МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Обнинский институт атомной энергетики –

филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Отчёт по лабораторной работе №1

на тему: “ Определение поглощения воды талломом лишайника”

Обнинск, 2020

Теория

Вода составляет большую часть массы живых организмов – в среднем от 70 до 90%. Свойства воды определяются ее высокой структурированностью. Роль воды в жизни растений проявляется во всех аспектах жизнедеятельности. Вода является и средой, и непосредственным субстратом большинства биохимических реакций. Вода служит компонентом структуры протоплазмы. Нормальная обеспеченность клеток водой необходима для поддержания их в состоянии тургора (тургорным давлением называют гидростатическое давление содержимого клетки на оболочку). Благодаря тургорному состоянию поддерживается форма органов растений со слаборазвитой механической тканью и осуществляется их расположение в пространстве. Испарение воды (транспирация) служит основным средством терморегуляции растений.

Водный режим складывается из следующих основных процессов: поглощение воды, ее распределение и транспирация (испарение). Вода является важным лимитирующим фактором в наземных экосистемах. По способности переносить недостаток воды растения и лишайники можно разделить на три группы:

1) ксерофиты; 2) мезофиты; 3) гигрофиты.

Приспособления организмов к недостатку воды весьма разнообразны. Организмы, способные в достаточной степени регулировать свой водный режим называются гомойгидридными. К таким организмам относятся большинство цветковых и голосеменных растений. Мхи, водоросли, лишайники, некоторые виды папоротников, не способные четко регулировать содержание влаги в своих тканях относятся к группе пойкилогидридных организмов. Их водный режим варьирует пассивно, в зависимости от содержания влаги в окружающей среде. Каждый из этих пойкилогидридных организмов относительно быстро высыхает, но при наличии доступной влаги может снова возобновлять свою жизнедеятельность.

Лишайники – пойкилогидридные симбиотические организмы, слоевище которых образовано грибом (микобионтом) и водорослью (фитобионтом). Водоросль снабжает гриб созданными ею в процессе фотосинтеза органическими веществами, а получает от него воду с растворенными минеральными солями. По мимо этого грибные гифы защищают водоросль от высыхания. Лишайники требовательны к свету, могут переносить засуху, но нуждаются хотя бы в периодическом увлажнении, т.к. процесс фотосинтеза и дыхания идет лишь во влажных слоевищах.

Способность лишайников адаптироваться к неблагоприятным условиям, в том числе к засухе, определила их географическое распространение.

Эта эволюционно выработанная адаптация носит комплексный характер. При неблагоприятных условиях все процессы жизнедеятельности замедляются, становятся латентными, в то время как при благоприятных условиях снова восстанавливаются.

Принцип метода. Один из путей физиологической адаптации лишайников к меняющимся условиям влажности среды – потеря воды и отсутствие специальных приспособлений для предохранения от испарения. Способность быстро высыхать позволяет им без повреждений переносить нагревание солнечными лучами, что было бы опасно для влажного таллома. В засушливый период некоторые виды лишайников содержат лишь 2 – 10% воды. Лишайники способны жить без воды более года. При увлажнении физиологические функции лишайников быстро восстанавливаются. Фотосинтез начинается со слабой интенсивности и постепенно дорастает до нормы. Механизмы, обеспечивающие поглощение воды сухими лишайниками, в настоящее время не выяснены.

Цель работы: определение динамики поглощения воды воздушно-сухим талломом лишайника при увлажнении.

Объект исследования: талломы листовых лишайников (например: Peltigera, Hypogymnia, Xantoria, Parmelia и др.), хранящиеся в лабораторных условиях в воздушно-сухом состоянии при слабом освещении.

Оборудование: чашки Петри с влажным песком, фильтровальная бумага, часы, аналитические весы.

Ход работы:

1) Десять талломов лишайников одного вида взвешиваем на торсионных весах и помещаем во влажную камеру. В качестве камеры используем чашку Петри (на ее дно насыпают песок с 30-процентной влажностью, помещают фильтровальную бумагу во избежание прилипания песчинок к таллому, и сверху накрывают крышкой).

2) Последовательно взвешиваем талломы через 5, 10, 30, 60, 100 мин.

3) Производим расчет количества воды, поглощенной лишайником за определенный интервал времени, вычитая исходную (сухую) массу таллома из очередного результата взвешивания, показывающего массу увлажненного таллома.

4) Производим расчет количества поглощенной воды на 1 г сухого таллома.

5) Результаты взвешивания и расчета массы поглощенной воды записываем в таблицу.

Таблица 1

Результаты поглощения воды талломом лишайника в течение времени

Время, мин	Масса таллома, гр					Масса поглощенной воды на 1 г сухого таллома, мг						М		σ		mx		Δm
	1	2	3	4	5		1	2	3	4	5
0	0,0996	0,1118	0,1118	0,1175	0,1069		-	-	-	-	-		-		-		-		-
5	0,1039	0,1164	0,1150	0,1239	0,1100		0,0043	0,0046	0,0039	0,0064	0,0031		0,0037		0,0015		0,0007		0,0020
10	0,1071	0,1190	0,1175	0,1275	0,1118		0,0075	0,0072	0,0037	0,0100	0,0049		0,0071		0,0019		0,0009		0,0025
30	0,1134	0,1261	0,1235	0,1348	0,1168		0,0138	0,0143	0,0117	0,0173	0,0099		0,0134		0,0028		0,0013		0,0036
60	0,1190	0,1329	0,1279	0,1419	0,1216		0,0194	0,0211	0,0161	0,0244	0,0147		0,0191		0,0039		0,0018		0,0050
100	0,1241	0,1380	0,1335	0,1479	0,1258		0,0245	0,0262	0,0217	0,0304	0,0189		0,0243		0,0088		0,0039		0,0110

6) Данные, полученные в ходе эксперимента, обрабатываем статистически.

• По результатам расчета массы поглощенной воды на 1 г сухого таллома находим среднее значение М:

, где M_i – отдельный вариант измерений; n – количество измерений (объем выборки).

• Вычисляем среднеквадратичное отклонение σ:

, где M_i – отдельный вариант измерений; – среднее значение; n – количество измерений (объем выборки).

• Определяем погрешность оценки среднего значения (m_x) с помощью величины стандартного отклонения:

m_x = .

• Вычисляем доверительный интервал (Δm), который показывает, насколько среднее арифметическое значение может отличаться от истинного:

Δm = m_x  t_ά , где t_ά – коэффициент Стьюдента

7) С помощью статистического метода обработки данных по Стьюденту определяем достоверность различия в поглощении воды в разные моменты времени. Для этого рассчитываем экспериментальное значение коэффициента Стьюдента по формуле:

/t/= ,где – среднее значение результатов измерений в первой выборке, – среднее значение результатов измерений во второй выборке, m_x – погрешность оценки среднего значения двух выборок.

/t_5/10/= =2.9

/t_10/30/= =3.8

/t_30/60/= =2.6

/t_60/100/= =1.3

Сравниваем расчетное значение коэффициента Стьюдента с критическим

t_ά =2,6…4,0

Там, где расчетное значение больше критического, наблюдаемые различия между выборками являются достоверно значимыми.

8) Окончательный результат представляем графической зависимостью:

Вывод: определили динамику поглощения воды воздушно-сухим талломом лишайника при увлажнении и представили окончательный результат в виде графической зависимости массы поглощенной воды на 1 г сухого таллома от времени.