Экология растений и фотосинтез (стр. 2 )

Для повышения устойчивости соли Мора раствор должен быть сильно подкислен, поэтому можно к 40 г соли Мора доба­вить 10 мл концентрированной Н2SO4 и довести все дистиллиро­ванной водой до 500 мл.

Раствор взбалтывают до полного растворения соли, фильтруют через двойной складчатый фильтр, добавляют дистиллированную воду до метки, хорошо перемешивают. Раствор хранят в бутыли, изолированном от воздуха. Соль Мора очень быстро теряет титр, поэтому его проверяют перед каждым определением.

3. Раствор дифениламина.

0,5 г дифениламина растворяют в 100 мл Н2SO4, (пл. 1,84); к ра­створу постепенно, с большой осторожностью добавляют 20 мл ди­стиллированной воды.

4. Определение нормальности соли Мора. Нормальность раствора соли устанавливают и проверяют по 0,1 н раствору КМnO4. В коническую колбу емкостью 250 мл вли­вают 1 мл Н2SO4 (пл. 1,84), отмеряют бюреткой 10 мл соли Мора, прибавляют 50 мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н раство­ром КМnO4 на холоде до слабо-розовой окраски, исчезающей в те­чение
1 мин. Титрование повторяют три раза. Для приготовления КМnO4 используют фиксанал.

Нормальность раствора соли Мора N1 вычисляют по формуле:

N1=

где V1 – объем соли Мора;

V2 – объем КМnO4;

N2 – его нормальность.

Работа № 2. Определение накопления органического

ве­щества в биомассе растений и в почве

Органическое вещество образуется и накапливается на Земле неравномерно. Наибольшее его количество образуют тропические леса (70 % запасов углерода), чуть меньше – северные леса и наимень­шее количество – тундры и пустыни. В лесных экосистемах наи­большее количество органических веществ накапливается в древесине (от 90 до 99 % от сухой массы дерева), меньше – в листь­ях и коре. В почве в виде гумуса содержится от 1 до 15 % органичес­кого вещества, которое является тысячелетним хранителем энергии. Метод определения органического вещества в различных частях дерева заключается в сухом сжигании образца в муфельной печи, определении в нем золы и органической части (последняя рассчитывается в процентах к сухому образцу).

При сжигании растительного материала и почвы углерод, азот и водород улетучиваются в виде углекислого газа, воды и окислов азо­та. Оставшийся нелетучий остаток (зола) содержит элементы, на­зываемые зольными. Разница между массой всего сухого образца и зольным остатком составляет массу органического вещества.

Содержание золы и органического вещества у растений (% от сухого вещества) по (1976)
Травянистые растения	Древесные растения
Орган растения	% золы	% органич. вещества	орган растения	% золы	% органич. вещества
семена	3	97	стебель	3	97
стебель	4	96	древесина	1	99
корни	5	95	кора	7	93
листья	15	85	листья	11	89

Оборудование, реактивы, материалы

1) аналитические или точные технохимические весы; 2) муфель­ная печь; 3) тигельные щипцы; 4) электроплитка с закрытой спиралью; 5) фарфоровые тигли или испарительные чашки; 6) препаровальные иглы; 7) эксикатор; 8) спирт; 9) дистиллированная вода; 10) хлорис­тый кальций; 11) высушенная до абсолютно сухой массы стружка дре­весины, измельченная кора, листья, гумусированная почва.

Ход работы

Сухие и измельченные образцы древесины, коры, листьев, а так­же почвы (3 г и более), отобранные методом средней пробы, взве­шиваются до 0,01 г на кальке. Их помещают в прокаленные и взвешенные фарфоровые тигли или испарительные чашки (диаметром 5-7 см), подписанные 1 %-м раствором хлорного железа, ко­торое при нагревании буреет и при прокаливании не исчезает. Тигли с органическим веществом ставят на разогретую электроплитку в вытяжной шкаф и прогревают до обугливания и исчезновения чер­ного дыма. При этом при наличии большего количества раститель­ного материала возможно его дополнение из предварительно взвешенного образца.

Затем тигли ставят в муфельную печь при температуре 400-450 °С и сжигают еще 20-25 мин до того состояния, когда зола станет серо-белой. При более высокой температуре прокаливания могут быть существенные потери серы, фосфора, калия и натрия. Может также наблюдаться сплавление с кремниевой кислотой, что мешает пол­ному озолению. В этом случае прокаливание прекращают, охлаж­дают тигель и добавляют в него несколько капель горячей дистиллированной воды; подсушивают на плитке и продолжают про­каливание.

Возможны следующие варианты цвета золы: красно-бурый (при большом содержании в образце окислов железа), зеленоватый (в присутствии марганца), серо-белый.

