810

Вопросы для самоконтроля

1.Как изменяется состояние устьиц в течение суток?

2.Какие факторы могут быть причиной устьичных движений?

3.Какие типы реакций устьиц возможны в условиях внешней среды?

4.Каким методом можно определить состояние устьиц у растений в полевых условиях?

Работа 24. Наблюдение за устьичными движениями под микроскопом

Вводное пояснение. У растений различают кутикулярную и устьичную транспирацию. На долю кутикулярной транспирации у взрослых растений приходится 5 – 10%. Основная же транспирация и газообмен между межклетниками листа и атмосферой осуществляется через устьица. Каждое устьице состоит из двух замыкающих клеток, у которых стенки, примыкающие к устьичной щели, сильно утолщены, тогда как наружные остаются тонкими. Неодинаковая толщина наружных и внутренних стенок замыкающих клеток приводит к тому, что при изменении тургора замыкающие клетки способны искривляться или распрямляться, открывая или закрывая при этом устьичную щель.

Цель работы. Рассмотреть строение устьиц и пронаблюдать за ходом открывания и закрывания их под микроскопом.

Материалы и оборудование: свежие листья традескан-

ции или других комнатных растений; 5-процентный раствор глицерина; лезвие бритвы; пинцет; препаровальная игла; стеклянная палочка; микроскоп, предметные и покровные стекла, стаканчик с водой, кусочки фильтровальной бумаги.

Ход работы. Приготовить срез эпидермиса с нижней стороны листа какого-либо растения, поместить в каплю 5%-ного раствора глицерина на предметное стекло, закрыть покровным стеклом и сразу начать наблюдение под микроскопом. Наблюдают явление плазмолиза как в замыкающих клетках, так и в остальных клетках эпидермиса. Устьичные

71

щели при этом закрываются. Минут через 15 глицерин проникает через цитоплазму в клеточный сок. Наступает деплазмолиз, и устьица открываются.

Замените глицерин водой, для чего нанесите рядом с покровным стеклом каплю воды, а с другой стороны оттяните глицерин фильтровальной бумагой. При этом устьица откроются ещѐ сильнее, чем было в начале опыта. Глицерин замещается водой, которая проникает в клеточный сок замыкающих клеток, тургор в них восстанавливается, они изгибаются (принимают полулунную форму) и устьичная щель открывается.

Зарисуйте устьица в отрытом и закрытом состоянии. Объясните причины устьичных движений.

Вопросы для самоконтроля

1.Чем отличаются друг от друга устьичная и кутикулярная транспирации?

2.Как устроено устьице?

3.Чем отличаются устьица двудольных и однодольных растений?

Работа 25. Определение интенсивности кутикулярной транспирации

Вводное пояснение. Различают транспирацию устьичную и кутикулярную. Устьичная транспирация осуществляется через устьичные щели, кутикулярная – клетками эпидермиса. При открытых устьицах одновременно осуществляются обе формы транспирации, при закрытых – только кутикулярная. Если у листа, имеющего устьица только на нижней стороне, замазать эту сторону вазелином, можно определить интенсивность кутикулярной транспирации. С листьями, имеющими устьица на обеих сторонах (кукуруза, бобы, подсолнечник и др.), этот опыт провести нельзя.

Цель работы. Провести определение интенсивности кутикулярной транспирации листьев разных растений и листьев одного растения, но разного возраста.

72

Материалы и оборудование: свежие листья плюща,

фуксии, цикламена, сирени или других растений с листьями, имеющими устьица на нижней стороне; вазелин; весы; пробирки (2шт.); штатив для пробирок; скальпель; водяная баня.

Ход работы. Срезать по возможности два одинаковых листа, имеющих устьица на нижней стороне, смазать нижнюю сторону одного из них тонким слоем вазелина, слегка разогретого на водяной бане. Взвесить листья на весах с точностью до сотых долей грамма, отметить время и поставить их черешками в пустые пробирки. Через 20-30 минут повторить взвешивание.

Результаты взвешивания записать в таблицу:

Уменьшение массы не обработанного листа (а) характеризует общую транспирацию (устьичная + кутикулярная), обработанного вазелином (б) – кутикулярную транспирацию. Составив пропорцию, находим кутикулярную транспирацию листа, выраженную в процентах.

В выводах сопоставить интенсивность кутикулярной транспирации листьев разных растений, а также листьев разного возраста одного и того же растения.

