Работа № 1. Определение устойчивости клеток различ­ных растений к обезвоживанию

В условиях жаркого сухого климата, а также городских экосис­тем явление обезвоживания органов (и, соответственно, клеток) у древесных растений встречается очень часто. Особенно это выра­жено на освещенных сторонах улиц, когда водообмен затруднен из-за малого проникновения в почву осадков, а полив не производится. Это явление выражается в потере тургора, колоколообразности ли­стьев, пожелтении, появлении некрозов.

Предлагаемая работа основана на свойствах серной кислоты обезвоживать клетки листа, что часто встречается в условиях антропогенного загрязнения, когда попавший через устьица в растение сернистый газ превращается в протоплазме клетки в серную кисло­ту (весьма гигроскопичное вещество), вызывая потерю листом тургора, повреждение и гибель клеток.

В другом варианте серная кислота, содержащаяся в воздухе больших городов, образует туман из мельчайших капелек. Попа­дая на растение в больших концентрациях, она вызывает ожоги, а в малых - очень быстро проникает через устьица внутрь межклет­ников, энергично отнимает воду от углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза, вызывая гибель клеток и обугливание тка­ней листа:

Живая клетка отличается от мертвой хорошо выраженным плаз­молизом.

Оборудование, реактивы, материалы

1) микроскоп; 2) предметные и покровные стекла; 3) эксикатор; 4) бритва; 5) концентрированная серная кислота, разведенная дис­тиллированной водой (1:1); 6) 1М раствор сахарозы; 7) листья раз­ных древесных растений.

Ход работы

Берут листья разных древесных растений, растущих в относи­тельно чистой зоне, но встречающихся в уличных посадках города. Из листа растения вырезают пластинки размером 2-4 см². Часть пластинок кладут в эксикатор над серной кислотой, разбавленной в соотношении 1:1, где их выдерживают в течение 2-3 часов. Затем на свежих пластинах, обработанных кислотой, делают срезы, окрашивают «нейтральным красным» и плазмолизируют молярным раствором сахарозы, просасывая его между предметными и покров­ными стеклами. Просматривают под микроскопом в разных полях зрения и сравнивают картинки до и после обработки кислотой. Чем больше осталось живых клеток, чем лучше рас­тение выносит обезвоживание.

Строят ряд устойчивости клеток разных растений к обезвожи­ванию (устойчивости к сернистому газу) и зарисовывают в тетради увиденное под микроскопом до и после эксперимента.

В случае отсутствия древесных растений можно использовать комнатные.

Контрольные вопросы:

1. Что такое протоплазма?

2. Что является источником сернистого газа?

3. Каковы пути образования серной кислоты в атмосфере?

4. Каковы последствия обезвоживания?

5. Назовите группы живых организмов по их отношению к наличию воды в окружающей среде.

6. Приведите примеры, иллюстрирующие роль воды в клетках живых организмов.

Работа № 2. Определение расхода органического веще­ства растениями при дыхании

Любое сообщество живых организмов на Земле характеризуется его продуктивностью и устойчивостью. Продуктивность определя­ется, в частности, как разность между накоплением и расходованием органического вещества при таких кардинальных процессах, как фотосинтез и дыхание. В первом процессе органическое вещество синтезируется из углекислого газа и воды с выделением кислорода, во втором - разлагается за счет окислительных процессов, проходя­щих в митохондриях клеток с поглощением кислорода. Разные рас­тения сильно различаются по соотношению этих процессов. Так, у таких растений, как кукуруза, сорго, сахарный тростник, мангровые деревья наблюдается высокая интенсивность фотосинтеза при небольшом световом дыхании, что обеспечивает их высокую продуктивность по сравненною с пшеницей и рисом.

Аэробное дыхание (с участием кислорода) - процесс обратный фотосинтезу. В этом процессе синтезированные в клетках органи­ческие вещества (сахароза, органические и жирные кислоты) разлагаются с высвобождением энергии:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + энергия

Все растения и животные получают энергию для поддержания своей жизнедеятельности с помощью дыхания.

Метод определения интенсивности дыхания у растений осно­ван на учете количества выделяемого растениями углекислого газа, который поглощается баритом:

Ba(OH)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + Н₂О

Избыток барита, не прореагировавшего с СО₂,, оттитровывают соляной кислотой:

Ва(ОН)₂ + 2НС1 = ВаСl₂ + Н₂О