3079

УДК 581.1

Попова, В. Т. Физиология растений [ Текст ] : методические указания для самостоятельной работы студентов заочного обучения специальностей

260400 (250201) − Лесное хозяйство, 260500 (250203) − Садово-парковое и ландшафтное строительство / В. Т. Попова, Н. М. Попова ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». − Воронеж, 2007. − 35 с.

Методические указания разработаны на кафедре ботаники и физиологии растений ГОУ ВПО «ВГЛТА» в соответствии с рабочей программой дисциплины Физиология растений.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Рецензент профессор кафедры физиологии и биохимии растений ВГУ В.Н. Попов

3

Учебный план подготовки инженеров лесного хозяйства и садовопаркового и ландшафтного строительства предусматривает изучение ряда специальных дисциплин, таких как дендрология, лесоводство, лесные культуры, селекция древесных пород, лесная таксация и др. Биологической основой этих наук является физиология растений, изучаемая студентами на первом курсе.

По физиологии растений одна лабораторная сессия – зимой. В сессию выполняются две контрольные работы, включающие 1-9 темы программы. Выполнение всего объема лабораторных работ, успешная сдача двух контрольных работ является условием допуска к сдаче зачета. Зачет студенты сдают в зимнюю сессию. Сдача зачета необходима для допуска к экзамену.

Для изучения курса рекомендуется следующая литература:

Библиографический список

Основная литература

1.Веретенников, А. В. Физиология растений [Текст] : учебник / А. В. Веретенников. − 2-е изд., перераб. ; Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2002. − 272 с.

Попова, В. Т. Физиология растений [Текст] : методические

указания к лабораторным работам для студентов II курса лесохозяйственного факультета, обучающихся по специальностям 260400 (250201) − Лесное хозяйство, 260500 (250203) − Садово-парковое и ландшафтное строительство. / В. Т. Попова, О. М. Корчагин ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». − Воронеж, 2007. − Часть 1. − 30 с.

2.Корчагин, О. М. Физиология растений [Текст] : методические указания к лабораторным работам для студентов II курса лесохозяйственного факультета, обучающихся по специальностям

260400 (250201) − Лесное хозяйство, 260500 (250203) − Садово-

парковое и ландшафтное строительство / О. М. Корчагин, В. Т. Попова ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». − Воронеж, 2007. − Часть 2. − 30 с.

3.Попова, В. Т. Физиология растений. Энергетический обмен. Фотосинтез [ Текст ] : тексты лекций / В. Т. Попова. – Воронеж, 2006. – 32 с.

4

Дополнительная литература

1.Алдохина, Т. В. Размножение растений [ Текст ] / Т. В. Алдохина.

− М. : Мир книги, 2006. − 240 с.

2.Полевой, В. В. Физиология роста и развития растений [ Текст ] : учеб. пособие / В. В. Полевой, Т. С. Саламатова ; ЛГУ. − Л. : Издво Ленингр. ун-та, 1991. − 238 с.

3.Современные проблемы биомеханики [ Текст ] / под ред. Л. В. Белоусова, А. Л. Штейна. − М. : Изд-во МГУ, 2000. − 412 с.

ОБЩЕМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Изучать курс физиологии растений с основами биохимии рекомендуется

вследующей последовательности:

1.Познакомиться с программными вопросами по данной теме (рабочая программа помещена в конце данного издания).

2.Прочитать материал, относящийся к этой теме, в учебнике и учебных пособиях.

При первом знакомстве не следует увлекаться деталями механизмов физиологических процессов, запоминанием сложных биохимических реакций и терминов. Основная задача на данном этапе состоит в том, чтобы понять сущность изучаемого процесса и явления. В случае если они не прояснятся и при чтении дополнительных источников, следует обратиться за письменной консультацией к преподавателю или получить разъяснения во время очной сессии.

3.После получения общего представления о сущности того или иного процесса, необходимо перейти к детальному изучению материала рассматриваемой темы. В рабочую тетрадь рекомендуем заносить схемы реакций, механизмы физиологических процессов, сложные термины и формулировки основных законов жизнедеятельности растений.

Рекомендуется обязательное посещение лекций, тем более что курс небольшой – 14 часов. Лектор знакомит слушателей с наиболее сложными вопросами данного курса, указывает на связь физиологии растении с интересами лесного и садово-паркового хозяйства. После лекции рекомендуется прочитать подготовленный конспект, подчеркнуть основные определения и формулировки, сущность процессов жизнедеятельности, что способствует значительно лучшему закреплению прослушанного.

Активно следует работать и на практических занятиях, ибо наряду с выполнением лабораторных работ преподаватель обязательно останавливается на теории вопроса, целях, задачах и методах каждого из них.

Вконце отдельного занятия формулируются заключения и выводы, подкрепляющие программные вопросы курса.

