1455

11

Оборудование и реактивы: торзионные весы, бюксы, технические весы 1 класса, часы, пинцет, прокипячённая вода, миллиметровая бумага, белая бумага.

Ход выполнения работы. Установить торзионные весы и определить потерю воды срезанным листом. Для этого с помощью арретира нулевую точку поместить в центре глазка.

С помощью безопасной бритвы срезать лист и сразу провести его взвешивание (время взвешивания не должно превышать 1 мин). Записать массу листа и время его взвешивания.

Перенести лист на лист белой бумаги. Точно через 4 минуты провести повторное взвешивание. Проделать подобную операцию со всеми вариантами опыта.

Рассчитать интенсивность транспирации объектов различных вариантов по формуле

Т = ((а – b)/а) 15,

где: а – масса листа при первом взвешивании; b – масса листа при втором взвешивании через 3 мин; 15 – коэффициент перевода минут в часы (60/4).

Налить в бюкс прокипяченной воды (чуть ниже края). На технических весах взвесить бюкс. Через 20—25 мин провести повторное взвешивание бюкса.

Рассчитать интенсивность испарения воды на единицу поверхности. Для этого на листе миллиметровой бумаги обвести контуры листа. Полученную бумажную фигурку вырезать и взвесить на торзионных весах. Определить поверхность исследуемого листа, сравнив массу его бумажной фигурки с массой известной площади той же миллиметровой бумаги по пропорции:

а : б = с : д,

где а — масса известного квадрата миллиметровой бумаги, мг; б — масса бумажной фигурки исследуемого листа, мг; с — площадь бумажного квадрата, дм2; д — искомая поверхность листа растения,

дм2, то есть д=(б . с)/а, дм2.

Определить площадь испарения воды в бюксе, для чего с точностью до 0,01 см измерить внутренний диаметр бюкса. Рассчитать интенсивность испарения воды со свободной её поверхности.

Результаты опыта занести в таблицу.

12

В выводах указать причины более низкой интенсивности транспирации листа по сравнению с испарением воды со свободной ее поверхности. Как называется в физиологии растений механизм этого явления?

Лабораторная работа 7

Водообмен побега древесной породы (по В. П. Мальчевскому)

Объекты исследования: побеги хвойных и лиственных древесных растений.

Оборудование и реактивы: технические весы 1 класса с разновесом, стеклянные банки с пробками, имеющими отверстия для побега, кристаллизатор с водой, ручной секатор, бюксы, СУШИЛЬНЫЙ шкаф, восковой карандаш, раствор эозина (30 мг на 1 л воды).

Ход выполнения работы. По диаметру отверстия в пробке выбрать побег хвойной или лиственной породы для соответствующего варианта опыта. Побег должен быть здоровым, без каких-либо механических повреждений, с длинными междоузлиями и концом, свободным от боковых побегов.

В опытные и контрольные склянки налить раствор эозина примерно на три четверти их объема. Взвесить склянки с жидкостью на технических весах с точностью до 0,1 г.

При использовании побегов хвойной породы с нижней части побега взять пробу на влажность хвои (примерно 2 г). Срез побега ручным секатором обновить под слоем прокипяченной воды в эксикаторе, отступая примерно на 5—6 см от конца побега. Придержать конец побега в воде не

13

менее 1 мин. Закрепить побег в пробке склянки таким образом, чтобы его срезанный кончик располагался на расстоянии 1,5—2,0 см от дна склянки. Промежутки между побегом и пробкой замазать вазелином (если таковые окажутся).

Быстро осмотреть всю установку, отметить особенности побега. Случайные повреждения поверхности, почек, хвои и т. д. замазать вазелином. Взвесить всю установку.

Результаты опыта занести в таблицу.

Поставить опытные и контрольные установки в лаборатории в обычных для нее условиях освещения, температуры и влажности воздуха.

Экспозиция опыта — 1 или 2 недели в зависимости от расписания занятий.

Взвесить контрольные склянки и определить потерю воды через пробку. Количество потерянной воды побегом определить взвешиванием всей установки и сопоставить ее массу с исходной массой всей установки. Внести поправку на количество испарившейся воды через пробку склянки.

