Упрощенным методом (по Уршпрунгу)

 

Сосущая сила – сила, с которой клетка всасывает воду. Она определяет передвижение воды по живым клеткам. Если сосущая сила раствора по величине соответствует осмотическому давлению, то сосущая сила клеток определяется разницей между осмотическим и тургорным давлениями (тургор – напряженное состояние оболочки).

Цель работы. Ознакомиться с методами определения сосущей силы клеток. Сравнить ее величину у разных растений и органов.

Материалы и оборудование: 1. Клубни картофеля, корнеплоды моркови, свеклы или крупные плоды яблони, груши. 2. Молярный раствор хлористого натрия. 3. Дистиллированная вода. 4. Бюретки или пипетки на 10 мл. 5. Скальпель. 6. Пинцет. 7. Чашки Петри для растворов (6 шт.). 8. Миллиметровая бумага.

Метод определения основан на том, что при погружении кусочка исследуемой ткани в раствор, имеющий осмотическое давление больше, чем сосущая сила клетки, раствор отнимает воду из клеток, их тургор уменьшается, а следовательно, уменьшаются размеры кусочка ткани. Если сосущая сила клеток больше, чем осмотическое давление раствора, то клетки всасывают воду и размеры их увеличиваются. При равенстве сосущих сил клеток и раствора не происходит ни всасывания, ни отнятия воды, в результате чего размеры кусочков не изменяются.

Порядок работы

1. Приготовить по 20 мл растворов хлористого натрия следующих концентраций: 1.0; 0.8; 0.6; 0.4; 0.2; 0.05 М, пользуясь молярным раствором.

2. Из мякоти изучаемых объектов вырезать пластинку толщиной 2 – 4 мм и длиной не менее 40 мм, разрезать пластинку на полоски по числу приготовленных растворов.

3. Измерить длину полосок с точностью до 0,5 мм.

4. Поместить их по одной в каждый раствор, начиная с большой концентрации, через одинаковые промежутки времени (3 – 5 мин.). Они должны быть полностью погружены в раствор.

5. Через 30 минут полоски ткани вынуть и измерить их длину. Записать результаты в таблицу 6.

 

Таблица 6 - Длина полосок ткани в растворах разных концентраций

 

№ п/п	Объекты изучения	Показатели	Концентрация растворов в молях
1,0	0,8	0,6	0,4	0,2	0,05
1.		Изотонический коэффициент	1,62	1,64	1,68	1,73	1,78	1,88
		Длина полосок, мм:
		в начале
		через 30 минут
		разность по длине

 

6. Найти изотоническую концентрацию (при которой длина полосок не меняется).

7. Вычислить величину осмотического давления растворов, в которых не изменились размеры объектов, пользуясь формулой из предыдущей работы.

Величена осмотического давления раствора в этом случае будет соответствовать величине сосущей силы клеток:

P = S = RTCi.

8. Сравнить результаты по разным объектам. Сделать выводы.

9. Ответить на следующие вопросы:

а) Что такое сосущая сила клеток? От чего она зависит?

б) Каково значение сосущей силы клеток в жизненных процессах?

в) Какие физиологические показатели можно использовать для характеристики обеспеченности растения водой?

 

ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ

 

Водный режим растений включает процессы поступления, передвижения и расхода воды. Вода поступает в растения в результате работы двух двигателей водного тока: нагнетающего действия корней и присасывающего действия транспирации листьев. Последнее передается корням в форме гидростатического напряжения, связывающего работу обоих двигателей.

Водообмен побега

Водный баланс растения определяется соотношением поглощения и выделения воды. Для того, чтобы водообмен проходил без дефицита, поступление воды не должно превышать расход.

Цель работы. Изучить особенности трех основных процессов: поступление воды в растение, передвижение воды по проводящим тканям и транспирацию.