Предлагаемые контрольные вопросы по физиологии и биохимии растений значительно облегчат самостоятельное изучение курса физиологии растений студентами заочного обучения специальностей 260400 (250201) − Лесное хозяйство, 260500 (250203) − Садово-парковое и ландшафтное строительство

5

Они включают около четырехсот вопросов, примеров и задач, охватывающих все основные разделы курса, введение и его программу, содержат материал для индивидуальных контрольных заданий

Изучив материал по учебникам и учебным пособиям, проверьте свои знания по всем вопросам данного издания, а затем приступайте к составлению письменных ответов на вопросы , указанные в индивидуальном задании.

Ответы на поставленные вопросы должны быть краткими, но полно освещающими их суть, и изложены своими словами. Формальное переписывание с книги не зачитывается.

Приятное впечатление производят работы, в которых ответы иллюстрируются схемами, рисунками, диаграммами и графиками.

Ход решения задач необходимо приводить полностью, не ограничиваясь лишь конечным результатом.

Контрольные работы должны быть хорошо оформлены, написаны разборчиво, в тетради оставляются чистые поля для замечаний преподавателя. Ответы на вопросы и решения задач приводятся в порядке,

предусмотренные учебным графиком, и обязательно до начала сессии.

года, а устные - в дни консультаций (вторая и третья субботы каждого месяца). Для получения исчерпывающего ответа в письме вопрос должен быть сформулирован конкретно и точно.

К экзамену допускаются только те студенты, которые полностью выполнили оба задания, прошли лабораторный практикум и сдали зачет. Студент, сдающий экзамен, должен предъявить экзаменатору зачтенные контрольные задания с рецензиями.

6

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 Первое контрольное задание охватывает следующие разделы

программы: введение, физиология растительной клетки, водный режим растений, фотосинтез, дыхание растений.

Для решения задач, в которых требуется определить осмотическое давление, следует использовать уравнение ВантГоффа

P=RTCI,

где Р - осмотическое давление, атм;

R - универсальная газовая постоянная, равная 0,0821;

Т- абсолютная температура (273° + t оС );

С- молярная концентрация раствора;

I - изотонический коэффициент, показывающий отношение числа частиц в растворе к исходному числу молекул (у неэлектролитов этот коэффициент равен 1)

При определении осмотического давления клеточного сока криоскопическим методом следует сначала определить, какой концентрации неэлектролита эквивалентен исследуемый сок, исходя из того, что молекулярный раствор имеет точку замерзания – 1,86оС. Зная температуру замерзания исследуемого сока, вычисляют эквивалентную ему молярную концентрацию по формуле:

С= 1,86t

азатем полученную величину подставляют в уравнение Вант – Гоффа. Для определения осмотических показателей клетки необходимо

вспомнить формулу:

S=P-T

где S – сосущая сила клетки;

P – осмотическое давление клеточного сока; T – тургорное давление.

При рассмотрении водообмена между клеткой и окружающим ее раствором, а также между соседними клетками (вопросы 57-69), необходимо иметь в виду, что перемещение воды осуществляется в сторону большей сосущей силы , независимо от абсолютной величины осмотического давления. При этом следует подчеркнуть, что сосущая сила внешнего раствора численно равна его осмотическому давлению, а сосущая сила клетки представляет собой разность осмотического и тургорного давлений.

В тему «Водный режим растений» включены задачи на определение ряда показателей водообмена. Водный баланс - это разность между количеством поглощенной и испаренной воды растением за одно и то же время. Водный дефицит растения

7

d = cc −−ba 100%

где с - масса растения при полном насыщении водой; а - масса растения в данный момент; b - абсолютно сухая масса растения.

Коэффициент завядания - содержание воды в почве в момент устойчивого завядания растения, выраженное в % к абсолютно сухой массе почвы.

Интенсивность транспирации

где n - количество испаренной воды, г; t - время учета транспирации, мин;

S - площадь листьев, см2 .

Относительная транспирация (I/Е) - отношение интенсивности транспирации к интенсивности испарения с открытой водной поверхности при тех же условиях.

Экономность транспирации

Эк = nt××100m % ,

где n - количество испаренной воды, г; t - время, час; m - содержание воды в растении, г.

При изучении процесса фотосинтеза следует обратить особое внимание на роль хлорофилла в превращении световой энергии в химическую и на значение воды, являющейся донором электронов и водорода для образования НАДФН2 . Для вычисления интенсивности фотосинтеза следует использовать формулу

f = S n×t ,

где n - количество поглощенного С02 или выделенного О2, или образованного органического вещества (в зависимости от метода определения фотосинтеза);

S - площадь листьев; t - экспозиция.

Следует обратить особое внимание на соотношение между процессами фотосинтеза и дыхания, поскольку от этого соотношения зависит накопление органической массы, а нередко – и возможность самого существования растений, что тесно связано с такими важными лесоводственными проблемами, как естественное возобновление, обоснование рубок ухода и т.д.

При изучении дыхания растений особое внимание необходимо обратить на значение этого процесса для клеток, получающих в результате окисления органических веществ богатые энергией молекулы АТФ, а также

8

многочисленные промежуточные продукты, которые могут использоваться для синтетических процессов.

