Давайте выясним, как сосновые шишки реагируют на изменения температуры, чтобы защитить свои семена или выпустить их наружу.
Ключевые понятия: наука о планете, температура, запись данных, анализ данных
Автор: Меган Арнетт, доктор философии, Science Buddies
В зависимости от того, где вы живете, в холодные месяцы земля может быть покрыта снегом, льдом и, самое главное, сосновыми шишками! Некоторые из нас видят сосновые шишки зимой повсюду: в венках, на деревьях и в наших дворах. Но знаете ли вы, что сосновые шишки выполняют жизненно важную функцию? Они сохраняют семена сосны в целости и сохранности и защищают их от низких температур зимой.Чтобы защитить свои драгоценные семена, сосновые шишки могут плотно закрывать свои “чешуйки”, защищая от низких температур, ветра, льда и даже животных, которые могут съесть семена.
В этом упражнении мы понаблюдаем, как сосновые шишки реагируют на различные температуры, имитируя изменения погоды, и все это в условиях безопасности наших собственных кухонь. В качестве дополнительного бонуса, после этого занятия ваши сосновые шишки будут готовы к украшению вашего дома в качестве праздничного украшения или красивого напоминания о растениях этого сезона.
Справочная информация
Знаете ли вы, что сосновые шишки могут оставаться на соснах более 10 лет, прежде чем упасть на землю? В течение этого времени семена для новых сосен прорастают под чешуйками сосновых шишек. Чешуйки защищают семена от плохой погоды и от животных, которые могут их съесть. Однако в конечном итоге семена необходимо выпустить, чтобы из них выросли новые сосны.Чтобы у семян было больше шансов попасть в плодородную почву и прорасти в деревья, чешуйки сосновой шишки остаются плотно закрытыми, когда погода неблагоприятна для прорастания новых семян. Например, когда на улице очень холодно и сыро. Напротив, в жаркую и сухую погоду семенам будет легче найти хорошую почву и вырасти в деревья. В таких условиях чешуйки сосновой шишки раскрываются, позволяя семенам вырваться наружу и улететь в поисках новой почвы для роста новых деревьев.Как вы увидите сегодня, после того, как шишки падают с дерева, они все еще могут открываться и закрываться. В этом упражнении мы проверим условия, при которых шишки открываются и закрываются, и все это в тепле нашего собственного дома!
Материалы
- Сосновые шишки (не менее 3 штук)
- Печь
- Большая прозрачная стеклянная банка или миска, достаточно вместительная, чтобы вместить ~ 2 стакана воды
- Мерная лента
- Холодная вода (если добавить в воду лед, эффект будет более впечатляющим)
- Таймер
- Оловянная фольга
- Лист бумаги и карандаш/ручка
- Противень для выпечки
- Ложка или вилка
- Перманентный маркер
- Помощник для взрослых
Приготовление
- С помощью взрослого разогрейте разогрейте духовку до 120° по Цельсию (250° по Фаренгейту).
- Застелите противень фольгой.
- Наполните стеклянную банку холодной водой (добавьте несколько кусочков льда, если есть).
- Наклейте на шишки перманентным маркером. На первой напишите букву А. На второй шишке напишите В, а на третьей — С.
- Сделайте на бумаге три ряда. Обозначьте ряды А, В и С. Нарисуйте шесть столбиков. Обозначьте столбцы “Начальная длина”, “Начальная окружность”, “Длина холодной воды”, “Окружность холодной воды”, “Конечная длина” и “Конечная окружность».”
*Для всех измерений в этом упражнении используйте сантиметры (см)
Инструкции
- Измерьте длину каждой сосновой шишки. Для каждой сосновой шишки запишите ее длину в столбце “Начальная длина”.
- Измерьте окружность каждой сосновой шишки в самом широком месте. Для каждой шишки запишите длину окружности в столбце “Начальная длина окружности”.
- Опустите шишку А в холодную воду. Подержите шишку ложкой под водой. Подержите так две минуты. Что вы замечаете в сосновой шишке в воде? Она тонет или всплывает на поверхность? Как вы думаете, почему это так? Замечаете ли вы какие-либо изменения, когда сосновая шишка оказывается в холодной воде?
- Достаньте сосновую шишку из холодной воды.
- Измерьте длину сосновой шишки A. Запишите длину в столбик “Длина в холодной воде”.
