Как росток пробивается сквозь асфальт? Клуб почемучек

Ты ещё не видел чуда?

Никогда не видел чуда?
Вот беда - не видел чуда!
Так сходи и посмотри.
Ты увидишь просто чудо,
Удивительное чудо:
Там, где магазин "Посуда",
Возле дома номер три,
Сквозь асфальт у перекрёстка
Пробивается берёзка.
(Р.Сеф)

Здравствуйте, дорогие читатели и участники "Клуба почемучек"! Как вы уже, наверное, поняли из названия и эпиграфа, сегодня я отвечаю на вопрос "Как деревья взламывают асфальт?", который мне прислала мама Рита и ее доченька Аня, и который победил в розыгрыше приза весенне-летних вопросов.

Как росток пробивается сквозь асфальт

Наверное, каждый из вас видел это чудо, как сквозь асфальт пробивается нежный росток травы или молодого деревца. Или удивлялся жизненной силе корней дерева, которые вздыбливают асфальт. Как же слабым растениям удается набрать такую силу, чтобы взломать камень? Давайте вместе порассуждаем.

Задание 1. Вопрос на логику (элементы ТРИЗ).

Предложите ребенку подумать, каким образом маленький росток может сделать трещину в асфальте? А может, он вовсе не проделывал трещины? Может, она уже там была? 

Пусть малыш попытается разбить этот вопрос на несколько подвопросов - так будет легче найти решение.

Моя Катя правильно вычленила главные варианты: во-первых, росток мог пробить асфальт. Во-вторых, росток мог воспользоваться уже имеющейся щелью (или каким-то дефектом в асфальте, позволяющим легко разрушить камень) и вылезти сквозь нее. В-третьих, росток мог вырасти именно в щели потому, что его семя  там застряло и нашло в трещине достаточное количество земли и влаги, чтобы прорасти.

Какая же из гипотез верна? Для этого надо отправиться на улицу и провести наблюдения над живыми ростками.

Предварительно расскажите ребенку, что существует два способа, которыми прорастают семена: надземный и подземный. Надземный - это когда семя находится на поверхности земли и пускает в нее свои корешки. Подземный - это когда семя, чтобы прорасти, должно быть погружено в почву, и из-под земли выходит уже проросток растения. И тем и тем способом растение может разрушить асфальт.

Эксперимент 1. Полевые наблюдения.

Гуляя во дворе, приглядитесь к траве и росткам под ногами. Какие варианты прорастания вы сможете найти? Сфотографируйте каждый из них. Вернувшись через год (а может, ваш эксперимент продлиться дольше?) на это же место и сделав фото с того же ракурса, вы сможете сравнить состояние растения и трещины под ним и сделать выводы. Выросло ли растение? В каком направлении происходит его рост? Изменилась ли за это время трещина?

Корни этого мощного платана вздыбили часть тротуара и бордюра, ограничивающего его

В трещинах, проделанных в асфальте корнями больших деревьев поселился маленький кустик травы

У обочин дорог у бордюра всегда много пыли - этой почвы хватает небольшим растениям для роста

Трава, пробившаяся сквозь бетонное покрытие детской площадки

Ростки тополя взламывают асфальтную дорожку

В недавнем нашем путешествии на Эски-Кермен мы видели такое вот чудо -
на совершенно голой скале над пропастью выросли не только кустики травы, но и большое сильное дерево!

У разных семян есть разные приспособления для того, чтобы как можно цепче ухватиться за почву и как можно скорее прорасти в любых условиях. Например, семена ковыля и аистника буквально "вбуравливаются" в землю и там дают свои корешки. А ростки бобовых прорастают вверх согнутым концом, будто хотят удвоить свою силу, сложившись напополам.

Эксперимент 2. Какой вес может поднять росток?

Посадите дома в несколько пластиковых стаканчиков быстропрорастающие семена. Например, фасоль, горох, овес или подсолнечник. Один стаканчик оставьте просто стоять - это будет контрольный экземпляр. Во втором накройте землю картонным кружком. В тетьем тоже накройте землю кружком, а сверху пригрузите его каким-либо грузиком. И отметьте маркером то место, на котором сейчас находятся эти кружки. Когда семена начнут прорастать, вы увидите, как растения приподнимают кружки и они сдвигаются относительно метки.

Материалы для эксперимента по подниманию тяжестей растениями

Первый стакан  - контрольный. Второй - с крышкой из картонного кружка.
Третий - утяжелен еще и камнем. На боку стаканов ставится метка.

Эти же ростки через 6 дней. Можно видеть, что росток с легкостью
приподнял картон, но и камень тоже постепенно приподнимается.

Что же дает росткам и корням такую силу, что они могут пройти сквозь почву и другие препятствия? Давление жидкости внутри клеток.