Материалы и оборудование: 1. Побеги хвойных и лиственных растений (срезанные ветки могут храниться не более трех суток в холодном месте). 2. Банки на 100 – 200 мл. 3. Раствор эозина (0,002 – 0,003 %). 4. Корковые или бумажные пробки. 5. Парафин. 6. Кристаллизатор. 7. Скальпель. 8. Секатор. 9. Весы технические с разновесами. 10. Бумага и клей для этикеток. 11. Электроплитка. 12. Кипяченая вода.

Растения (побег) помещают в банку с определенным количеством воды. Через некоторое время по потере массы определяют количество транспирированной воды, а по убыли в банке жидкости вычисляют количество поглощенной воды. Для определения путей движения воды в нее добавляют небольшое количество краски (эозина), которая окрашивает ткани.

Работа рассчитана на два занятия. На первом осуществляется постановка, на втором – учет и анализ результатов. Каждой бригаде дается индивидуальное задание. При этом берут разные виды растений, помещают приборы в различные условия освещенности и температуры, выбирают разные варианты для изучения направления передвижения воды (ветка в перевернутом положении, со снятыми полосками коры над уровнем жидкости, а также разными надрезами древесины).

Порядок работы

Закладка опыта

 

1. Выбрать побег и вариант опыта.

2. Отмерить мерным цилиндром 200 или 100 мл (в зависимости от объема сосуда) подкрашенной эозином воды и налить в банку.

3. Вставить ветку в бумажную или корковую пробку так, чтобы нижний конец не доходил до дна банки на 1 – 2 см.

4. Обновить срез ветки под водой в кристаллизаторе с кипяченой водой. Секатором резать наискось, отступив на 2 – 4 см от конца. Продержать конец под водой 1 – 2 минуты. Не намочить транспирирующей части! У сосны очистить нижний конец ветви от хвои до мутовки или на 10–12 см.

5. Вставить побег в банку, заткнуть пробку плотнее (можно обернуть ватой), покрыть вату и пробку тонким слоем расплавленного парафина.

6. Написать и приклеить этикетку, указать группу, фамилии членов бригады, время закладки.

7. Взвесить всю установку с точностью до 0,1 г. Записать вес на этикетку и в тетрадь.

8. Для определения интенсивности испарения с открытой водной поверхности налить стакан воды, приклеить этикетку и взвесить его. Записать в тетрадь.

9. Для учета испарения через пробирку можно поставить контрольную банку с подкрашенной водой, закрытой, залитой парафином пробкой, но без побега. Взвесить ее.

10. Для изучения динамики транспирации в течение недели ежедневно (или через день) взвешивать установку и стакан с водой.

Вести запись об изменениях (понижение уровня, ослизнение поверхности среза, распускание и набухание почек, подсыхание и опадение хвои).

 

Учет опыта

 

1. Осмотреть установку. Отметить замеченные особенности. Записать дату и время учета, определить продолжительность опыта (часов, суток).

2. Определить потерю воды через пробку, для чего взвесить контрольные колбы и найти разницу между начальной и конечной массой (п).

3. Определить количество транспирированной воды (Т). Взвесить установку, найти разность между начальной (М₁) и конечной массой (М₂) и ввести поправку на потерю воды через пробку (Т = (М₁-М₂) - п).

4. Определить количество поглощенной веткой воды за время опыта. Вынуть побег с пробкой, измерить мерным цилиндром количество оставшейся в банке воды (А₂) и по разности определить количество поглощенной воды (А = А₁-А₂).

5. Определить транспирирующую поверхность. Побеги лиственных пород разбить на участки равномерной толщины, измерить длину каждого участка и окружность на середине (полоской миллиметровой бумаги). Перемножив длину на окружность, получим поверхность участков, а сложив их поверхность, получим поверхность побега (S = S₁+S₂+S₃ …)

Для определения поверхности хвои, ее взвешивают и умножают на переводной коэффициент (поверхность 1 г хвои сосны – 33 см²). При этом поверхностью самого стебля можно пренебречь.

Для более точного определения переводной коэффициент находят следующим образом: берут 20 хвоинок, взвешивают на торзионных весах и измеряют длину их. По данным Н. В. Лобанова, поверхность хвои равна: для сосны 2,16, для ели 1,41, для лиственницы 2,76 (1– суммарная длина 20 хвоинок).

