2280

В выводах проанализировать различие величин транспирации и испарения воды, учитывая при этом, что величину относительной интенсивности транспирации менее 0,5 принято считать низкой.

Работа 3 Определение водного дефицита растений

Объекты исследования: листья и семена различных древесных растений.

Оборудование и реактивы: аналитические весы, сушильный шкаф, бюксы, эксикаторы, щипцы, пробочные сверла, резиновые пластинки, кристаллизаторы, фильтровальная бумага.

Ход выполнения работы. Сверлом диаметром 6-8 мм делают 10-20 высечек листа, стараясь не попадать на крупные жилки. Диски взвешивают на торзионных весах, помещают на поверхность воды в закрытые чашки Петри и оставляют для насыщения ткани водой на 2 ч. Тургесцентные высечки из листьев просушивают снаружи фильтровальной бумагой и взвешивают. Для контроля диски вновь помещают в воду и через 30 мин взвешивание повторяют.

Если масса ткани не изменится, значит, она полностью насыщена водой. После определения массы ткани, полностью насыщенной водой, определяют массу абсолютно сухой ткани (порядок определения см. в работе 2). На основании полученных данных вычисляют величину водного дефицита (ВД) по формуле

ВД = А – В 100 %

11

где А – вес листа при полном насыщении, В – вес листа в обычном состоянии, С – вес абсолютно сухого листа.

Результаты обработать статистически. Полученные значения внести в таблицу.

Водный дефицит листьев древесных растений

По окончании расчётной части, сравнить полученные данные. Рассчитать, достоверны ли различия между сравниваемыми вариантами.

Работа 4 Определение водоудерживающей способности растений методом «завядания»

Объекты исследования: побеги различных древесных растений. Оборудование и реактивы: торзионные весы, разогретый парафин, ножницы.

12

Ход работы. Срезать побег с растения соответствующего варианта, покрыть место среза расплавленным парафином. Взвесить побег, записать вес и время взвешивания.

В соответствии с планом опыта провести взвешивания других побегов. Затем их раскладывают на столе, отмечая на подложенных листах бумаги вес и номер повторения. Повторно листья взвешивают через 30 мин, 60 мин, 90 мин и 120 мин.

Убыль в весе листа показывает абсолютное количество потерянной воды за интервал времени. По полученным данным вычисляют количество испаренной воды (ИВ) в процентах к первоначальному весу листа по формуле

ИВ = А – В 100 % ,

где А – вес побега сразу после его отделения от организма, В – вес побега через определённый промежуток времени.

Результаты обработать статистически. Полученные значения внести в таблицу.

Водоудерживающая способность растений

На графике изобразить динамику относительной водоотдачи вида (по средним показателям из 4-х повторностей). Средние значения рассчитать как в главе V. По оси OX отложить время экспозиции опыта, а по оси OY – водоудерживающую способность объектов.

13

По окончании расчётно-графической части, сравнить полученные данные и сделать вывод о существенности различий между сравниваемыми вариантами.

IV.Тема «Фотосинтез»

Работа 5 Определение интенсивности фотосинтеза по изменению содержания

углерода в листьях растений

Объекты исследования: листья древесных растений.

Оборудование и реактивы: конические колбы на 250 мл, бюретки; 0,4N раствор бихромата калия в разбавленной (1:1) серной кислоте; воронки; стеклянные капилляры; мерный цилиндр на 100 мл; 0,2N раствор соли Мора; дифениламин; 85%-ная ортофосфорная кислота; пробочное сверло диаметром 5-10 мм; электроплитка.

Ход выполнения работы. Количество образующихся ассимилятов напрямую связано с фотосинтетической активностью, поэтому по накоплению углерода в органических веществах судят об интенсивности фотосинтеза. Сущность метода сводится к следующему: из одной половинки листа высекают сверлом диски определенной площади и в них в расчете на 1 дм2 устанавливают исходное содержание углерода. После 2-3 часового пребывания растения на свету из оставшейся части листовых пластинок вновь берут такое же число дисков для вторичного определения углерода.

Количество накопленного углерода находят по разности между вторым и первым определением, а потом рассчитывают на единицу листовой поверхности в единицу времени.

