерел

Курт – Гільзенбах.Х. Дерева [Текст]. Енциклопедія «Що є що» - Слово, 1997. - 48 с.

Кописов, В.А.Фенологічні спостереження у природі [Текст]: навчальний посібник. - Кіров, 2009. - 135с.

Природа, господарство, екологія Кіровської області [Текст]: [Зб. статей] - Кіров: Кіровський обласний комітет охорони навколишнього середовища, 1996. - 490 с.

Сайт екологічного центру "Екосистема", http://www.ecosystema.ru/. (Остання дата звернення: 07.12.15.)

Сайт всесвітньої енциклопедії, https://ua.wikipedia.org/wiki/ Кольори_осінніх_листя (остання дата звернення:14.12.15.

Додаток 1

Клен гостролистий

Фото 1. Клен гостролистий Фото 2. Аркуш

Фото 3. Квітки Фото 4. Плоди

Фотоматеріали з http://yandex.ru (остання дата звернення 12.08.15)

Додаток 2

Фотоматеріали спостережень за забарвленням листя та листопадом

клена гостролистого

Фото 6. Листя клена починає змінювати колір.

Фото10. Осіння екскурсія.

Фото 16. Завершення практичного етапу проекту

Додаток 3

Фенологічний календар осінніх змін у природі

Першоосінь

Остання гроза.

Відліт сільських ластівок.

Останні крики стрижів.

Перші зрілі плоди брусниці.

Перше жовте листя на березах.

Перше жовте листя на липах.

Перше жовте листя на черемсі.

Перше жовте листя на горобинах.

Перше жовте листя на осинах.

Перші зграї журавлів на прольоті.

Перехід середньодобової температури через 10°С.

Дозрівання жолудів у дуба.

Поява жовтого листя у більшості дерев та чагарників.

Початок листопада біля липи.

Поява павутиння, що летить.

Початок листопада у черемхи.

Почався листопад біля берези.

Почався листопад біля осики.

Перші зграї гусей на прольоті.

Поява аматорів.

Почався листопад біля тополі.

Почався листопад біля горобини.

Перший заморозок у повітрі.

Повне осіннє забарвлення листя у липи.

Поява сорок біля жител.

Перші зграї качок на осінньому прольоті.

Повне осіннє забарвлення листя біля горобини.

Повне забарвлення листя у черемхи.

29.Повне забарвлення листя у тополі.

30. Повне осіннє забарвлення листя у осики.

золота осінь

Повне осіннє забарвлення у більшості дерев і чагарників (крім бузок, вільху).

Початок пожовтіння хвої у модрини.

Закінчення листопада у липи.

Закінчення листопада у черемхи.

Закінчення листопада біля осики.

Закінчення листопада біля горобини та берези.

Глибока осінь

1. Закінчення масового листопада у більшості дерев та чагарників

2. Полетіли останні граки.

Початок листопада біля модрини.

Повне осіннє забарвлення хвої модрини.

Остання зграя гусей.

Перший сніговий покрив.

Початок листопада біля бузку.

Остання зграя качок

Закінчення листопада біля бузку.

Закінчення листопада у модрини.

Попереднє

1. Температури опустилися нижче 0 ° С.

2.Встановлення постійного снігового покрову.

3. Річки вкрилися льодом.

4.Встановлення санного шляху.