Экология растений и фотосинтез (стр. 3 )

Через один час приоткрыть пробку и извлечь из колб материал путем быстрого выдергивания проволоки с листьями. Не­медленно закрыть пробку, изолировав верх трубочки фольгой. Пе­ред титрованием добавить в каждую колбу по 2-3 капли фенолфта­леина: раствор окрашивается в малиновый цвет. Оттитровать свободный барит 0,1 н НСl. При этом первыми оттитровывают кон­трольные колбы. Вывести среднее, а затем оттитровать опытные кол­бы. Титровать растворы следует осторожно до обесцвечивания.

Результаты записать в таблицу (на доске и в тетради).

Иссле­дуемый объект

Иссле­дуемый объект	Навеска, г	Время	Продолжи­тельность опыта, мин	Интенсивность дыхания, мг СО2,г/ч
начало опыта	конец опыта

Интенсивность дыхания рассчитать по формуле:

мг СО2 /г/ч ,

где а – количество 0,1 и НСl, израсходованное на титрование кон­трольных колб, мл;

b – количество 0,1 и НСl, израсходованное на титрование опытной колбы, мл;

2,2 – количество СО2, соответствующее 1 мл 0,1 н НСl, мг;

р – навеска листьев, г;

t – продолжительность опыта, мин;

60 – коэффициент для перевода минут в час.

В выводах указать, какие растения из взятых дышат сильнее. Почему?

Разведение реактивов

0,1 н НCl. Используется фиксанал или берется 8,2 мл концент­риро­ванной НСl плотностью 1,19, доводится до 1 л дистиллирован­ной водой.

0,1 н Ва(ОН)2 • 8Н2О. Берется 15,77 г щелочи, растворяется в дистиллированной воде и доводится до 1 л.

Объем растворов можно уменьшить в зависимости от цели опы­тов. Растворы не рекомендуется готовить заранее.

Работа № 4. Определение устойчивости растений

к высоким температурам

Температура – один из основных экологических факторов на Зем­ле. Она меняется в широком диапазоне в зависимости от природных зон и конкретных условий (вулканическая деятельность, горячие ис­точники, выброс тепла энергетическими установками и др.). Разные типы растений по-раз­но­му относятся к этому фактору. Так, С4 расте­ния выдерживают более высокие температуры, чем С3 растения. В пределах последней группы также имеются большие различия.

Работа проводится с группой древесных растений различных видов, встречающихся в озеленительных посадках данной местнос­ти. Это дает возможность построить ряд древесных видов по степе­ни устойчивости к высоким температурам, выявить наиболее устойчивые из них, что очень важно для создания озеленительных зон предприятий, уличных посадок в районах с жарким летом. В связи с этим студентам дается задание принести по 5-6 свежих ли­стьев от различных древесных пород, обернув концы черешков в мокрую вату, фольгу, а все листья поместив в целлофан. В крайнем случае можно использовать комнатные растения.

Принцип метода предложен и основан на уста­нов­ле­нии порога повреждения живых клеток от экстремальных тем­ператур. Если подвергнуть листья действию высокой температуры, а затем погрузить в слабый раствор соляной кислоты, то повреж­денные и мертвые клетки побуреют вследствие свободного проник­новения в них кислоты, которая вызовет превращение хлорофилла в феофитин (бурого цвета), тогда как неповрежденные клетки оста­нутся зелеными. У растений, имеющих кислый клеточный сок, фе­офитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, т. к. при нарушении полупроницаемости тонопласта органические кислоты проникают из клеточного сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла.

Данную работу лучше проводить в первой половине вегетации, когда не наблюдается естественного разрушения хлорофилла у дре­весных пород.

Оборудование, реактивы, материалы

1) водяная баня; 2) термометр; 3) пинцет; 4) чашки Петри (5 шт.);
5) стакан с водой; 6) тонкая проволока; 7) карандаш по стеклу; 8) 0,2 н раствор соляной кислоты; 9) свежие листья древесных растений.

В период вынужденного покоя (февраль – апрель) их можно получить путем прогрева веток в теплой воде и дальнейшего распускания листь­ев в воде комнатной температуры. Можно также использовать набор листьев разных видов комнатных растений.

Ход работы

Перед занятием нагреть водяную баню до 40 °С, в самом нача­ле занятия погрузить в нее пучок из 5 одинаковых листьев иссле­дуемых растений, скрепив черешки проволочкой. Выдержать листья в воде в течение 30 мин, поддерживая температуру на уров­не 40 °С. Затем взять первую пробу: оторвать по одному листу каждого вида растений и поместить в чашку Петри с холодной водой. После охлаждения взять лист пинцетом и перенести в чаш­ку с соляной кислотой.

Поднять температуру в водяной бане до 50 °С и через 10 мин пос­ле этого извлечь из нее еще по одному листу, повторив операцию и перенеся охлажденный в воде лист в новую чашку Петри с HC1. Так постепенно довести температуру до 80 °С, беря пробы через каждые 10 мин при повышении температуры на 10 °С.

