Рассмотрим этапы научного исследования на примере изучения дыхания органов растения.
Наблюдения за растениями показали, что они дышат (в ходе дыхания поглощается кислород и выделяется углекислый газ, а растение как и все живые организмы в итоге получают энергию, необходимую для жизнедеятельности). Остается выяснить, отвечают ли за дыхание определенные органы или каждый орган дышит.
Итак, мы можем сформулировать проблему исследования: какие органы растения дышат?
Следующий этап - выдвижение гипотез. Мы можем предположить, что у растения дышат только отдельные органы (семена, корни, стебли, листья) или дышит каждый орган.
Теперь, для того чтобы проверить, какие условия действительно необходимы для прорастания семян, разработаем и проведём эксперимент.
Возьмём три ёмкости из бесцветного прозрачного стекла, например бутылки. В одну из них поместим 30— 40 набухших, прорастающих семян гороха, фасоли или других растений. Сухие семена брать не следует. Они находятся в состоянии покоя, и поэтому все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхания, у них протекают очень слабо.
Во вторую бутылку положим корнеплоды моркови. Чтобы активизировать их клетки, перед опытом корнеплоды следует 2—3 дня подержать в воде.
В третью бутылку поместим свежесрезанные стебли растений с листьями. Плотно закроем бутылки пробками и поставим в тёмное тёплое место. На следующий день проверим, изменился ли состав воздуха в бутылках.
Опустим в каждую из бутылок зажжённую свечу, прикреплённую к проволоке.
Анализ и сравнение результатов эксперимента: Свечи гаснут, потому что в процессе дыхания органы растения поглотили кислород из воздуха, находящегося в бутылках, и выделили большое количество углекислого газа. В этом легко убедиться с известковой воды, которая мутнеет, взаимодействуя с углекислым газом.
Если вместо бутылок взять термос, хорошо сохраняющий тепло, то, опустив в него термометр, легко заметить повышение температуры. Это часть энергии при дыхании выделилась в виде тепла.
Проанализировав результаты эксперимента, мы придём к выводу, что каждый из изученных органов растения дышит.
1) Нужно взять комнатное растение с крупными листьями. Один его лист помещают в прозрачный полиэтиленовый пакет, который свободно пропускает воздух (сам лист срезать нельзя). Второй лист помещ. в такой же пакет, но только воздух, который будет попадать в этот пакет, предварительно пропускают через раствор щёлочи, поглощающий углекислый газ. Через несколько дней листья сезают и опускают каждый лист сначала в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт, пока листья не обесцветятся. Потом листья промывают и обрабатывают йодом. Обрабатыв. именно йодом, потому что от него сенеет крахмал. Тот лист, который был в пакете без углекислого газа не окрасился в синий цвет, значит в нём не было крахмала. Опыт показ., что растению для образов. органич. вещ-в необходим углекислый газ.
2) Нужно взять две большие стеклянные банки и опустить в них стаканы с водой, в которые поставлены веточки с листьями растения. Потомы мы должны наполнить банки углекислым газом и плотно их закрыть, чтобы не проникал воздух. Первую банку мы ставим на яркий свет, вторую мы ставим в темный шкаф.
Через сутки открываем банки и опускаем в них горящие лучинки. В первой банке лучинка не гаснет, а продолжает гореть. Значит, в этой банке появился кислород, который как мы уже знаем поддерживает горение. Листья растения поглотили значительную часть углекислого газа и выделили некоторое количество кислорода.
Опущенная во вторую банку горящая лучинка потухнет. Следовательно, в процессе фотосинтеза выделяется кислород.
3) 1. Преобразование световой энергии в химическую и образование первичного органического вещества, что делает возможным существование на Земле гетеротрофных организмов.
2. Поддержание постоянного газового состава атмосферы в результате поглощения углекислого газа и выделения кислорода (фотосинтез).