Методика определения интенсивности дыхания по убыли сухого вещества

Дыхание - одно из наиболее характерных свойств живой материи, оноприсуще любому органу, любой ткани, каждой клетке, которые дышат втечение всей жизни.

Дыхание представляет собой окислительный распад сложныхорганических веществ, в первую очередь углеводов, в результате которогоосвобождается энергия и образуются предельно окислительные вещества -диоксид углерода (СО2) и вода (Н2О):

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 2875 кДж.

Вещество, распадающееся в процессе дыхания, получило название дыхательного субстрата. В качестве дыхательного субстрата могут использоваться сахара, органические кислоты, белки, жиры и другие органические вещества.

Дыхание является многоступенчатым ферментативным процессом.

Постепенность окисления обеспечивает образование большого количества промежуточных продуктов, которые используются в качестве субстратов для различных биосинтезов, а также выделение энергии отдельными порциями и возможность ее запасания в АТФ. В этом и состоит основное физиологическое значение процесса дыхания.

Знания процесса дыхания имеет особое значение в подготовке агрономов всех специальностей. Дыхание перерабатывает углеводы, образованные при фотосинтезе, в структурную биомассу растения, образуя в процессе ступенчатого окисления промежуточные реакционноспособные вещества и освобождая энергию, необходимую для их превращения и процессов жизнедеятельности. Дыхание, наряду с фотосинтезом, является центральным звеном продукционного процесса. В агрономической практике знания о дыхании растений обеспечивают нормализацию обменных процессов и повышение продуктивности сельскохозяйственных процессов.

Следует помнить, что процесс дыхания сопровождается потерей сухого вещества. Поскольку интенсивность дыхания зависит от температуры и содержания воды, то в объекте ее можно снижать, уменьшая содержание воды или понижая температуру, что имеет большое значение при хранении зерна, плодов и овощей.

Значительная часть энергии, освобождающейся в результате окисления органических веществ, фиксируется в макроэргических фосфатных связях АТФ и используется на различные жизненные процессы растений - биосинтез, актиное поглощение и транспорт веществ, поддержание клеточной структуры и др. Образование АТФ происходит с потреблением кислорода.

В агрономической практике нужно твердо помнить, что процесс дыхания сопровождается потерей сухого вещества. Поскольку интенсивность дыхания зависит от температуры и содержания воды (в объекте интенсивность дыхания можно снижать, уменьшая содержание воды или понижая температуру, что имеет большое значение при хранении зерна, плодов и овощей.)

Для определения интенсивности дыхания по потери сухого вещества, хорошими объектами являются семена растений (горох, зерновые злаки)

Материалы и оборудование:

1. Семена растений (горох, зерновые злаки).

2. Сосуд для выращивания растений.

3. Песок или опилки (для опыта нужно брать березовые опилки, предварительно прокипяченные в воде). Совки для песка.

4. Термостаты (темный и светлый)

5. Термометры.

6. Весы, разновесы.

7. Мягкая нитка.

8. Фильтровальная бумага 20*20.

9. Кипятильник Коха.

Ход работы

Берут навеску отобранных воздушно-сухих семян (5 гр.). Семена проращивают и высаживают в сосуды, заполненные песком или опилками (для опыта следует брать березовые опилки, которые следует прокипятить в воде для удаления экстрактных веществ). Опилки хранят в сухом состоянии и перед высадкой семян увлажняют. Сосуд заполняют опилками так, чтобы остался свободным 1 см от края, затем опилки уплотняют. При посеве семян часть опилок отсыпают, семена раскладывают и засыпают отсыпанными опилками, которые с поверхности слегка уплотняют. Один сосуд ставят в темный термостат при 25"С, а другой в светлый термостат при той же температуре. Опыт длится не менее двух недель. Во время опыта следят за тем, чтобы опилки не подсыхали. Приступая к ликвидации опыта, следует сравнить внешний облик растений, выросших на свету и в темноте. На свету растения имеют нормальный вид: 1) стебель (у двудольных) прочный; 2) листья зеленого цвета и хорошо развиты; 3) высота растений меньше, чем у растений, выросших в темноте. Растения, выросшие в темноте, обнаруживают все признаки этиоляции: 1) стебель у двудольных растений вытянут, слабый, листья недоразвиты, а у однодольных листья вытянуты; 2) у всех растений, стоящих в темноте, листья желтого цвета, так как в темноте хлорофилла не образуется.

