7467

10

ЗАНЯТИЕ 2.

Тема: Водный режим растений.

Работа 1. Наблюдение транспирации листьями растения.

Цель работы: пронаблюдать испарение влаги листьями комнатного растения.

Оборудование: колба с пробкой на штативе или герметичный целлофановый пакет, пинцеты, скальпели, кюветы с водой.

Материалы и реактивы: любое комнатное растение в горшке.

Вода играет важную роль в жизни растения. Это растворитель для многих веществ, в водной среде протекает большинство реакций обмена веществ. Вода является средой, в которой происходит диффузия растворенных соединений по клеткам и тканям растения. Кроме того, вода поставляет электроны и протоны при фотосинтезе.

Вода является основным компонентом большинства растительных клеток и тканей. Содержание воды в растении является специфичным признаком и варьирует в зависимости от возраста, физиологического состояния и типа ткани. В большинстве тканей растений воды содержится до 80–95%. В то время как в некоторых сухих семенах уровень воды не превышает 10%.

Почти вся поглощаемая растением вода поступает в него через корни растения, лишь незначительная часть поглощается надземной частью. Водный обмен растений складывается из неразрывно связанных процессов: 1) поглощения воды, 2) ее передвижения по растению,

3) транспирации. Вода поступает в растения, главным образом, за счет осмотических сил, перемещаясь от участков с высоким водным

11

потенциалом почвы к участкам с более низким водным потенциалом корня. К клеткам надземной части растения вода доставляется благодаря восходящему току по ксилеме. Восходящий водный ток обуславливается работой верхнего (транспирация) и нижнего (корневое давление)

концевых двигателей. Некоторый вклад в транспорт воды по растению оказывают капиллярные силы, возникающие в тонких проводящих сосудах.

Ведущая роль в восходящем транспорте веществ от корня к надземным органам растения принадлежит транспирации – непрерывному испарению поглощаемой корнем воды с поверхности надземных органов растения. Основным органом транспирации растения являются листья.

Высшие наземные растения эволюционно приспособились контролировать потоки воды в соответствии со своими нуждами. Для этого растения используют устьица – специальные структурные образования, сформированные попарно клетками бобовидной формы.

Процесс испарения воды с поверхности листа носит название кутикулярной транспирации. Кутикулярная транспирация не регулируется растением, в связи с чем, эпидермис многих растений покрыт кутикулой,

предотвращающей избыточное испарение воды. Небольшое количество воды может испаряться с поверхности стеблей, цветоносов и т.д., такой вид транспирации называется перидермальной.

Ход работы: Берут комнатное растение в горшке. На один из его побегов аккуратно надевают колбу, закрепленную на штативе, или герметичный целлофановый пакет. На побеге закрепляют таким образом,

чтобы внутри колбы или пакета находилось несколько здоровых, зеленых листьев. Наблюдают спустя 5-6 часов выделение капелек воды на стенках колбы или пакета (рис. 5).

13

После одних-двух суток экспозиции взвешивание повторяют и по разности между первым и вторым взвешиванием определяют количество воды, испаренной листом данного растения за n часов, а затем за 1 час.

Для расчета интенсивности транспирации (мг испаренной воды за час на

1м2) нужно определить площадь листа: из бумаги вырезают квадрат 10 х 10 см, который взвешивают на весах, затем лист растения прикладывают к бумаге и обводят контуры. Лист вырезают из бумаги и взвешивают. По пропорции определяют его площадь.

Зарисовывают опыт и делают вывод.

Работа 3. Выделение растением капельно-жидкой воды (гуттация).

Цель работы: пронаблюдать выделение растением капельно-жидкой воды (гуттация).

Оборудование: пробирки с водой, пинцеты, скальпели.

Материалы и реактивы: побеги растений, масло.

В горшочки с почвой высевают зерна пшеницы, ржи или овса. Почву поливают водой. Горшочки ставят в теплое место и периодически поливают водой. Когда зерна прорастут, и ростки достигнут высоты несколько сантиметров, почву нужно полить и накрыть часть ростков сухим стаканом. Горшки с растениями ставят в тёплое место.

Воздух под стаканом постепенно насыщается водяными парами, как выделяемыми растениями, так и испаряющимися с поверхности почвы.

Когда насыщение воздуха водяными парами достигнет определённого предела, растения будут выделять воду не в парообразном, а в капельножидком состоянии. При благоприятных условиях уже через 10-15

минут удается наблюдать появление капелек на кончиках листьев.

Зарисовывают опыт в тетрадь и делают вывод.

14

ЗАНЯТИЕ 3.

Тема: Минеральное питание растений.

Работа № 1. Выращивание проросшей пшеницы в водной культуре на полной питательной среде или с исключением отдельных элементов питания.

Цель работы: познакомиться с одним из вегетационных методов исследования – водная культура. Показать значение для растений наличия или отсутствия важнейших элементов минерального питания.

Оборудование: 0,5-литровые стеклянные баночки с крышкой для водной культуры, лакмусовые бумажки, линейки.

Материалы и реактивы: проросшие ростки пшеницы или овса,

готовая полная питательная среда (NPK), готовые среды с исключением отдельных элементов питания (KP, KN, PK), вода.

Минеральное питание – это совокупность процессов поглощения,

передвижения и усвоения из окружающей среды химических элементов,

необходимых для жизнедеятельности растительного организма.