Интенсивность дыхания рассчитывают по формуле:

a = mn×t ,

где, n - количество выделенного СО2, или поглощенного О2, m -масса изучаемого объекта; t - экспозиция.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА N 2

Второе контрольное задание включает в себя следующие темы:

основы почвенной микробиологии, минеральное питание растений, превращение органических веществ в растениях, рост и развитие растений, устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды.

В разделе "Основы почвенной микробиологии" необходимо отметить, что главным объектом этой науки являются бактерии, образующие особое царство живой природы - прокариоты (“доядерные организмы”), строение которых существенно отличается от строения растительных клеток.

Необходимо обратить внимание на специфический для микробиологии метод выращивания микроорганизмов на специально приготовленных питательных средах - жидких или плотных ( с добавлением агар-агара, который плавится при 100° и застывает при комнатной температуре).

При исследовании микрофлоры почвы, воды, воздуха и других объектов посев производят на стерильную плотную питательную среду, на поверхности которой вырастают колонии. Исходя из того, что каждая колония представляет собой потомство одной клетки, можно осуществлять выделение чистых культур, а также определить содержание микроорганизмов в исследуемом объекте.

При составлении ответов на вопросы о роли микроорганизмов в круговороте углерода, азота и серы необходимо начертить соответствующие схемы, на которых отдельные процессы изобразить в виде стрелок, соединяющих исходные и конечные продукты.

Рассматривая вопросы минерального питания растений, вспомните механизмы активного и пассивного поглощения веществ растительной клеткой, которые изучались в первой теме наряду с этим необходимо разобраться во взаимодействии корневых систем растений с почвой, обратив особое внимание на ее поглотительную способность.

Приступая к изучению темы "Превращения органических веществ в растении", повторите по учебнику структуру и свойства белков, жиров и углеводов. Необходимо также вспомнить основные свойства ферментов и их классификацию (эти вопросы рассматривались в первой теме). Большое

9

место здесь занимают вопросы, связанные с превращениями органических веществ, происходящими при отложении запасов и их мобилизации в семенах и вегетативных органах древесных пород.

При изучении роста и развития растении необходимо четко различать эти два понятия в свете современных представлений обратите внимание на сущность трех фаз роста растительных клеток, на современные представления о роли фитогормонов в ростовых процессах. Необходимо разобраться, какие явления лежат в основе движений отдельных органов растений.

Следует внимательно ознакомиться с основными этапами индивидуального развития растений (онтогенеза), обратить внимание на условия перехода к репродукции, ознакомиться с явлениями яровизации (влияния на развитие растений пониженных температур) и фотопериодизма (реакцией на изменение соотношения между длиной дня и ночи).

В заключительной теме необходимо обратить внимание на физиологические основы устойчивости растений к тем или иным неблагоприятным условиям произрастания и практические мероприятия, которые осуществляются человеком для устранения или уменьшения ущерба, наносимого народному хозяйству внешними стрессами.

10

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВВЕДЕНИЕ

1.Предмет, задачи и содержание физиологии растений.

2.Охарактеризуйте связь физиологии растений с физикой, химией, анатомией и морфологией растений.

3.Какое значение имеет физиология растений для лесного и садовопаркового хозяйства?

4.Каковы общенаучные и методологические основы физиологии растений как науки?

5.Методы, используемые в физиологии растений: наблюдение и эксперимент (полевой, вегетационный и лабораторный).

6.Перечислите основные признаки, черты и свойства живых существ.

7.Особенности физиологии древесных растений.

Тема I. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

8.Охарактеризуйте клетку как структурную и физиологическую единицу растительных организмов.

9.Опишите строение и химический состав клеточной стенки. Каково ее значение в жизни растительной клетки?

10.Структура, химический состав и функции ядра, митохондрий, пластид, рибосом и других органоидов растительной клетки.

11. Химический состав и физические свойства цитоплазмы. Строение и функции мембран.

12.Что такое компартментация протопласта и ее функциональное значение?

13.Строение белков. Что такое пептидная связь?

14.Охарактеризуйте основные функции белков и дайте их классификацию, основанную на функциональном принципе.

15.Чем отличаются простые белки (протеины) от сложных (протеидов)? Приведите примеры.

16.Опишите вторичную, третичную и четвертичную структуры белка.

17.Напишите формулу трипептида, состоящего из остатков глицина, цистеина и глутаминовой кислоты.

18.Каковы строение и функции ДНК? Что такое принцип комплиментарности? (Ответ иллюстрировать схемой).

19.В одной яз цепей ДНК нуклеотиды расположены в такой

последовательности: -А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Г-Т-Ц-Т-А-А-, какова последовательность нуклеотидов второй цепи этого участка ДНК?

20. В молекуле ДНК (в обеих цепях) содержится адениновых нуклеотидов 600, гуаниновых - 2400. Определите количество остальных нуклеотидов, входящих в состав этой молекулы.