Вопросы для самоконтроля

1.Как можно определить величину устьичной и кутикулярной транспирации у растений?

2.Почему у листьев, имеющих устьица на обеих сторонах листа, нельзя определить интенсивность кутикулярной транспирации?

Работа 26. (демонстрационная). Объѐмный метод определения транспирации

Цель работы. Продемонстрировать определение транспирации объемным методом.

Материалы и оборудование: побег пеларгонии или ветка сосны (2шт.); каучуковые пробки с отверстием для за-

73

крепления побегов (2шт.); бюретки с объѐмом на 25 или 50 мл. (2шт.); резиновые трубки и 2 зажима, скальпель, водопроводная вода.

.Ход работы. Взять 2 бюретки на 25 или 50 мл. На нижний конец бюретки надевают резиновые трубки с зажимами. Бюретки наполняют отстоявшейся в течение суток водой и плотно закрывают каучуковыми пробками с отверстиями, в которые вставляют: в одну – веточку сосны, в другую – какого-либо другого растения (в зимнее время веточку герани). Обе веточки вставляют с предосторожностями, затем концы бюреток со вставленными пробками с растениями заливают расплавленным парафином.

Бюретки перевѐртывают растениями вниз и устанавливают уровень воды в них

бюретках можно судить о транспирации растений. Наибольший наглядный эффект транспирации в зимнее время получается от ветки сосны в сравнении с геранью.

Работа 27. Определение скорости поглощения воды растением с помощью потометра

Вводные пояснения. Измерить количество воды, поглощенной растением, можно с помощью потометра – простейшего прибора, состоящего из заполненного водой сосу-

74

да, соединѐнного с горизонтальной градуированной трубкой и воронкой для подливания воды по мере потребления еѐ растением (рис. 6). Воду следует брать кипяченую, чтобы не было пузырьков воздуха. Черешок листа или целое растение вставляют в сосуд и закрепляют в пробке. Для этого в ней просверливают три отверстия: одно – для трубки с воронкой, второе – для изогнутой трубки и третье – для растения. Для более плотного закрепления стебля целесообразно разрезать пробку по центральному отверстию на две части, и зажать стебель между этими частями. Необходимо добиться герметичности установки, для чего пробку обмазывают пластилином или разогретым парафином. Измеряют скорость передвижения мениска воды в градуированной трубке. Изменяя условия транспирации, можно выяснить влияние этого процесса на поглощение воды растением.

Цель работы. Определить скорость поглощения воды растением с помощью потометра.

Материалы и оборудование: 6-7-дневные проростки кукурузы, фасоли или черенки традесканции и других растений, укоренѐнные в воде; потометр; кипяченая охлажденная вода; вата; пластилин или расплавленный парафин.

Рис.6. Потометр. А – потометр в рабочем состоянии; Б – отверстия в пробке потометра; В – горизонтальная трубка

Ход работы. Потометр до краѐв заполняют кипяченой охлажденной водой, вставляют в него пробку с листом, целым проростком (или веткой). При этом часть воды, вытесненная пробкой, пройдет в горизонтальную градуированную

75

трубку и установится там на определѐнном (исходном) уровне. Между пробкой и водой в потометре не должно оставаться пузырьков воздуха. Проверяют герметичность установки, наклоняя потометр трубкой вниз: при этом мениск в трубке не должен передвигаться. При хорошей герметичности прибора по мере всасывания воды листьями вода в горизонтальной трубке будет передвигаться в сторону сосуда. По числу делений можно определить количество всосавшейся воды.

Для определения интенсивности всасывания воды листом необходимо учесть площадь листа (листьев), время опыта (3 и 6 минут) и количество всосавшейся воды.

Затем сделать два измерения, обдувая листья вентилятором или феном (холодный воздух!). При отсутствии вентилятора движение воздуха создают, энергично взмахивая куском картона около растения. После этого срезают надземную часть растения и делают ещѐ два отсчѐта.

Результаты записывают в таблицу:

Потометр можно успешно использовать и для демонстрации присасывающего действия листьев в результате транспирации.

Работа 28. (демонстрационная). Присасывающее действие листьев

Цель работы. Путем постановки опыта пронаблюдать за присасывающим действием хвои (листьев) ели, сосны или пихты.

Материалы и оборудование: ветка ели, сосны или пих-

ты; каучуковая пробка с отверстием для установки ветки;

76

стеклянная толстостенная трубка; охлажденная кипяченая вода; пластилин или расплавленный парафин; чашка для растительного масла; растительное подкрашенное масло.

