Раздел II. Основные методы определения интенсивности фотосинтеза.

Методы определения фотосинтеза вытекают из его суммарного уравнения:

6СО₂+ 6Н₂О С₆Н₁₂О₆+ 6О₂

Показателями, характеризующими интенсивность данного процесса могут служить:

• количество поглощенного СО₂;

• количество выделенного О₂;

• количество синтезированного органического вещества.

Наиболее распространенным методом является первый. Для определения интенсивности фотосинтеза этим способом предложен ряд методов, один из которых – определение поглощения СО₂в замкнутом пространстве.

Работа 5. Определение интенсивности фотосинтеза высшего водного растения по выделению кислорода.

Для определения интенсивности фотосинтеза водного растения можно использовать метод счета пузырьков О₂. На свету в листьях происходит процесс фотосинтеза, продуктом которого является О₂, накапливающийся в межклетниках. При срезании стебля избыток газа начинает выделяться с поверхности среза в виде непрерывного тока пузырьков, скорость образования которых зависит от интенсивности фотосинтеза. Данный метод не отличается большой точностью, но зато очень прост и дает наглядное представление о тесной зависимости фотосинтеза от внешних условий.

Ход определения.

Черенки элодеи (ElodeaсanadensisL.) опускают в пробирки с водой срезом вверх. Пробирки помещают в различные условия (табл.1.) и подсчитывают количество выделившихся пузырьков в течение 3 мин. По результатам работы заполняют таблицу и делают вывод о влиянии исследованных факторов на интенсивность фотосинтеза.

Таблица 1.

Влияние внешних факторов на интенсивность фотосинтеза высшего водного растения.

Расстояние от источника света, см	Экран	tводы,С	Количество пузырьков О2за 1 мин	% к контролю
15 25 35	белый белый белый	измеряется перед началом опыта		100
15 15 15	белый красный синий	измеряется перед началом опыта		100
15 15 15	белый белый белый	комнатная 30 – 35 8 – 10		100

Реактивы и оборудование.

1. Пробирки на 20 мл

2. Стаканы химические на 300 – 500 мл

3. Раствор бихромата калия (красный экран)

4. Раствор серно-аммиачно-медной соли (синий экран)

5. Лампы накаливания 100 – 200 Вт

6. Песочные часы

7. Линейки

8. Термометры ртутные

9. Водяная баня

Работа 6. Обнаружение фотосинтеза методом крахмальной пробы

(по Саксу).

Видимым продуктом фотосинтеза у высших растений является крахмал, который накапливается в виде зерен в хлоропластах листа. Объектом изучения служат растений различных систематических групп.

Ход определения.

Перед опытом растения выдерживают 1 – 2 дня в темноте до полного исчезновения крахмала (отрицательная реакция с раствором йода в йодистом калии).

Листья на растениях с обеих сторон покрывают черной бумагой с вырезанными в ней различными фигурами и выставляют их на свет на 1 час. По окончании экспозиции, чтобы убить клетки листа, его помещают на несколько минут в кипящую воду, затем переносят в стакан со спиртом и выдерживают на горячей бане до полного обесцвечивания. После этого лист промывают водой, раскладывают в фарфоровой чашке или чашке Петри и заливают раствором Люголя (раствор J₂ вKJ).

Объяснить причину появления окраски разных зон листа и зарисовать (или вклеить) лист в тетрадь.

Реактивы и оборудование.

1. Раствор J₂вKJ

2. Спирт

3. Водяная баня

4. Черная бумага

5. Настольная лампа

6. Чашки Петри или фарфоровые чашки

7. Ножницы

Работа 7. Определение интенсивности фотосинтеза по поглощению углекислого газа (по Л.А. Иванову и Н.Л. Коссович).

Данную методику используют при изучении фотосинтеза листьев, побегов или целых растений.

Лист растений помещают в стеклянную колбу и выдерживают на свету. Разница в содержании СО₂в воздухе колбы до и после опыта характеризует количество углекислого газа, поглощенного растением в ходе фотосинтеза.

Ход определения.

Определение интенсивности фотосинтеза производят в круглодонных или конических колбах определенного объема. Для предварительного заполнения колб одинаковым по составу воздухом их оставляют открытыми в течение 20 – 30 минут. Затем колбы одновременно закрывают пробками. В одной колбе проводят опыт, другая служит для контрольного определения содержания СО₂в воздухе.

Лист растения (не срывая!) укрепляют за черешок в отверстии запасной пробки. Быстрым, но спокойным движением вынимают из горлышка колбы основную пробку и помещают в колбу лист, закрепленный на запасной пробке. Все щели в пробке замазывают пластилином для герметизации сосуда. Колбу с растением ставят на свет и фиксируют время. Через 30 минут быстро заменяют пробку с листом на основную. Определяют площадь или вес листа без черешка. Затем анализируют воздух в колбах: в каждую колбу через отверстие в пробке наливают по 2 – 3 капли фенолфталеина и по 20 мл 0.02Н раствора Ва(ОН)₂. Барит реагирует с СО₂по реакции:

Ва(ОН)₂+ СО₂→ ВаСО₃+ Н₂О

Избыток барита оттитровывают 0.02Н раствором щавелевой кислоты (НООС–СООН) до исчезновения розовой окраски фенолфталеина.

Интенсивность фотосинтеза рассчитывают в мг СО₂в час на 1 дм²листовой поверхности или на 1 г сырого веса.

Барит при стоянии может изменить титр, поэтому перед титрованием нужно установить соотношение между растворами барита и щавелевой кислоты и рассчитать поправку к титру барита.

Интенсивность фотосинтеза вычисляют по формуле:

(A–B)K0.8860

F= (мг СО₂час^-1дм^-2), где

St

А – количество щавелевой кислоты, пошедшей на титрование барита в

опытной колбе, мл;

В – количество щавелевой кислоты, пошедшей на титрование барита в

контрольной колбе, мл;

К – поправка к титру барита;

0.88 – количество мг СО₂соответствующее 1 мл 0.02Н раствора

щавелевой кислоты;

S– площадь листа, дм²;

T– время опыта, мин;

60. – коэффициент пересчета минут в часы.

Реактивы и оборудование.

1. Колбы 1л, конические или круглодонные

2. Пробки резиновые с отверстием

3. Штативы

4. Фенолфталеин

5. Лампы накаливания 60-100Вт

6. 0.02Н Ва(ОН)₂

7. 0.02Н НООС–СООН

8. Бюретки для титрования

9. Часы