Задание 28. Определение интенсивности фотосинтеза по накоплению углерода в листьях

Интенсивность фотосинтеза можно определять по различным параметрам - по поглощению углекислого газа, по выделению кислорода, по накоплению органического вещества в процессе фотоассимиляции. Методы последней группы наиболее просты, но требуют сложных приборов и могут быть использованы в лабораторных и полевых условиях.

Для определения органического вещества в листьях расте­ний по количеству содержащегося в них углерода был предложен метод Ф.З.Бородулиной, принцип которого разработан ранее И.В.Тюриным для учета углерода в почве. Он основан на окислении органического вещества раствором калия двухромовокислого в смеси с концентрированной серной кислотой (хромовой смесью). При взаимодействии с углеродом бихромат разрушается, реакция идет по следующему уравнению:

2K₂ Cr₂ О₇+8H₂SO₄+3С = 2К₂SO₄+2Cr₂(SO₄)₃+2H₂O+3CO₂.     (10)

Израсходованный на окисление углерода бихромат оттитровывается раствором соли Мора:

K₂Cr₇+6FeSO₄+7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃+3Fe₂(SO₄)₃+K₂S O₄+7H₂O.   (11)

Ход работы. Для опыта использовать растения герани, предварительно выдержанные в темноте в течение суток для обеднения ассимилятами. У таких "голодных" растений на свету можно наблюдать более интенсивный фотосинтез.

Из листа герани пробочным сверлом высечь 3-4 диска. Лучше это сделать на одной половинке листа. Высечки использовать для анализа на содержание в них углерода. Лист поместить черенком в воду, выставить на свет, выдержать 1-2 часа, снова высечь 3-4 диска и определить в них количество углерода. Высечки до и после световой экспозиции следует брать одним и тем же сверлом с известным диаметром. Зная диаметр сверла, можно определить площадь высечек, взятых для анализа ( πr²  умножить на число дисков). Фотосинтез определять в двух - трех биологических повторностях, для чего до и после освещения листа при определении углерода брать 2-3 пробы. Это можно сделать на одном листе или использовать разные листья.

Чтобы определить углерод, диски из листьев нужно поместить в конические колбы на 100 мл. Туда же с помощью бюретки со стеклянным краном налить точно 10 мл 0,4 N раствора бихромата калия. Так как хромовая смесь является сильнейшим окислителем, то работать с ней надо очень осторожно. Недопустимо отмеривать её пипеткой!

Колбы закрыть стеклянными воронками и поместить на электрическую плитку для ускорения реакции окисления органического вещества. Нагревание следует вести строго определенное время - 5 минут (по песочным часам). Отсчет времени начать с момента появления пузырьков углекислого газа около дисков. Нагревание должно быть умеренным. Нельзя допускать бурного кипения смеси и выделения паров из воронки. При перегреве смесь может разрушиться.

При 5-минутном слабом кипении высечки должны полностью раствориться, окислиться. Колбы снять с плитки и охладить. Воронки снаружи и изнутри ополоснугь небольшим количеством воды (около 10 мл). В колбу добавить 5-6 капель индикатора (фенилантраниловую кислоту) и оттитровать содержимое 0,2 N раствором соли Мора. В присутствии хромовой смеси фенилантраниловая кислота дает бурую окраску раствора. По мере добавления соли Мора содержимое колбы светлеет, приобретает грязно-сиреневую окраску, которая от одной капли соли Мора может резко перейти в изумрудно-зеленую. Это конец титрования, важно его не пропустить, так как последующее прибавление соли Мора никаких изменений окраски не вызовет.

Иногда при титровании индикатор разрушается, особенно если раствор недостаточно охлажден. Поэтому целесообразно в середине титрования добавить еще 1-2 капли фенилантраниловой кислоты.

Параллельно с опытным титрованием провести контрольное (без высечек), чтобы найти соотношение 0,4 N раствора хромовой смеси и 0,2 N раствора cоли Мора. Методика титрования та же самая. Количество углерода определить по формуле:

                                       (12),

где С- количество углерода, мг/дм²

а - количество мл соли Мора при контрольном титровании;

b - количество мл соли Мора при титровании опытного образца;

к - поправка к титру соли Мора (ее можно не учитывать, если всю работу проводить с одним и тем же раствором соли Мора и бихромата);

0,6 - коэффициент пересчета количества соли Мора на количество углерода: 1 мл 0,2 N раствора соли Мора соответствует 0,6 мг углерода;

S – площадь высечек, см².

Результаты оформить в виде таблицы (21).

Таблица 21.

Схема записи опыта

По окончании работы рассчитать интенсивность фотосинтеза и сделать вывод.

МОДУЛЬ 3.