Тема «Водный режим растений»

Практическая работа № 1.
Определение интенсивности транспирации
по уменьшению массы срезанных листьев

Материалы и оборудование: 1)комнатные растения (пеларгония, примула и др.); 2) торзионные весы; 3) технические весы с разновесом;
4) ножницы; 5) скальпель; 6) крышка чашки Петри; 7) нитки; 8) миллиметровая бумага; 9) фильтровальная бумага.

Транспирация — процесс испарения воды надземными частями растений. Интенсивность транспирации — это количество воды, испаренной
в единицу времени единицей листовой поверхности. Отношение интенсивности транспирации к интенсивности эвапорации (испарения со свободной водной поверхности) при тех же условиях называется относительной транспирацией; этот показатель характеризует способность растений регулировать транспирацию и выражается в виде десятичной дроби.

Наиболее простой и достаточно точный метод учета транспирации — метод быстрого взвешивания, предложенный Л. А. Ивановым: побег или отдельный лист срезают и дважды взвешивают с интервалом не более
5 мин, так как при более длительной экспозиции может начаться завядание листьев, снижающее транспирацию. Установленное этим методом уменьшение массы листьев соответствует количеству испаренной воды (увеличением массы в процессе фотосинтеза можно пренебречь, поскольку интенсивность фотосинтеза во много раз меньше интенсивности транспирации).

Ход работы

Установить торзионные весы в вертикальное положение (по уровню)
и проверить их нулевую точку, после чего закрыть арретир и снять с крючка корзиночку. Срезать лист с небольшим отрезком черешка, немедленно подвесить его к крючку весов при помощи нитки с петлей на конце (привязав другой конец за черешок), быстро взвесить и записать время уравновешивания весов. Через 3—4 мин сделать второе взвешивание, также отметив время. Если испарение идет слабо, можно увеличить экспозицию до 5 мин. Закрыть арретир и снять лист с крючка.

Для определения поверхности листа взвесить на технических весах квадрат миллиметровой бумаги известной площади (например, 100 см²), наложить на этот квадрат исследуемый лист, тщательно обвести карандашом листовую пластинку, вырезать и взвесить полученную бумажную фигуру. Площадь листа вычислить по пропорции a / b – c / s,где а — масса квадрата, b — масса бумажной фигуры, с — площадь квадрата, s — площадь листа.

Одновременно определить при тех же условиях интенсивность эвапорации (свободного испарения). Для этого взвесить чашку, наполненную почти до краев водой комнатной температуры (наружная поверхность чашки должна быть совершенно сухой), и через любое время, например через 30 мин, сделать второе взвешивание. Определить испаряющую поверхность, измерив внутренний диаметр чашки. Результаты записать
в таблицу, указав вид исследованного растения:

Интенсивность транспирации I_T(г/м² ∙ ч) вычислить по формуле

I_T = п ·10 000 · 60/(s ∙ t),

где п — количество испарившейся воды, г; s — площадь, см²; t — экспозиция, мин; 10 000 — коэффициент перевода см² в м²; 60 — коэффициент перевода минут в часы.

Вычислить интенсивность эвапорации (1_Е) по той же формуле. Найти относительную транспирацию 1 _T /1 _E.

Практическая работа № 2.
Определение водопроводимости древесины

Материалы и оборудование: 1)облиственные побеги лиственных древесных растений (липа, тополь, береза и т. д.) и хвойных (сосна, ель); 2) раствор эозина 30 мг/л; 3) банки емкостью 1 л с пробками иэтикетками (2 шт.); 4) мерный цилиндр; 5) кристаллизатор; 6) чашка с парафином;
7) скальпель; 8) электроплитка; 9) пробочные сверла; 9) лупа; 10) миллиметровая линейка; 11) кипяченая охлажденная вода.

Вода и растворенные в ней вещества передвигаются от корней к испаряющей поверхности листьев (восходящий ток) по древесине, основными элементами которой являются сильно вытянутые в продольном направлении мертвые одревесневшие клетки. У голосеменных они представлены трахеидами длиной 1—5 мм. Покрытосеменные, кроме того, имеют сосуды, длина которых составляет от 10 см до нескольких метров.

Водопроводимостью называют количество миллилитров воды, прошедшей через единицу поперечного сечения водопроводящих элементов древесины, в единицу времени (час или сутки). У молодых стеблей воду проводят все сосуды и трахеиды, тогда как в многолетних стеблях древесных растений внутренние годичные кольца древесины водопроводимость теряют.

Ход работы

Взять два побега: один лиственной, другой — хвойной породы (диаметр стебля должен быть около 1 см), очистить нижние части стеблей от листьев и закрепить побеги в отверстиях пробок. Обновить срезы стеблей под водой и вставить в банки с точно отмеренным объемом воды, подкрашенной эозином.

Записать объем налитой жидкости и время начала опыта на этикетке. Залить пробки расплавленным парафином. Поставить банки с побегами
в хорошо освещенное место.