- Измерьте окружность из сосновой шишки А в самом широком месте. Запишите длину окружности в графе “Длина окружности холодной воды”. Сравните длинуи окружность шишки А в каждом столбце. Изменилась ли длина или окружность шишки после того, как вы опустили ее в холодную воду? Если да, то какие изменения вы заметили? Стала ли она больше или меньше? Вы заметили какие-нибудь другие изменения в сосновой шишке? Она выглядит по-другому? Каким образом?
- Выложите сосновые шишки А и В на противень. С помощью взрослого поставьте противень в духовку, разогретую до 120° по Цельсию (250° по Фаренгейту).
- С помощью взрослого проверяйте шишки каждые 10 минут, чтобы убедиться, что они не подгорают. Меняются ли шишки каким-либо образом по мере того, как они нагреваются? Что вы замечаете в них, когда они становятся горячими?
- Через 45 минут и с помощью взрослого достаньте шишки из духовки. Дайте им остыть, пока вы не сможете удобно с ними обращаться.
- Измерьте длину шишек A, B и C. Для каждой шишки запишите длину в столбце “Конечная длина”.
- Измерьте окружность из сосновых шишек A, B и C в самом широком месте. Для каждой шишки запишите длину окружности в столбце “Конечная длина окружности”.
- Сравните длину и длину окружности шишек для каждого столбца. Если хотите, вы можете использовать математику для расчета изменений, используя несколько простых уравнений. Используйте те же уравнения, чтобы найти изменения в длине окружности, заменив длину на длину окружности:
Начальная длина сосновой шишки A – Длина сосновой шишки в холодной воде A = Изменение, вызванное холодной водой для сосновой шишки A
Конечная длина сосновой шишки A – Длина шишки в холодной воде A = Изменение, вызванное горячей духовкой для шишки A
Конечная длина шишки B – Начальная длина шишки B = Изменение, вызванное горячей духовкой для шишки B
Конечная длина шишки C – Начальная длина для Сосновая шишка C = Изменение, вызванное условиями контроля (воздух) для сосновой шишки C
- Используя собранные данные, определите, какая сосновая шишка имела наибольшее изменение по сравнению с первоначальной длиной и окружностью. Обратите внимание, какая шишка изменилась меньше всего. Как вы думаете, почему некоторые шишки изменились больше или меньше, чем другие? Заметили ли вы какие-либо другие изменения в сосновых шишках? Они выглядят по-другому? Каким образом?
Дополнительно: После того, как вынете шишки из духовки, попробуйте снова опустить их в холодную воду. Через несколько минут достаньте их и еще раз измерьте их длину и окружность. Как холодная вода влияет на размер и форму сосновых шишек?
Дополнительно: Попробуйте снизить температуру в духовке до 65° по Цельсию (150° по Фаренгейту) и проверьте, как это повлияет на размер и форму шишек. Получаются ли шишки крупнее, чем в духовке при температуре 120 градусов по Цельсию (250 градусов по Фаренгейту), или меньше? Как вы думаете, почему так происходит?
Дополнительно: Вынув шишки из духовки и отмерив их, положите их на ночь в морозилку. Когда вы достанете их утром, снова измерьте длину и окружность и сравните с окончательными измерениями. Шишки стали больше или меньше? Какие еще изменения вы заметили?
Наблюдения и результаты
В ходе выполнения задания вы наблюдали и записывали влияние различных температур и условий на размер и внешний вид сосновых шишек. При выполнении первой части упражнения вы, возможно, заметили, что, если поместить шишку А в холодную воду, ее окружность уменьшится. Это ожидаемый результат. В условиях холода и сырости чешуйки шишек плотно закрываются, образуя естественную оболочку, защищающую драгоценные семена внутри.
После того, как вынули шишки А и В из духовки, вы измерили все шишки, чтобы получить их окончательные размеры. Когда вы сравнивали окончательный размер шишки А с измерениями в холодной воде, вы должны были заметить, что окружность шишки А увеличилась после того, как она побывала в горячей духовке. Кроме того, когда вы сравнивали окончательные измерения с первоначальными для всех сосновых шишек, вы, возможно, заметили, что окружность сосновых шишек A и B увеличилась.
В каждом случае увеличение окружности шишек происходит из-за того, что чешуйки шишек раскрываются под воздействием тепла духовки. Шишки думают, что сегодня теплый летний день, и готовы выпустить свои семена!
Это упражнение предлагается вам в партнерстве с Science Buddies. Найдите оригинальное упражнение на веб-сайте Science Buddies.