Ход работы. Прибор для определения присасывающего действия листьев изображен на рисунке 7 «а». Он состоит из стеклянной толстостенной трубки, в верхнюю часть которой вставляется ветка какого-либо растения (зимой лучше хвойное: ель, пихта, сосна), плотно зажатая в каучуковую пробку. Когда пробка с растением будет вставлена, трубочка переворачивается, и в неѐ доверху наливается прокипяченная вода.

а б Рис. 7. Присасывающее действие листьев

Затем трубка закрывается пальцем, вновь переворачивается и конец, закрытый пальцем, опускается в чашку с растительным подкрашенным маслом, палец убирается, и на пробку нажимают так, чтобы выдавить часть воды из трубки и засосать небольшое количество масла: первоначальный уровень масла в трубке должен быть немного выше его уровня в чашке.

Отмечают положение масла и следят по часам за скоростью его подъема в трубке. Для удобства наблюдения к

77

стеклянной трубке с задней стороны можно приклеить полоску миллиметровой бумаги с цифровыми обозначениями.

При постановке этого опыта важно, чтобы внутри прибора не было пузырьков воздуха, и та часть ветки, которая зажимается в пробке, должна быть очищена от коры до камбия.

Вышеуказанный прибор для присасывающего действия листьев может быть заменѐн барометрической трубкой, на которую при помощи каучуковой пробки насаживается стеклянная трубка с более широким диаметром, куда на пробке всаживается растение (рис. 7 «б»). Узкая трубка имеет длину 30-35 см и диаметр примерно 0,5 см. Длина широкой трубки 15-20 см, а диаметр еѐ 2-2,5см. Узкая трубка опущена в чашку (или стакан) с подкрашенной водой и к ней присоединена широкая трубка с побегом. Сборку прибора начинают с укрепления побега в пробке. Для этого отверстие в пробке промазывают слоем пластилина и вставляют в него побег. Затем широкую трубку с растением переворачивают открытым вверх концом и наполняют еѐ до краѐв кипяченой охлажденной водой. Узкую и широкую трубки соединяют между собой при помощи пробки так, чтобы часть воды из широкой трубки вытеснялась в узкую и заполняла еѐ. Открытый конец узкой трубки зажимают пальцем и, быстро переворачивая весь прибор, опускают конец узкой трубки в сосуд с подкрашенной водой. Прибор закрепляют в штативе. Он будет работать при условии полной герметичности.

Вопросы для самоконтроля

1.Что представляет собой верхний концевой двигатель водного тока?

2.Что такое нижний концевой двигатель водного тока?

3.Как работают верхний и нижний концевые двигатели водного тока?

4.Какие особенности строения листа способствуют транспирации?

5.Как объяснить подъем воды в деревьях высотой до 100 и более метров, если известно, что верхний и нижний концевые двигатели водного тока у растений способны поднимать воду лишь на несколько метров?

78

Работа 30. Зависимость набухания семян от характера запасных веществ

Вводные пояснения. При соприкосновении с влажным субстратом сухие семена быстро поглощают воду и увеличиваются в объѐме, благодаря набуханию белков, крахмала и других гидрофильных коллоидов, при этом у некоторых семян возникает огромное давление, достигающее 1000 атмосфер.

В основе процесса набухания лежит гидратация коллоидов – взаимодействие гидрофильных веществ с водой. Основную роль при набухании семян играют белки как наиболее гидрофильные вещества.

Задача данной работы – сравнить процесс набухания семян, отличающихся разным содержанием основных запасных веществ – белков и крахмала (в семенах пшеницы содержится в среднем около 16% белка и 70% крахмала, в семенах гороха – до 34% белка и 48% крахмала).

Цель работы. Сравнить процесс набухания семян с различным содержанием белков, жиров и углеводов.

Материалы и оборудование: сухие семена пшеницы,

гороха и других растений; весы; химические стаканы на 100

– 200 мл (2шт.); марлевые салфетки 12 × 12см; фильтровальная бумага.

Ход работы. Навески (2-5 г) семян пшеницы, гороха или других растений завернуть в марлевые салфетки и погрузить в водопроводную воду, налитую в стаканчики. Через 2,5 – 3 часа извлечь семена из марлевых мешочков, быстро обсушить фильтровальной бумагой и взвесить. Увеличение массы семян выразить в процентах от исходной.

Результаты записать в таблицу:

80