Через 1 неделю вынуть из банок пробки с побегами и измерить мерным цилиндром объем оставшейся воды. Вычислить количество поглощенной побегами воды (т). Для определения площади поперечного сечения древесины сделать поперечный срез участка стебля, который был расположен немного выше уровня воды в банке, и, пользуясь лупой, измерить радиус ( R ) древесины и сердцевины (от центра стебля до камбия) и неокрашенной средней части стебля (r), представленной сердцевиной. Вычислить площадь поперечного сечения древесины (S) по формуле
S = n – ( R ² – r ²). Результаты записать в таблицу.

Рассчитать водопроводимость древесины ( W ) по формуле

W = m ∙100/S – T.

В выводах сопоставить водопроводимость древесины разных растений и объяснить причины различий.

Тема «Фотосинтез»

Практическая работа № 1.
Определение содержания хлорофилла в листьях

Материалы и оборудование:1) свежие листья различных растений; 2) ацетон; 3) CaCO₃; 4) кварцевый песок или толченое стекло; 5) весы;
6) ножницы; 7) ступка малого размера; 8) колба Бунзена с пробкой, в которую вставлен стеклянный фильтр № 2 или 3; 9) насос Камовского;
10) стеклянная палочка; 11) мерная колба на 25—50 мл с пробкой;
12) фотоэлектрический колориметр (ФЭК); 13) калька; 14) вазелин;
15) салфетка.

Содержание хлорофилла в листьях зависит от условий освещения
и минерального питания, возраста листьев и ряда других внешних и внутренних факторов. При точных определениях сначала выделяют хлорофилл хроматографическим методом или путем его омыления. При сравнительных исследованиях можно определить содержание хлорофилла
в спиртовой или ацетоновой вытяжке без предварительного разделения пигментов.

Известно, что хлорофиллы имеют максимум поглощения в красной части спектра, тогда как сопутствующие им пигменты не поглощают длинноволновые лучи. Поэтому при работе на ФЭКе с использованием красного светофильтра или на спектрофотометре можно достаточно точно определить содержание хлорофиллов, не отделяя их от каротиноидов.

Во избежание потерь хлорофилла все операции необходимо проводить быстро, в затененном помещении, желательно на холоде.

Ход работы

Измельчить листья ножницами, отбросив черешки и крупные жилки,
и отвесить на куске кальки 300—500 мг. Поместить навеску в ступку, добавить толченого стекла и немного СаСО₃, прилить 4—5 мл 96 % спирта (80%-го ацетона) и тщательно растереть. Смазать снизу носик ступки вазелином и слить вытяжку по палочке в воронку с фильтром, вставленным
в колбу на 25 или 50 мл. Прилить в ступку еще немного спирта (ацетона), растереть, снова профильтровать. Повторить эту операцию 2—3 раза, т. е. добиться полного извлечения пигментов. Довести спиртом (ацетоном) объем вытяжки до метки на колбе. Закрыть колбу пробкой, тщательно перемешать и хранить до определения в темноте на холоде.

Определить концентрацию хлорофилла на ФЭКе. Для этого за 20 мин до определения включить ФЭК, установить гальванометр на нулевое деление, поставить красный светофильтр, открыть шторки (предварительное освещение фотоэлементов необходимо потому, что в первые минуты после включения ФЭК дает неустойчивые показания). Определить оптическую плотность раствора относительно чистого растворителя (спирт, ацетон), используя кюветы с расстоянием между гранями 10 мм.

Надежные результаты получаются при показаниях ФЭКа от 0,1 до 0,4. Если оптическая плотность более 0,5, то вытяжку следует разбавить, отмерив в чистую сухую посуду определенные объемы вытяжки и растворителя (спирт, ацетон); если же показание ФЭКа окажется ниже 0,08,
необходимо выполнить всю работу сначала, взяв большую навеску.

Повторить измерение и из полученных отсчетов взять среднее арифметическое. Определить концентрацию вытяжки по калибровочному графику: найти на оси ординат соответствующую оптическую плотность, провести от нее горизонтальную линию и от точки пересечения с калибровочным графиком опустить перпендикуляр на ось абсцисс. Для построения калибровочного графика готовят серию стандартных растворов хлорофилла возрастающей концентрации и находят оптическую плотность каждого из них. Затем строят график: на оси абсцисс откладывают значения концентрации, а на оси ординат — соответствующие им значения оптической плотности. Точки пересечения соединяют и получают калибровочный график.

Стандартные растворы для калибровочного графика готовят в мерных колбах на 25(50) мл; концентрацию исходного раствора хлорофилла обычно определяют на спектрофотометре по формуле (для 96%-го раствора этанола: Схл. а + Схл. б = 6,10D₆₆₅ + 20,04D₆₄₉ = 25,lD₆₅₄). В качестве стандартного раствора можно использовать также раствор Гетри (для приготовления раствора Гетри в мерную колбу на 100 мл наливают 28,5 мл 1%-го раствора CuS0₄×5H₂0, 50 мл 2%-го раствора К₂Сг₂O₇ и 10 мл 2 н раствора NH₄OH; доливают дистиллированной водой до метки и тщательно взбалтывают; при правильном приготовлении концентрация раствора Гетри соответствует 85 мг/л).

Вычислить процентное содержание хлорофилла в листьях. Результаты анализов всех объектов, исследованных группой, записать в таблицу.

В выводах сопоставить содержание хлорофилла в разных объектах.