Использование цифровой лаборатории einsteintm для исследования устойчивости растений к стрессовым воздействиям

Использование цифровой лаборатории einstein^TMдля исследования устойчивости растений к стрессовым воздействиям

Н.Н. Лукаткина

МОУ «Средняя школа № 9», Саранск

В настоящее время растения в естественных условиях существования подвергаются целому комплексу воздействий различных неблагоприятных факторов среды – высоких и низких температур, засоления, засухи или переувлажнения, тяжелых металлов, ксенобиотиков и т.п. [1]. Особенно это выражено в условиях города. Изучение устойчивости растений к таким воздействиям необходимо как для комплексной оценки адаптивных способностей растений, так и для выяснения потенциальной повреждаемости используемых в озеленении видов.

Цифровые лабораторииeinstein^TM – новое поколение школьных естественно-научных лабораторий для проведения лабораторных работ, для демонстрации и исследований в курсах природоведения, биологии, химии, физики и др. Основой лаборатории einstein^TMявляется ряд новых устройств компании FourierEducation: беспроводные регистраторы данныхeinstein^TMLabMate^TMиeinstein^TMLabMate^TM+, планшетные регистраторы данных einstein^TMTablet^TMиeinstein^TMTablet^TM+. Устройства, в названии которых указан значок +, имеют встроенные датчики. Все устройства имеют по четыре порта для подключения внешних датчиков. При помощи кабелей-ветвителей количество одновременно используемых внешних датчиков можно увеличить до восьми. Регистраторы данных могут связываться с компьютером посредством USB-кабеля или по беспроводному каналу Bluetooth. Планшетные регистраторы данных используют операционную систему Android и программу для сбора и обработки экспериментальных данных MiLab. Кроме того, программа MiLab может использоваться с любым компьютером на базе Android или iOS [2].

Встроенные датчики, используемые в цифровой лаборатории, включают следующие виды и диапазоны измеряемых величин:

датчик освещенности: 0–600 лк, 0–6000 лк, 0–150клк;

датчик влажности: 0–100%;

датчик температуры: от -30 до +50ºС;

датчик ультрафиолетового излучения: 0–10 Вт/м², 0–200 Вт/м², длина волны от 290 до 390 нм;

датчик местоположения (GPS);

датчик давления: 20–400 кПа;

датчик громкости звука.

Кроме того, возможно подключения внешних датчиков, которые сопрягаемы с регистратором данной лаборатории. Внешние датчики, входящие в комплект лаборатории, имеют более широкие пределы измерений. Основные внешние датчики – температуры, давления газа, расстояния, силы, освещенности, УФ-излучения, уровня шума, тока, напряжения, магнитной индукции, углекислого газа, кислорода, рН, относительной влажности, и др. Эти датчики существенно расширяют возможности использования цифровой лаборатории для изучения самых разнообразных физико-химических процессов в природе и живом растении.

Посредством цифровой лаборатории einstein^TM возможно изучение различных физиологических процессов в растительных организмах, подвергающихся стрессовому воздействию – водообмена, фотосинтеза, дыхания, а также влияния абиотических и антропогенных факторов на общее состояние растений. Так, при изучении водообмена возможно количественное измерение скорости поглощения воды корневой системой и тока воды в побегах и листьях, потери воды в результате транспирации; при исследование различных аспектов фотосинтеза – измерение скорости фотосинтеза (по изменениям парциального давления или с помощью датчика содержания О₂), определение влияния освещенности и концентрации СО₂на скорость фотосинтеза; при изучении дыхания – количественное измерение интенсивности дыхания различных органов растений. Кроме того, возможно изучение состояния растений в городских условиях.

Программное обеспечение, входящее в состав цифровой лаборатории, позволяет быстро и без возможных погрешностей при пересчетах проводить регистрацию и отображение экспериментальных данных в режиме реального времени в виде графиков, таблиц или показаний табло различных измерительных приборов; осуществлять математический анализ полученных данных; экспортировать данные в CSV-файл.

Таким образом, использование цифровой лаборатории позволяет быстро, качественно и без дополнительных финансовых затрат проводить изучение воздействия абиотических и биотических стрессовых факторов на растения как в лабораторных условиях, так и в естественной среде произрастания. Это позволит вывести исследовательскую работу школьников на более высокий уровень.

Cписок использованных источников

1.Лукаткин А.С. Избранные главы экологической физиологии растений: учеб. пособие.– Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005.– 88 с.

2. Цифровые лаборатории einstein^TM. Лабораторные работы по биологии: Руководство для учителя.– М.: ИНТ.– 80 с.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/75146-ispolzovanie-cifrovoj-laboratorii-einsteintm-