При отсутствии муфельной печи сжигание можно проводить в учебных целях на электроплитке под тягой. Для создания более высоких температур надо оградить плитку железным ли­стом в виде бортика высотой 5-7 см от полотна плитки, а также при­крыть сверху куском асбеста. Сжигание проводится 30-40 мин. При сжигании необходимо периодическое помешивание материала пре­паровальной иглой. Сжигание также проводится до белой золы.

В случае медленного сжигания в охлажденные тигли наливает­ся небольшое количество спирта и поджигается. В золе не должно быть заметно черных частичек угля. В противном случае пробы об­рабатывают 1 мл дистиллированной воды, помешивают и повторя­ют прокаливание.

Схема записи результатов

Название части растения или почв	Масса, г	%
	абсолютно сухой навески с тиглем	тигля с золой	органическо­го вещества	органическо­го вещества	золы
	А	В	N	X	У
Древесина Листья Кора Почва (чернозем)

После того, как сжигание будет окончено, тигли охлаждают в эксикаторе с крышкой и взвешивают.

где X – процент органического вещества;

У – процент золы;

А – абсолютно сухая масса навески растительного материала или почвы с тиглем;

В – масса золы с тиглем;

N – масса органического вещества.

Каждый студент исследует какой-либо один объект, а затем все данные группы записываются в общую ведомость, вычерченную на доске.

Работа № 3. Определение расхода органического

веще­ства растениями при дыхании

Любое сообщество живых организмов на Земле характеризуется его продуктивностью и устойчивостью. Продуктивность определя­ется, в частности, как разность между накоплением и расходованием органического вещества при таких кардинальных процессах, как фотосинтез и дыхание. В первом процессе органическое вещество синтезируется из углекислого газа и воды с выделением кислорода, во втором – разлагается за счет окислительных процессов, проходя­щих в митохондриях клеток с поглощением кислорода. Разные рас­тения сильно различаются по соотношению этих процессов. Так, у С4 растений (кукуруза, сорго, сахарный тростник, мангровые деревья) наблюдается высокая интенсивность фотосинтеза при небольшом световом дыхании, что обеспечивает их высокую продуктивность по сравнению с С3 растениями (пшеница, рис).

Аэробное дыхание (с участием кислорода) – процесс обратный фотосинтезу. В этом процессе синтезированные в клетках органи­ческие вещества (сахароза, органические и жирные кислоты) раз­лагаются с высвобождением энергии:

С6Н12O6 + 6O2 ® 6СO2 + 6Н2O + энергия.

Все растения и животные получают энергию для поддержания своей жизнедеятельности с помощью дыхания.

Метод определения интенсивности дыхания у растений осно­ван на учете количества выделяемого растениями углекислого газа, который поглощается баритом:

Ва(ОН)2 + СO2 = ВаСO3 + Н2O.

Избыток барита, не прореагировавшего с СО2, оттитровывают соляной кислотой:

Ва(ОН)2 + 2HC1 = ВаС12 + Н2O.

Оборудование, реактивы, материалы

1) широкогорлые конические колбы емкостью 250 мл; 2) рези­новые пробки с просверленными отверстиями, в которые вставля­ется стеклянная трубка; в трубке протягивается тонкая проволока длиной 12-15 см; 3) весы технохимические; 4) разновесы; 5) черная светонепроницаемая бумага;
6) бюретки с раствором Ва(ОН)2 и пробкой сверху, в которую вставлена трубка с натронной известью; 7) 0,1 н раствор Ва(ОН)2; 8) 0,1 н раствор HCl; 9) 1 %-ый раствор фенолфталеина в капельнице; 10) зеленые листья, только что со­рванные в природной обстановке или листья комнатных растений.

Ход работы

58 г зеленых, только что сорванных листьев растений взвеши­вают с черешками на технохимических весах, черешки скрепляют одним концом проволоки, которую протягивают через отверстие пробки (рис. 1).

Предварительно рекомендуется провести пробную установку, опуская материал в колбу и закрывая колбу пробкой. Обратить вни­мание на то, чтобы пробка плотно закрывала колбу, пучок листьев распо­лагался в верхней части колбы и расстояние между баритом и пучком было достаточно велико. Все отверстия между колбой, пробкой и трубочкой реко­мендуется заделать пластилином, а в мес­те верхнего выхода проволоки из трубки изолировать систему кусочком фольги.

В опытные колбы наливается из бю­ретки по 10 мл 0,1 н раствора Ва(ОН)2, помещается материал и изолируется вы­шеуказанным способом. Контроль (без растений) ставится в
2-3-кратной по­вторности. Все колбы закрывают черной светонепроницаемой бумагой для ис­ключения фотосинтеза и идентичности всех колб, отмечается время начала опы­та, который длится 1 ч. Во время опыта следует периодически осторожно пока­чивать колбы, чтобы разрушить пленку ВаСО3, образующуюся на поверхности барита и препятствующую полноте по­глощения СО2.