Через 20 мин после погружения листа в HC1 учесть степень по­вреждения по количеству бурых пятен. Результаты записать в таб­лицу, обозначив отсутствие побурения знаком «-», слабое побурение «+», побурение более 50 % площади листа «++» и сплошное побуре­ние << + + + ». Записать результаты по разным древесным растениям в общую таблицу на доске.

Объект	Степень повреждения листьев
	40 °С	50 °С	60 °С	70 °С	80 °С

Построить ряд термостойкости древесных пород или комнатных растений по степени убывания. Сделать соответствующие выводы.

Работа № 5. Определение температурного порога

коагуляции белков цитоплазмы клеток

разных ра­стений

Клетки разных растений имеют неодинаковую устойчивость к по­вышенным температурам. Цель работы: показать эту разницу на ряде древесных растений. При этом предлагаются два метода определения коагуляции белка цитоплазмы (по Вигорову, 1961 и Генкелю, 1971).

Определение по

Температура, при которой в течение 10 мин полностью коагули­руют белки цитоплазмы, считается условной границей жаростой­кости растений. Гибель клеток устанавливается по потере ими способности плазмолизировать.

Оборудование, реактивы, материалы

1) микроскоп; 2) стаканы химические большие (6 шт.); 3) пробир­ки (5 шт.); 4) большая колба; 5) электроплитка; 6) термометр; 7) ост­рая бритва; 8) препаровальная игла; 9) кисточка; 10) предметные и покровные стекла; 11) кусочки фильтровальной бумаги; 12) карандаш по стеклу; 13) 1 М раствор сахарозы;
14) 0,02 %-ый раствор «нейтрального красного»; 15) свежие листья разных древесных ра­стений, растущих во дворах (без влияния газов автотранспорта).

Ход работы

Острой бритвой приготовить по 12 срезов эпидермиса листьев разных древесных растений, поместить по два среза в пробирки, в которые налито небольшое количество водопроводной воды.

Нагреть в большой колбе воду. Смешивая горячую воду с хо­лодной, приготовить в шести химических стаканах водяные бани с температурой 48, 50, 52, 54, 56 и 58°С. Одеть на пробирку поясок из бумаги, где записать температуру. Погрузить одновременно в водя­ные бани пробирки со срезами, поддерживая установленную тем­пературу путем осторожного подливания в стаканы горячей воды. Через 10 мин извлечь срезы кисточкой из пробирок, перенести на предметные стекла, снабженные надписями. Если клетки не содер­жат пигмента, следует их окрасить, выдержав в растворе «нейтраль­ного красного» в течение 10-15 мин, затем отсосать раствор краски фильтровальной бумагой, нанести на срезы по капле 1М раствора сахарозы, закрыть покровными стеклами и через 15- 20 мин рассмотреть в микроскоп. Обозначить знаком « + » плазмолиз у клеток и зна­ком «-» его отсутствие. Наличие плазмолиза показывает, что клетки живые, отсутствие – мертвые.

Запись результатов

Название растения	Температура, 0 С
48	50	52	54	56	58

Построить ряд устойчивости разных растений по температур­ному порогу коагуляции цитоплазмы.

Определение по

Оборудование, реактивы, материалы

1) ступки с пестиками; 2) воронки; 3) вата; 4) центрифуга; 5) тер­мо-
с­той­кий стакан; 6) термометр; 7) битое стекло (мелкое); 8) листья разных древесных растений.

Ход работы

Взвесить 3-5 г листьев разных древесных растений. Расте­реть в ступке с 4 мл воды (в случае трудностей при растирании добавить битое стекло). При смыве ступки добавляют еще 6 мл воды. Отделить более крупные частицы разрушенной ткани фильтрованием через вату или центрифугированием. Можно применить стеклянный фильтр и насос. Поместить зеленый ра­створ в пробирку и, медленно нагревая жидкость в стакане с во­дой или бане, отметить температуру, при которой произойдет коагуляция белков, извлеченных из разрушенных клеток. Устано­вить ряд устойчивости разных видов древесных растений к высо­ким температурам.

Работа № 6. Определение устойчивости клеток

различных растений к обезвоживанию

В условиях жаркого сухого климата, а также городских экосис­тем явление обезвоживания органов (и, соответственно, клеток) у древесных растений встречается очень часто. Особенно это выра­жено на освещенных сторонах улиц, когда водообмен затруднен из-за малого проникновения в почву осадков, а полив не производится. Это явление выражается в потере тургора, колоколообразности ли­стьев, пожелтении, появлении некрозов.

Предлагаемая работа основана на свойствах серной кислоты обезвоживать клетки листа, что часто встречается в условиях ант­ропогенного загрязнения, когда попавший через устьица в растение сернистый газ превращается в протоплазме клетки в серную кисло­ту (весьма гигроскопичное вещество), вызывая потерю листом тургора, повреждение и гибель клеток.