Углерод органических веществ учитывают методом мокрого сжигания. Углерод окисляется 0,4N раствором бихромата калия в присутствии серной кислоты. Реакция протекает по уравнению

2К2Сг207 + 8Н2S04+ЗС = 2К2S04+2Сг2(S04)з + 8Н20+ЗС02.

Неизрасходованное количество бихромата калия устанавливают обратным титрованием 0,2N раствором соли Мора

14

K2Cr207 + 6FeS04 + 7H2S04 = Cr2(S04)3+3Fe(S04)3 +

+K2S04 + 7H20.

В качестве индикатора применяют дифениламин, который в восстановленной форме бесцветен, а при окислении переходит в дифенилбензидинвиолет сине-фиолетового цвета.

Бихромат калия окисляет дифениламин и смесь приобретает красно-бурую окраску. При титровании солью Мора шестивалентный хром восстанавливается в трехвалентный, в результате цвет раствора постепенно переходит в синий, а к концу титрования в сине-фиолетовый. Когда весь хром будет оттитрован, последующее добавление соли Мора вызовет переход окисленной формы индикатора в восстановленную (бесцветную); появляется зеленая окраска, которую придают раствору ионы трехвалентного хрома. Четкому переходу окраски раствора в зеленый цвет мешают ионы трехвалентного железа, которые связывают ортофосфорной кислотой.

Вырезают сверлом диски из листа определенного яруса общей площадью 3 см2 и помещают их в коническую колбу на 250 мл, куда заранее из бюретки наливают 10 мл 0,4N раствора К2Сг207. Колбу закрывают маленькой воронкой, служащей обратным холодильником, и ставят на электроплитку. Во избежание неравномерного кипения в колбу опускают несколько стеклянных капилляров. Раствор кипятят (слабо) точно 5 минут. Колбу охлаждают. Жидкость должна быть бурого цвета. Если окраска зеленоватая, то это указывает на недостаточное количество взятого бихромата калия. Тогда можно сжигание повторить с большим количеством бихромата или меньшим количествам высечек. Одновременно проводят контрольное определение (без растительного материала).

К охлажденному раствору приливают 150 мл дистиллированной воды, 3 мл 85%-ной ортофосфорной кислоты и 10 капель дифениламина, взбалтывают содержимое колбы и оттитровывают 0,2N раствором соли Мора. Внимательно следят за переходом бурой окраски в синею, и продолжают титровать до превращения ее в зеленую от одной капли раствора соли Мора.

Соль Мора сравнительно быстро изменяет титр, поэтому раствор нужно периодически проверять.

15

Интенсивность фотосинтеза

Количество миллиграммов углерода органического вещества, содержащегося в 1 дм2 листа, рассчитывают по формуле

С = (а – в) К 0,6 100

где а - количество мл соли Мора, израсходованное на титрование контрольного раствора; в - количество мл соли Мора, пошедшего на титрование опытного раствора; К - поправка к титру раствора соли Мора;

16

0,6 - миллиграммы углерода, соответствующие 1 мл точно 0,2N раствора соли Мора; S - площадь высечек, см2.

Результаты опыта записывают в таблицу, обработать статистически и сделать вывод.

Работа 6 Определение площади листьев и их удельной поверхностной плотности

Объекты исследования: листья древесных растений.

Оборудование и реактивы: торзионные весы, пробочные свёрла, ножницы, сушильныйшкаф.

Ход выполнения работы. Удельная поверхностная плотность листьев (УПП) рассчитывается путём деления сухого веса листьев (Всух) на их площадь (S)

УПП = Вc , мг/см2.

УПП характеризует ряд важных физиологических свойств растений. В частности светолюбие, теневыносливость, ксероморфность, галлосуккулентность и некоторые другие. Считается, что подавление фотосинтеза, снижение продуктивности ассимилирующих органов сопровождается снижением величины УПП.

Для определения сухого веса листьев переложить навеску растительного материала в бюксы, записав предварительно их номера. Бюксы поместить в сушильный шкаф при температуре 1050C на 5 ч. После этого открытые бюксы с навеской листьев или семян перенести в эксикатор для охлаждения.