.Извлечь пробку с побегом и взвесить склянку с оставшимся раствором эозина. По разности с исходной массой определить количество поглощенной воды побегом. Внести поправку на испарение воды через пробку склянки.

Срезать побег на уровне верхней поверхности пробки. Взвесить его. У побега хвойной породы оборвать и взвесить всю хвою. Отметить распределение краски на поперечном разрезе побега: в коре, древесине, сердцевине.

На том же срезе определить площадь поперечного сечения древесины вместе с сердцевиной и площадь поперечного сечения сердцевины по формуле

14

Sд = 3,14. (R2 – r2),

где R — радиус древесины вместе с сердцевиной, мм; г — радиус сердцевины, мм.

На основании полученных данных определить:

1)интенсивность транспирации по формуле

Т=n . l0000/Sп .t, г/(м2. ч),

где n— количество транспирированной воды, г; Sп — поверхность побега или хвои, см2; t — продолжительность опыта, ч; 10000 — коэффициент перевода см2 в м2.

Для определения транспирирующей поверхности у лиственных пород побег условно разделить на 3—4 участка, более или менее равномерных по диаметру, и вычислить поверхность каждого из них и суммированием

— всего побега в целом. Если есть боковые побеги, то с ними проводят такую же операцию и определяют поверхность всей ветки.

У хвойных пород по массе хвои найти ее поверхность из расчета: 1 г сырой хвои имеет поверхность 33 см2 (для сосны обыкновенной).

2) водный баланс, который рассчитать вычитанием количества поглощенной и транспирированной воды;

3) скорость водного тока, т. е. количество воды, прошедшей в одни сутки через 1 см2 поперечного сечения побега:

V=M/Sд,

где M = (A + T)/2 — среднее из массы поглощенной и испаренной воды, г; Sд — поперечное сечение древесины, см2.

4) экономность транспирации, т. е. какое количество воды в % от её общего содержания теряется за 1 ч:

Этр = n . l00 / tM , % за 1 ч,

где n - количество транспирированной воды, г; t - продолжительность опыта, ч; M - количество воды в побеге (хвое), г, определяемое по формуле

M = Ac/100,

15

где А — сырая масса побега лиственной породы или сырая масса всей хвои побега; с — процент воды в побеге или хвое, %.

5) По найденным данным экономности транспирации определить, сколько раз вода в побеге заменялась в течение опыта?

В выводах объяснить, почему водный баланс может быть положительным или отрицательным, различия в скорости водного тока, интенсивности транспирации.

Лабораторная работа 8

Определение интенсивности кутикулярной транспирации

Объекты исследования: свежие листья плюща, фуксии, цикламена, сирени или других растений с гипостоматическими листьями.

Оборудование и реактивы: вазелин в фарфоровой чашке; аналитические или технические весы; скальпель; пробирки (2 шт.); водяная баня.

Ход выполнения работы. Срезать два одинаковых гипостоматических листа и смазать нижнюю сторону одного из них тонким слоем вазелина, слегка разогретого на водяной бане.

Взвесить листья на аналитических или технических весах, отметив время, и поставить их черешками в пустые пробирки. Через 10—15 мин повторить взвешивание.

Уменьшение массы необработанного листа (а) характеризует общую траспирацию (устьичную + кутикулярную). Для определения доли кутикулярной транспирации следует потерю воды листом со смазанной нижней поверхностью (б) умножить на 2, так как у первого листа испаряют оба эпидермиса (верхний и нижний), и выразить в процентах от общей по формуле

X = (2б/а) 100%.

Результаты исследования разных объектов записать в таблицу:

16

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

III. Фотосинтез

Лабораторная работа 9

Получение вытяжки пигментов зелёного листа

Объекты исследования: свежие или сушеные листья крапивы, примулы, плюща или других растений.

Оборудование и реактивы: 85% этиловый спирт; CaCO3; кварцевый песок или толченое стекло; вазелин; ножницы; фарфоровые ступки (2 шт.); колбы (2 шт.); воронки (2 шт.); стеклянная палочка; бумажные фильтры.