Ликвидация опыта: Растения осторожно вынимают из опилок. Корни отмывают в воде, обсушивают фильтровальной бумагой или полотенцем, затем связывают в пучок и взвешивают с точностью до 0,1 г. Взвешенные пучки растений помещают на 15 минут в кипящий аппарат Коха, чтобы убить растения и остановить дыхание. После этого пучки развязывают, растения раскладывают на бумаге, помещают в термостат при 40С, высушивают до воздушно-сухого веса и взвешивают с такой же точностью.

При ликвидации опыта нужно:

1) сопоставить вес свежих проростков обоих вариантов опыта;

2)Объяснить, почему свежий вес проростков, высохших в темноте, больше веса проростков, выросших на свету;

З) сравнить вес воздушно-сухих проростков обоих вариантов;

4) сравнить вес воздушно-сухих проростков с исходным весом семян;

5) Вычислить потерю в воздушно-сухом весе проростков, выросших в темноте и выразить ее в процентах к исходному весу семян;

6) Вычислить увеличение в весе воздушно-сухих проростков, выросших на свету, и выразить его в процентах к исходному весу семян;

7) Определить интенсивность дыхания проростков, выросших в темноте, где на процесс дыхания не накладывается процесс ассимиляции;

8) Наблюдаемую в опыте убыль в весе отнести к единице времени и веса, т.е. разделить на продолжительность опыта (в сутках) и на все навески.

Таблица 1

Влияние условий освещения на рост и развитие проростков с-х культуры

Вариант	Дата посева	Дата всходов	Фаза развития	Высота растений, см			Длинна корней, см		Внешний вид растений
				01.11.12	15.11.12
На свету	18.10.12	21.10.12	нет	7.94	14.04			3.7		зелёные
В темноте	18.1012	21.10.12	нет	18.6	22			3.4		этиолированные

Рис.1. Динамика нарастания высоты растений с-х культуры в различных условиях освещения

Таблица 2

Влияние условий освещения на формирование листовой поверхности проростков с-х культуры (однодольных)

Вариант	Количество листьев на 1растение,шт	Длина листа, см			Ширина листа, см				Площадь листа, кв. см				Площадь листьев на одно растение, кв. см
		1	2	3	1	2	3	1		2	3
01.11.12
На свету	2	6.34	4.7		0.18	0.22		0.8		0.7		1.5
В темноте	2	14.2	7.6		0.21	0.12		2.98		1.64		4.0
15.11.12
На свету	2	14.5	7.9		0.18	0.2		1.75		1.05		2.8
В темноте	2	16.2	7.8		0.11	0.09		1.2		0.5		1.7

Рис.2. Зависимость развития ассимиляционной поверхности проростков с-х культуры в различных условиях освещения

Таблица 3

Влияние освещенности на накопление сырой и сухой массы проростков с-х культуры

Вариант	Масса сухих семян, г	Сырая масса, г		Сухая масса, г
		Всех проростков	На одно растение	Всех проростков	На одно растение
На свету	0.26	0.440	0.087	0.93	0.186
В темноте	0.26	0.437	0.087	0.106	0.021

Рис.3. Формирование сырой и сухой массы растений с-х культуры в различных условиях освещения

Интенсивность дыхания проростков с-х культуры в различных условиях освещения

Рассчитаем убыль массы проростков в темноте и на свету

У=m_{сухих семян.} – m_{сухи проростков}

Интенсивность дыхания по убыли сухого вещества рассчитывается по формуле:

ИД=(m_{сухих семян} - m_{сухих проростков})n*m_{cухих семян}

где m_{сухих семян} - масса сухих семян; г

m_{сухих проростков} - масса проростков; г

n - количество дней

У_{на свету} = 0.26 - 0.186 = 0.074

У_{в темноте} = 0.26 - 0.021= 0.239

ИД_{на свету} = (0.26 - 0.186)29 * 0.186 = 5,47

ИД_{в темноте} = ( 0.26 - 0.021 )29 * 0.021= 0.146

Вывод: