Модуль 4. Водний обмін рослин

Вода складає 70 – 95 % маси рослин. Водний обмін рослин включає слідуючі процеси: поглинання, рух та випаровування води листям. Ці процеси відбуваються завдяки роботі кінцевих двигунів рослин: кореневого тиску і транспірації. Двигуни працюють в тісному зв’язку з умовами навколишнього середовища та потребами самої рослини.

Якщо випаровування води рослинами перевищує процес надходження води, виникає водний дефіцит. Невеликий водний дефіцит корисний рослині, але якщо він посилюється, в рослині виникає серйозне порушення обміну речовин, які можуть призвести до загибелі.

Багато рослин ростуть в умовах недостатньої вологи. Такі рослини мають еволюційно – сформовані пристосування (анатомічні, морфологічні і фізіологічні) до нестачі вологи. Шкідливий і надлишок вологи. Перезволожені рослини мають різні механізми захисту.

Практична робота № 4

Визначення інтенсивності транспірації

Мета роботи: На прикладі кімнатних рослин ознайомитись з методикою визначення інтенсивності транспірації і порівняти її з випаровуванням з вільної водної поверхні.

Об'єкт: листя герані.

Матеріали і обладнання: Листя кімнатної рослини, технічні ваги, годинник, пробірки, чашки Петрі, калькулятор, ножиці, папір, лінійка, вата.

Теоретичне обгрунтування.

Вбирання води кореневою системою відбувається в результаті дії транспірації та кореневого тиску. Ведуча роль в водообміні рослин належить транспірації. Транспірація - це процес випаровування води надземними органами рослини.

Завдяки транспірації рослини забезпечуються водою, знижується температура листя, що дає змогу нормальному ходу фотосинтезу. Кількість випаруваної води залежить від багатьох факторів : виду рослини, етапу онтогенезу, температури повітря, вологості грунту та повітря. Для обліку транспірації використовують її деяку величину – інтенсивність транспірації.

Інтенсивність транспірації (ІТ) – кількість води в грамах, випарувана з одиниці листкової поверхні (1 м²) в одиниці часу (1 год). Ця величина залежить від зовнішніх факторів, часу доби та коливається в межах 15 – 250 г/м² за год. Основним методом обліку інтенсивності транспірації являється ваговий метод, оснований на обліку втрати води при випаровуванні.

Від інтенсивності транспірації залежить посухостійкість рослин. Рослини з низькою транспірацією, як правило, відрізняються високою посухостійкістю. Вони здатні до помірного поглинання і випаровування води. До цієї групи відносяться такі с/г рослини як сорго, соя, кукурудза.

Відносна транспірація (ОТ) - відношення інтенсивності транспірації до інтенсивності випаровування водної поверхні при тих же умовах. Цей показник характеризує здатність рослин регулювати процес транспірації. Відносна транспірація виражається цифрами від 0,1 до 0,5, інколи піднімається до 1 і опускається в деяких добре захищених від втрати води листям до 0,01 і нижче.

Хід роботи:

1. Щоб визвати відкривання продихів, перед дослідом рослини необхідно добре полити і на протязі 1,5 – 2 години освітити електролампою.

2. У чашки Петрі без кришки виміряти діаметр (по внутрішній поверхні) та наповнити її дистильованою водою таким чином, щоб дно було повністю закрито. Зважити на електронних вагах в точності до другого знаку.

3. В конічну колбу до половини налити дистильовану воду.

4. З герані зрізати листок разом з черешком та обвести його контур на кальці (обережно, щоб не пошкодити лист)

5. Нижній кінець черешка підрізати під водою приблизно на 1 см для відновлення водних ниток в провідних судинах.

6. За допомогою вати закріпити лист в конічній колбі. Листкова пластинка не повинна бути мокрою.

7. Колбу з листком зважити

8. Листок в колбі і чашку Петрі без кришки поставити в однакові задані умови на 40 – 60 хв.

9. Через 40-60 хв. Колбу з листком і чашку Петрі повторно зважують. Зменшення ваги в першому випадку показує кількість води, випаруваної з поверхні листа (транспірація), в другому – з вільної водної поверхні.

10.Визначити площу листа. Для цього використовують ваговий метод. Вирізають із кальки квадрат в 100 см² (10×10 см) и зважують на електронних вагах. Потім вирізають контур листа із кальки і також зважують. По пропорції знаходять площу контуру (листа):

S= 100× В/А,

Де S – площа листа, см²

А – вага квадрата, г

В - маса контуру листа, г

11. На основі отриманих даних розрахувати інтенсивність транспірації, інтенсивність випаровування з вільної водної поверхні, відносну транспірацію.

12. Заповнити таблиці 1 і 2 .

13.Зробити висновки про вплив зовнішніх факторів на інтенсивність транспірації, проаналізувати і порівняти показники інтенсивності транспірації та інтенсивності випаровування з відкритої поверхні для одних і тих же умов досліду.

Інтенсивність транспірації підраховують за формулою:

ІТ = 10 000× С×60 ,

S× T

Де ІТ – інтенсивність транспірації, г/м² за год.

С - зменшення в масі за час досліду, г;

S - площа листка, см² ;

Т - тривалість досліду, хв.

10000 – коефіцієнт переводу, см² , м².

60 – коефіцієнт переводи хвилин в години.

Паралельно в тих же умовах визначають випаровування з вільної водної поверхні. Для цього враховують кількість води, що випарувалась за 1 годину з поверхні чашки Петрі. Площу чашки Петрі визначають за формулою:

S =  r² (=3,14)

Інтенсивність випаровування (Е) вільної водної поверхні чашки Петри розраховують по тій же формулі:

ІТ = 10 000× С1×601 ,

S1× T

Де С1 – зменшення в масі чашки Петрі, г;

S1 – площа вільної поверхні (см ²), яку знаходять як площу круга

Відносну транспірацію знаходять по формулі:

ВТ=ІТ/Е

Порівнюють отримані величини і роблять висновки про залежність інтенсивності транспірації і відносної транспірації від властивостей рослини регулювати транспірацію. Результати досліду записують в таблицю.

Таблиця 1