В растениях можно обнаружить почти все химические элементы периодической таблицы Д.И. Менделеева. При этом только 19 из них – H, C, O, N, K, Ca, Mg, P, S, Si, Cl, Fe, B, Mn, Na, Zn, Cu, Ni, Mo – необходимы для жизни. Элемент считается необходимым, если его отсутствие исключает нормальный жизненный цикл растения; его нельзя заменить другим химическим элементом; для данного элемента четко определены его физиологические функции.

16

Навески необходимых солей сделаны по таблице 2 и растворены в водопроводной воде, так как она тоже содержит следы минеральных элементов.

Таблица. Виды питательных сред и количество солей в них

Растворенные соли выливают в 3-х-литровую емкость и доводят содержимое до метки. Далее необходимо определить pH (кислотность)

полученного раствора. С помощью лакмусовой бумажки определяют pH

раствора, а по шкале Алямовского – его значение: pH раствора равно ___.

Для постановки эксперимента проросшие семена пшеницы помещают в 0,5-литровые емкости. Причем размещают семечко на крышечке емкости так, чтобы корни были обращены внутрь емкости в сторону питательной смеси, а семечко и листочек – наружу. Через отверстие с помощью воронки заливают в емкость питательную смесь, это же отверстие остается для продувания.

Емкость подписывают и ставят под освещение на 2 недели. В

течение этого времени проростки необходимо проверять и продувать, а

питательную смесь регулярно подливать.

17

ЗАНЯТИЕ 4.

Тема: Минеральное питание растений.

Работа № 2. Подсчет результатов выращивания проросшей пшеницы в водной культуре.

Цель работы: подвести итоги выращивания проросшей пшеницы в водной культуре. Показать значение наличия или отсутствия важнейших элементов минерального питания.

Оборудование: 0,5-литровые стеклянные баночки с крышкой для водной культуры, лакмусовые бумажки, линейки.

Материалы и реактивы: проросшие ростки пшеницы или овса;

готовая полная питательная среда (NPK), готовые среды с исключением отдельных элементов питания (KP, KN, PK), вода.

Ход работы: Берут подписанные баночки и вынимают выросшие растения. Сначала измеряют длину зеленой части по самому длинному листу, длину корневой системы по самому длинному корню. Можно взвесить наземную часть растения и корни. Определяют объем корней.

Для этого в сосуд с 40 мл чистой воды помещают все корни и замечают, на сколько поднялся уровень воды, – разница – это и есть объем корней.

Таблица. Результаты измерений

18

Далее замеряют все растения, полученные данные суммируют и делят на количество растений, то есть берут средние значения, которые заносят в таблицу.

По всем результатам делают выводы о значении минеральных элементов питания для проростков пшеницы или овса.

ЗАНЯТИЕ 5.

Тема: Устойчивость растений к неблагоприятным факторам

внешней среды.

Работа № 1. Защитное действие сахарозы на цитоплазму клеток корнеплода свеклы при отрицательных температурах.

Цель работы: пронаблюдать защитное действие сахарозы на цитоплазму клеток корнеплода свеклы под воздействием отрицательных температур.

Оборудование: стеклянные стаканчики, кюветы с водой, скальпели,

пинцеты, чашки Петри.

Материалы и реактивы: снег, раствор сахарозы разной концентрации, вода, кусочки корнеплода свеклы.

Растения часто подвергаются действию неблагоприятных факторов окружающей среды. К числу неблагоприятных факторов относятся:

экстремальные температуры, недостаток влаги в почве и воздухе (засуха),

почвенное засоление, недостаток кислорода, освещенность и другие.

Способность растений переносить охлаждение ниже 0оС называется морозоустойчивостью. Негативное действие отрицательных температур на

19

растительные организмы связано, в первую очередь, с образованием льда

вмежклетниках и клетках. При медленном замораживании лед образуется

вмежклетниках, и клетки после оттаивания, как правило, остаются живыми. При очень быстром замораживании свободная вода не успевает выйти из протопласта, и лед образуется внутри клетки (сначала в гиалоплазме, затем в клеточном соке), при этом клетка погибает вследствие механических повреждений протопласта кристаллами льда.

Вхолодное время года внеклеточное замерзание воды и связанное с ним обезвоживание способны успешно переносить морозостойкие растения, к числу которых относятся пшеница мягкая (Triticum aestivum

L.), ячмень обыкновенный (Hordeum vulgare L.), овес посевной (Avena sativa L.), горох посевной (Pisum sativum L.), свекла обыкновенная (Beta vulgaris L.), капуста огородная (Brassica oleracea L.), некоторые наземные и пресноводные водоросли, водоросли приливной зоны, многочисленные многолетние наземные сосудистые растения областей с холодной зимой и все мхи.

Устойчивость растений к действию отрицательных температур связана с синтезом в растительных клетках криопротекторов – белков,

углеводов, гликопротеидов, многоатомных спиртов, аминокислот и других веществ, которые могут предотвратить или резко замедлить рост кристаллов льда. Гидрофильные белки, моно- и олигосахариды,

обладающие криопротекторными свойствами, способны связывать значительные количества воды. Связанная таким образом вода уже не замерзает и не транспортируется из клетки.

Высокими протекторными свойствами в отношении действия отрицательных температур обладают растворимые сахара (сахароза,

рафиноза, фруктозиды, сорбит, маннит и др.), которые накапливаются в цитоплазме и клеточных стенках растений при действии низких