Повторное взвешивание высушенного растительного материала следует проводить быстро, сразу после его извлечения из эксикатора.

Существует несколько способов определения площади листьев. В тех случаях, когда форма листовой пластинки имеет сложную конфигурацию или листья сильно рассечены, удобнее пользоваться весовым методом. При этом взвешивают сами листья и высечки определенной площади из них. Разделив вес 10 высечек (Вв) на их площадь (Sв), получаем удельную плотность (УП) 1 см2 живого листа

17

УП = Вв , мг/см2

Зная величину УП, можно найти площадь листьев делением их сухого веса (Всух) на УП

Sл = Вc , см2

Высечки листьев сушат в шкафу при температуре +105 °С в течение 5 часов.

Таким образом, определив сухой вес листьев и площадь, рассчитывают их удельную поверхностную плотность.

Работу проводят в четырёх повторностях по каждому варианту опыта. Результаты обрабатывают статистически и делают соответствующий вывод.

Лабораторная работа 7 Определениесодержанияхлорофиллавлистьях

Объекты исследования: свежие листья светолюбивых и теневыносливых древесных растений.

Оборудование и реактивы: 80% ацетон; СаСО3; кварцевый песок или толчёное стекло; весы; ножницы; ступка малого размера; колба Бунзена с пробкой, в которую вставлен стеклянный фильтр № 2 или № 3; насос Камовского; стеклянная палочка; мерная колба на 50 мл с пробкой; воронка; фотоэлектрический колориметр или спектрофотометр; калька; вазелин; салфетка.

Ход выполнения работы. Измельчить листья ножницами, отбросив черешки и крупные жилки, и отвесить на куске кальки 300— 500 мг.

Поместить навеску в ступку, добавить кварцевого песка или толченого стекла, и немного СаСО3, прилить 4— 5 мл 80% ацетона и тщательно растереть.

18

Смазать снизу носик ступки вазелином и слить вытяжку по палочке в воронку со стеклянным фильтром, вставленную в колбу Бунзена, не теряя ни одной капли. Отсосать жидкость насосом. Прилить в ступку еще немного ацетона, растереть, снова слить на фильтр и отсосать. Повторить эту операцию 2—3 раза, затем перенести растертую массу на фильтр.

Сполоснуть ступку 3 раза ацетоном, слить на материал в воронку, дать постоять несколько минут и отсосать. Промыть материал ацетоном до полного извлечения пигментов (растворитель, стекающий с фильтра, должен стать бесцветным).

Перелить вытяжку в мерную колбу на 50 мл и довести ацетоном до метки, споласкивая колбу Бунзена не менее трех раз небольшими порциями ацетона и сливая в ту же мерную колбу. Закрыть мерную колбу пробкой, тщательно перемешать (перевернуть 3 раза вверх дном и взболтать) 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 (ацетона), используя кюветы с расстоянием между гранями 10 мм. Для предотвращения испарения растворителя закрыть

бавить, отмерив в чистую сухую посуду определенные объемы вытяжки и ацетона; если же показание ФЭКа окажется ниже 0,08, необходимо выполнить всю работу сначала, взяв большую навеску.

калибровочному графику (рис. 1): найти на оси ординат соответствующую оптическую плотность, провести от нее горизонтальную линию и от точки пересечения с калибровочным графиком опустить перпендикуляр на ось абсцисс.

19

Рис. 1. Калибровочный график для определения хлорофилла

Вычислить процентное содержание хлорофилла в листьях.

Результаты анализов всех объектов, исследованных группой, записать в таблицу.

В выводах сопоставить содержание хлорофилла в разных объектах. При работе на спектрофотометре (кювета 10 мм) можно определить оптическую плотность ацетоновой вытяжки (D) при длине волны 652 HM и вычислить содержание суммы хлорофиллов а и b по формуле

Са+б = 30D652 (мг/л).

Более точно содержание отдельных пигментов можно установить с помощью трехволнового метода, определяя оптическую плотность вытяжки при 665, 649 и 440 HM (максимумы поглощения соответственно хлорофилла а, хлорофилла b и каротиноидов).

20