Ход выполнения работы. Свежие или сушеные листья измельчить ножницами, отбросив крупные жилки и черешки, поместить в ступку, добавить на кончике ножа СаСО3 (для нейтрализации кислот клеточного сока) и немного чистого кварцевого песка или толченого стекла. Тщательно растереть, приливая понемногу этиловый спирт, смазать носик ступки с наружной стороны вазелином и слить полученный темно-зеленый раствор по палочке в воронку с фильтром.

Прилить в ступку еще немного спирта, растереть и слить на тот же фильтр. Повторить эту операцию несколько раз до полного извлечения пигментов.

В другой ступке растереть листья с водой и профильтровать. Рассмотрев полученные вытяжки на свет, установить, какая из них представляет собой истинный раствор, а какая — коллоидный.

17

Сделать вывод о растворимости пластидных пигментов в воде и в органическом растворителе (спирте). Использовать спиртовую вытяжку в следующих работах.

Лабораторная работа 10

Разделение пигментов по Краусу

Объекты исследования: спиртовая вытяжка пигментов зеленого листа. Оборудование и реактивы: бензин; этиловый спирт; пробирка с притертой пробкой; цветные карандаши.

Ход выполнения работы. Налить в пробирку 2—3 мл спиртовой вытяжки пигментов зеленого листа, добавить несколько больший объем бензина и 2—3 капли воды (чтобы спирт не смешивался с бензином). Закрыть пробирку, несколько раз сильно встряхнуть и дать отстояться.

Если разделение пигментов будет недостаточно четким (оба слоя окрашены в зеленый цвет), то необходимо прилить еще бензина и продолжать взбалтывание.

Помутнение нижнего слоя (от избытка воды) можно устранить, добавляя немного спирта. Отметить окраску нижнего спиртового слоя и верхнего бензинового (сделать рисунок).

Сделать выводы о различной растворимости пигментов в спирте и бензине.

Лабораторная работа 11

Химические свойства хлорофилла

Часть 1. Омыление хлорофилла щёлочью.

Объекты исследования: спиртовая вытяжка пигментов.

Оборудование и реактивы: 20% раствор КОН в капельнице; бензин; пробирка с притертой пробкой; цветные карандаши.

Ход выполнения работы. К 2—3 мл спиртовой вытяжки пигментов добавить 4-5 капель 20% раствора щелочи и взболтать. Прилить в пробирку равный объем бензина, сильно встряхнуть и дать отстояться.

Отметить окраску нижнего спиртового и верхнего бензинового слоев (зарисовать). Указать, какие вещества растворены в спирте и какие в

18

бензине, имея в виду, что желтые пигменты со щелочью не реагируют. Записать реакцию омыления хлорофилла.

Часть 2. Получение феофитина и восстановление металлорганической связи

Оборудование и реактивы: спиртовая вытяжка пигментов; 10% соляная кислота в капельнице; уксуснокислый цинк; пробирки (2 шт.); скальпель; держатель для пробирок; спиртовка; спички; цветные карандаши.

Ход выполнения работы. Налить в две пробирки по 3—4 мл спиртовой вытяжки пигментов зеленого листа и добавить в них по 2—3 капли 10% соляной кислоты.

Отметить окраску полученного продукта реакции.

В одну из пробирок с феофитином внести несколько кристаллов уксуснокислого цинка и довести раствор до кипения (нагревать следует осторожно, не допуская выбрасывания жидкости из пробирки).

Если окраска не изменится, добавить еще уксуснокислого цинка и продолжать нагревание. Отметить изменение окраски, вызванное замещением двух атомов водорода в феофитине атомом цинка.

Зарисовать пробирки.

Лабораторная работа 12

Оптические свойства пигментов

Часть 1. Спектры поглощения пигментов.

Объекты исследования: концентрированная спиртовая вытяжка пигментов зеленого листа; раствор каротина (бензиновая вытяжка корнеплода моркови); раствор ксантофилла, полученный при разделении пигментов но Краусу.

Оборудование и реактивы: этиловый спирт; спектроскоп; настольная лампа мощностью 100 Вт; чугунный штатив с двумя лапками; штатив с пробирками (7 шт.); пипетки, градуированные на 5—10 мл; цветные карандаши.