Поверхность почек (если они крупные) определяют по формуле поверхности конуса (1/3 высоты умноженная на окружность основания).

Путем сложения получают суммарную испаряющую поверхность

S = S_стебля + S_почек + S_{листьев} .

6. Вычислить интенсивность транспирации по формуле

И_тр= Т х 10000 / S х B (г/м² · час). Записать данные в таблицу 7.

 

Таблица 7 - Интенсивность транспирации

 

Вид растения, вариант опыта	Количество воды, г		Транспирирующая поверхность, см^2 (S)	Интенсивность транспирации, г/м^2час (Итр)
Поглощенной (А)	Транспирированной (Т)

 

7. Сделать поперечные и продольные срезы стеблей скальпелем. Зарисовать части, окрашенные эозином. Определить высоту поднятия краски по ветке в процентах к общей длине побега.

8. Определить интенсивность испарения с открытой водной поверхности. Для этого:

Взвесить стакан с водой, найти количество испаренной воды за время опыта (И). Определить испаряющую поверхность, для чего измерить диаметр водной поверхности стакана S = πr².

Интенсивность испарения (И_ис.) рассчитать по формуле:

 

И · 10000

И_исп.= ¾¾¾¾¾,

S · В

где И_исп.- интенсивность испарения, г/м²час;

И - количество испаренной воды, г;

S - испаряющая поверхность стакана, см²;

В - продолжительность опытов, часов.

9. Сравнить данные таблицы по разным видам растений и вариантам. Отметить путь движения воды по растению.

10. Ответить на следующие вопросы:

а) Совпадает ли количество поглощенной и транспирированной воды, если нет, то как это объяснить?

б) По какой части стебля движется водный ток?

в) У каких растений выше транспирация, чем объясняется различие?

 

Водопроводимость древесины

 

Вода в растении движется по древесине, основными элементами которой являются у голосеменных трахеиды длиной 1 – 5 мм, у покрытосеменных – трахеиды и сосуды, имеющие длину от 10 см до нескольких метров. У молодых стеблей все сосуды и трахеиды участвуют в проведении воды, у многолетних – лишь наружные годичные кольца древесины. Поэтому водопроводимость или скорость водного тока (количество воды, проходящей через единицу поперечного сечения древесины в единицу времени) различная.

Цель работы. Ознакомиться со скоростью передвижения воды по побегу разных видов.

Скорость водного тока определяют на тех же объектах, что и в предыдущей работе, и используют ее данные.

Материалы и оборудование: 1. Штангенциркуль или счетная лупа. 2. Скальпель.

Порядок работы

1. Записать продолжительность опыта (суток), отметить состояние побега, рассчитать среднее количество прошедшей через побег воды (М).

где: Т – среднее количество транспирированной воды (г);

А – среднее количество всосанной воды(г).

2. Определить площадь поперечного сечения древесины. Для чего измерить диаметр побега без коры и диаметр сердцевины, и вычислить площадь по формуле Q = π (R² - r ²)

3. Рассчитать скорость водного тока (W)

 

где Q – площадь поперечного сечения древесины, см² ;

В – продолжительность опыта (суток);

М – среднее количество воды, прошедшее через древесину, г.

4. Результаты записать в таблицу 8.

 

Таблица 8 - Водопроводимость древесины

 

Вид растения

Количество воды, прошедшее через побег, мл (М)

Продолжительность опыта, суток (В)

Площадь поперечного сечения древесины побега, см^2 (Q)

Скорость водного тока. мл / см^2 сутки

 

5. Сравнить данные о скорости водного тока разных растений. Сделать выводы.

6. Ответить на следующие вопросы:

а) Чем объяснить различную скорость передвижения воды хвойных и лиственных растений?

б) Зависит ли водопроводимость от толщины ствола?

в) Зависит ли водопроводимость от работы двигателей водного тока?