Семя, попадая в благоприятную среду, в которой оно находит достаточно влаги, начинает набухать. Оно всасывает воду с огромной силой. Например, семена растения дурнишник всасывают воды с давлением в 1000 атмосфер!  Этот процесс обуславливается явлением, происходящим на клеточном уровне, которое называется осмосом. Оно связанно с концентрацией растворов жидкостей и прохождению их через мембраны клеток, и мы пока его не будем тут обсуждать, оставив для дальнейших занятий :)

В результате в клетках проростка возникает давление, поддерживая их во "вздутом" состоянии. В ботанике это называют тургор (в переводе с латинского "вздутие", "наполнение"). Именно благодаря тургору завядшее растение вскоре "оживает", если его поставить в воду. И именно благодаря тургору -  давлению жидкости в клетках растения, - растения могут быстро двигаться. Например, цепляться своими усиками за опору, как делает горох и другие лазающие растения. Это огромное давление и позволяет ростку преодолевать толщу земли, просто взламывая на пути все препятствия, а корешкам пробиваться сквозь твердую землю и даже камни.

Эксперимент 3. Наблюдаем тургорное давление у растений.

Сорвите на улице цветок или некоторое время не поливайте какое-нибудь из домашних растений с травянистыми листьями. Вскоре вы увидите, как ваше растение начнет терять упругость. Листья его станут вялыми, стебель поникнет. 

А теперь полейте растение - буквально через десяток минут оно вновь приобретет прежний вид.  Оно как бы напитается, набухнет водою и снова станет крепким и упругим. Все равно как становиться упругим воздушный шарик, если его надуть. Давление воздуха распирает стенки воздушного шара - так же и тургорное давление "распирает" клетки растения. 

Теперь мы знаем достаточно, чтобы понять, как растение проходит сквозь асфальт. Мы даже можем сами смоделировать этот процесс. Для этого нам понадобится  простая и заостренная  с одного конца палки (достаточного большого диаметра - толстые ветки или что-то подобное) и кусок пенопласта.

Эксперимент 4. Клин.

Пусть кусок пенопласта будет для нас камнем, а палочки - это растения, которые хотят его пробить. Попросите ребенка сначала проткнуть пенопласт обычной тупой палкой. У него это или совсем не получится, или получится с большим трудом. А потом дайте ему заостренную на конце палку и попросите повторить опыт. Оказывается, так протыкать пенопласт значительно легче! Острый конец раздвигает частички пенопласта сначала совсем на чуть-чуть, делая в нем микротрещину. А чем дальше проходит палка, тем больше она распирает эту трещину, пока, наконец, не расколет ее совсем. В механике такой инструмент называется клин.

Вот так ведет себя и росток - находя в земле или камне "слабые места", он начинает давить на них, раздвигая их частицы сначала совсем немного. Но потом растение в этом месте становится толще, а трещина - шире. То есть росточек действует как клин.

Палка с заостренным клиновидным концом и кусок пенопласта

Проба проткнуть пенопласт тупым концом палки была неудачной.

Тогда как острый конец протыкает кусок пенопласта с легкостью.

Кстати, интересно, что клин известен человеку с далекой древности. Он был одним из первых механических приспособлений, придуманных людьми. Именно бронзовыми клиньями пользовались в Древнем Египте, чтобы откалывать от породы каменные блоки для строительства пирамид.

А еще с древности известен такой способ раскалывать камни деревянным клином - в щель камня вбивался клин и поливался водой. От этого дерево разбухало, и давление клина просто "разрывало" камень. Что нам это напоминает? Да, именно так раскалывает камни росток, пробивающийся из под земли!

Росток вишни, пробившийся сквозь бетон

Надеюсь, Анечке теперь стало понятно, как деревья взламывают асфальт ? :)

В следующем выпуске Клуба мы снова будем изучать растения.
В этот раз я отвечу на вопрос мамы Светланы и ее дочки Галины "Почему осенью деревья сбрасывают листья, а ягоды остаются висеть?"

Подписаться на новости Клуба можно прямо тут, заполнив форму рассылки.

После этого вам на почту будут приходить ссылки на новые выпуски "Клуба почемучек" и сообщения о розыгрышах призов.

Ваше имя: Ваш email:

Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Материалы по теме:

1. Роль осмоса для жизни на Земле (http://nezna.li/categories/biologiya/18174-v-chem-rol-osmosa-dlya-zhizni-na-zemle)
2. Техника добычи камня (http://piramidavorever.ru/kak-dobyvali-kamen/60-tehnika-dobychi-kamnja.html)

Другие занятия для детей по ботанике здесь:
Мини-книжечка про строение цветка для детей. Скачать

Рамка-определитель соцветий - скачать шаблон для распечатки
Детям про строение цветка. Наблюдения в микроскоп

Споровый портрет гриба

Гербарий-картина

Мини-коллекция семян

Опыты с растениями: Где верх, где низ?

Опыты с растениями: 5 секунд чуда

Опыты с растениями: подземные кладовые

Опыты с растениями: Солнце - это жизнь

Почему семена и ягоды на деревьях остаются висеть всю зиму?, 

Растения-компасы

Делаем цветочные часы

Для чего цветам колючки?

Как просыпаются деревья весной?

Ледяной гербарий

Лото из листьев

Гербарий

Баночка с семенами

Творческие игры с лепестками цветов.

Марафон "Травяные уроки". 8 занятий для детей о цветах и травах
Лэпбук "Листья": все о листьях для детей!