Введение (стр. 14 )

Таким образом, из исследованных нами растений по временному критерию для школьного эксперимента с использованием метода всплывающих высечек приемлемы листья пеларгонии зональной. Схема проведенного эксперимента применима для детских опытов, которые позволяют показать школьнику, что каждый вид растения в одинаковых экологических условиях характеризуется индивидуальной интенсивностью фотосинтеза, генетически закрепленным признаком.

Повреждающее действие ультрафиолетовых лучей на растительные организмы показано многими исследованиями [16]. В связи с истончением озонового слоя, увеличением площади озоновых дыр, роль ультрафиолетового излучения как абиотического фактора многократно возрастает [12]. В этой связи иллюстрация негативного влияния ультрафиолета на уровень повреждения фотосинтетического аппарата для школьников весьма актуально.

Таблица 3 - Зависимость времени всплытия высечек листьев пеларгонии зональной от времени облучения ультрафиолетовыми лучами

Вариант	Время всплытия 50% высечек, мин
Контроль	10,0±2,0
Облучение ультрафиолетом 30 мин	36,0±5,0
Облучение ультрафиолетом 60 мин	48,0±3,0
Облучение ультрафиолетом 90 мин	80,0±12,0

Как видно из данных таблицы 3, облучение высечек ультрафиолетом уже в течение 30 минут приводило к существенному снижению интенсивности процесса фотосинтеза (время всплытия возросло в 3,5 раза). Дальнейшее увеличение экспозиции воздействия ультрафиолета ещё в большей степени ингибировало энергетический процесс (время всплытия высечек составило 48,0 и 80,0 минут). Различия между контрольным и опытными вариантами были достоверны – коэффициент достоверности между средними арифметическими составили 5,9; 5,0 и 5,8.

Рисунок 5 – Экспозиця вариантов экмперимента по определению интенсивности фотосинтеза после воздействия ультрафиолетовых лучей 7 мин

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами антропогенного происхождения представляет возрастающую опасность для биосферы [8]. Оценка действия тяжелых  металлов на процесс фотосинтеза также как и влияние ультрафиолетовых лучей с помощью эксперимента позволит обучающимся понять причину негативного влияния на окружающую среду. Данные исследования приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Влияние тяжелых металлов на время

Всплытия высечек листьев пеларгонии зональной

Вариант	Время всплытия 50% высечек, мин
H2O	10,0±3,0
CuSO4∙5 H2O – 0,1 мг/л	19,0±4,0
CuSO4∙5 H2O – 1 мг/л	27,0±3,0
CuSO4∙5 H2O – 10 мг/л	36,0±7,0
ZnSO4∙7 H2O – 0,2 мг/л	16,5±4,0
ZnSO4∙7 H2O – 2 мг/л	32,0±5,0
ZnSO4∙7 H2O – 20 мг/л	45,0±6,0

Как видно из данных таблицы 4, соли тяжелых металлов сульфата меди и сульфата цинка уже в концентрации 0,1 мг/л и 0,2 мг/л оказали негативное влияние на интенсивность фотосинтеза. Чем больше возрастала концентрация металлов, тем медленнее шел процесс фотосинтеза. Действительно, если всплытие высечек в концентрации 0,1 мг/л сульфата меди наблюдалось через 19,0 минут экспозиции, то для концентрации 1 мг/л потребовалось 27,0 минут. Так же и для раствора сульфата цинка в концентрации 0,2 мг/л всплытие 50% высечек наблюдалось через 16,5 минут, а в концентрации 2  мг/л потребовалось в два раза больше времени (32,0). В растворах сульфата меди и сульфата цинка в концентрации 10 мг/л и 20 мг/л соответственно фотосинтез шел еще медленнее  (50% высечек всплыли через 36,0 и 45,0 минут).

Скорость ферментативного процесса фотосинтеза, как и всех химических реакций, существенно зависит от такого экологического фактора, как температура. Согласно литературным данным для большинства сельскохозяйственных растений температурный оптимум фотосинтеза составляет 25о. А для растений, выходцев из южных регионов, температурный оптимум выше и составляет 30о [28]. Результаты исследования влияния температуры на интенсивность процесса фотосинтеза представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Зависимость времени всплытия высечек

листьев пеларгонии зональной от температуры воды

Температура, Со	Время всплытия 50% высечек, мин
10o	30,5±5,0
20o	32,5±3,0
30o	10,0±1,0
35о	20,8±4,0

При температуре 10о С пятьдесят процентов высечек всплывали через 30,5 минут. Примерно столько же времени потребовалось для всплытия высечек при температуре 20о С (различия между средними арифметическими этих вариантов были недостоверны, t=0,8). Быстрое всплывание высечек, в течение 10 минут наблюдалось при температуре 30о С. Результаты, полученные с помощью метода всплывающих высечек , убедительно иллюстрируют влияние экологического фактора температура на процесс фотосинтеза.