Ход выполнения работы. Направить спектроскоп на источник света. Отрегулировать ширину щели на конце трубы спектроскопа так, чтобы спектр получился четким и достаточно ярким (при слишком

19

широкой щели спектр получается размытым, нечистым, при очень узкой щели освещенность спектра недостаточна).

Налить исследуемый раствор в пробирку и закрепить ее в лапке штатива перед щелью спектроскопа.

Изучить спектры поглощения растворов хлорофилла разной концентрации, разбавляя вытяжку из зеленого листа в отношениях 1:1, 1 : 3, 1 : 5, 1:15. Для сравнения рассмотреть спектр бензиновой вытяжки из корнеплода моркови, содержащей каротин, и спиртовой раствор ксантофилла, полученный при разделении пигментов по Краусу.

Зарисовать спектры по форме, приведенной в таблице, причем поглощенные участки закрасить черным, а видимые участки — цветными карандашами:

Хлорофилла: 1 : 15 1 : 5 1 : 3 1 : 1

Не разведенный раствор Каротина Ксантофилла

Если в лаборатории есть регистрирующий спектрофотометр (например, СФ-10), то целесообразно записать спектр поглощения самого разбавленного раствора хлорофилла и зарисовать полученную кривую.

3. Какие лучи поглощают желтые пигменты?

Часть 2. Флуоресценция хлорофилла.

Оборудование и реактивы: проектор или настольная лампа; кусок черной ткани или бумаги.

Ход выполнения работы. Вытяжку пигментов в конической колбе или пробирке поместить на темном фоне у настольной лампы или осветить пучком света проекционного фонаря.

Рассмотреть вытяжку с той стороны, откуда падает свет.

Отметить окраску раствора и сделать вывод о причине флуоресценции.

20

Лабораторная работа 13

Определение содержания хлорофилла в листьях

Объекты исследования: свежие листья различных светолюбивых (гороха, кукурузы, огурцов) и теневыносливых (примулы, плюща, аспидистры) растений Оборудование и реактивы: 80% ацетон; СаСО3; кварцевый песок или

толчёное стекло; весы; ножницы; ступка малого размера; колба Бунзена с пробкой, в которую вставлен стеклянный фильтр № 2 или № 3; насос Камовского; стеклянная палочка; мерная колба на 50 мл с пробкой; воронка; фотоэлектрический колориметр или спектрофотометр; калька; вазелин; салфетка.

Ход выполнения работы. Измельчить листья ножницами, отбросив черешки и крупные жилки, и отвесить на куске кальки 300— 500 мг.

Поместить навеску в ступку, добавить кварцевого песка или толченого стекла, и немного СаСО3, прилить 4— 5 мл 80% ацетона и тщательно растереть.

Смазать снизу носик ступки вазелином и слить вытяжку по палочке в воронку со стеклянным фильтром, вставленную в колбу Бунзена, не теряя ни одной капли. Отсосать жидкость насосом. Прилить в ступку еще немного ацетона, растереть, снова слить на фильтр и отсосать. Повторить эту операцию 2—3 раза, затем перенести растертую массу на фильтр.

Сполоснуть ступку 3 раза ацетоном, слить на материал в воронку, дать постоять несколько минут и отсосать. Промыть материал ацетоном до полного извлечения пигментов (растворитель, стекающий с фильтра, должен стать бесцветным).

Перелить вытяжку в мерную колбу на 50 мл и довести ацетоном до метки, споласкивая колбу Бунзена не менее трех раз небольшими порциями ацетона и сливая в ту же мерную колбу. Закрыть мерную колбу пробкой, тщательно перемешать (перевернуть 3 раза вверх дном и взболтать) и хранить до определения в темноте на холоде.

Определить концентрацию хлорофилла на ФЭКе. Для этого за 20 мин до определения включить ФЭК, установить гальванометр на нулевое деление, поставить красный светофильтр, открыть шторки (предварительное освещение фотоэлементов необходимо потому, что в первые минуты после включения ФЭК дает неустойчивые показания).

Определить оптическую плотность раствора относительно чистого растворителя (ацетона), используя кюветы с расстоянием между