Рисунок 6 – Экспозиция эксперимента по определению зависимости фотосинтеза от температуры 15 минут

Источником энергии для фотосинтеза являются кванты света, поэтому освещённость – важный фактор, определяющий интенсивность этого процесса [8]. Потребность растений в различной интенсивности света позволила разделить растения на три основные экологические группы – гелиофиты, сциофиты и факультативные сциофиты.

Пеларгонию относят к гелиофитам, в комнатных условиях удаление от окна приводит к вытягиванию стеблей, листья теряют окраску, давшую видовое название – зональная.

Всплывающие высечки листа пеларгонии позволяют убедительно проиллюстрировать влияние интенсивность света на процесс фотосинтеза (таблица 6).

Таблица 6 - Зависимость интенсивности фотосинтеза от степени освещённости

Вариант	Время всплытия 50% высечек, мин
Непосредственно под источником света	9,5±2,0
10 см от источника света	16,0±4,0
20 см от источника света	31,0±5,0
30 см от источника света	49,5±6,0

В контрольном варианте (освещённость 14 тыс лк) высечки всплывали через 9,5 минут. Удаление от источника света приводило к увеличению времени всплывания высечек: в варианте с освещённостью 6 тыс лк – 16,9 минут; в варианте с освещённостью 2,5 тыс лк – 31,0 минут; в варианте освещенностью 1,5 тыс лк – 49, 5 минут.

С помощью всплывающих высечек оказалось возможным показать влияние природных регуляторов роста (фитогормонов) на интенсивность фотосинтеза. Согласно литературным данным на фотосинтез оказывает положительное действие опрыскивание молодых растений растворами гиббереллинов и цитокининов [4].

Мы использовали в эксперименте концентрации гибберелловой кислоты и 6-бензиламинопурина, для которых установлено фотосинтезактивирующее действие на сельскохозяйственные растения (ячмень, кормовые бобы, табак) [6].

Опыт с регуляторами роста на листьях пеларгонии зональной показал неоднозначные результаты (таблица 7).

Цитокинин 6-бензиламинопурин тормозил фотосинтетический процесс, а применение гибберелловой кислоты не оказало действия на фотосинтез.

Таблица 7 - Зависимость времени всплытия высечек от концентрации различных регуляторов роста

Вариант	Время всплытия 50 % высечек, мин
Контроль (вода)	9,5±2,0
Гибберелловая кислота (10мг)	7,5±3,0
6-бензиламинопурин (0,1мг)	28,0±5,0

Причины таких результатов могут быть две. Хорошо известно, что влияние экзогенных фитогормонов существенно зависит от применяемой концентрации (используемые нами могли быть не оптимальными для пеларгонии зональной). Кроме того, имеющиеся в литературе данные получены через несколько суток после обработки растений регуляторами ростами. В нашем же опыте фитогормоны вводились в лист инфильтрацией и сразу же определялась интенсивность фотосинтеза. Изменение интенсивности процесса могло произойти только в случае влияния фитогормонов на уровне непосредственного действия на мембраны хлоропластов. Вне зависимости от того, полученные результаты показали возможность использования метода всплывающих высечек для оценки влияния регуляторов роста на процесс фотосинтеза в короткие промежутки времени.

Рисунок 7 – Экспозиция эксперимента по определению влияния на интенсивность фотосинтеза гормонов роста 26 мин

Проведенные исследования показали, что методика оценки интенсивности фотосинтеза обладает такими достоинствами, как высокая наглядность, техническая безопасность, доступность, небольшие временные затраты, воспроизводимость, возможность иллюстрации зависимости интенсивности фотосинтеза от напряженности экологических факторов, температуры, степени освещённости, ультрафиолетовых лучей, тяжёлых металлов и регуляторов роста.

Метод всплывающих высечек позволяет показать влияние и внутренних факторов таких, как возраст листа, содержание хлорофилла ( пестролистных растений), видовой специфичности. В этой связи метод всплывающих высечек может быть рекомендован для использования как на уроке, так и во внеурочной деятельности.