Лабораторна робота_ ФР
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5
ВОДНИЙ ОБМІН. ЛИСТ ЯК ОРГАН ТРАНСПІРАЦІЇ
Мета роботи:вивчення найважливіших функціональних особливостей листка рослин як органу транспірації: будови та кількості продихів на листовій пластинці, механізму відкривання та закривання продихів, впливу різних речовин на рух продихів.
Біологічне значення транспірації полягає, по-перше, у забезпеченні сталості внутрішньої температури аркуша. Це досягається поглинанням тепла водою при її випаровуванні листям. Енергія, необхідна для переведення молекули з рідкої фази в газоподібний стан без зміни температури, називається теплотою випаровування. Витрата тепла на випаровування води є засобом регуляції температури листя та попередження рослин від перегріву.
По-друге, транспірація, будучи верхнім кінцевим двигуном, забезпечує надходження води та елементів мінерального живлення до коріння. Встановлено наявність позитивної кореляції між інтенсивністю транспірації та надходження води та іонів. Якщо з рослини видалити листя, поглинання води корінням припиняється. У присмоктувальній дії транспіруючого листя можна переконатися, якщо помістити зрізану гілку в піпетку, заповнену водою, і опущену в чашку з ртуттю. Через деякий час можна спостерігати підняття ртуті в піпетці, що вказуватиме на значну силу, що присмоктує листя.
Таким чином, швидкість надходження води до коріння обумовлена інтенсивністю транспірації.
По-третє, транспірація запобігає виникненню надмірного тургорного тиску, що могло б призвести до руйнування клітин рослин.
По-четверте, процес транспірації перебуває у тісному зв'язку з фотосинтезом рослин, що було зазначенороботами К. А. Тимірязєва. Засвоєння СО2 листям рослин відбувається через продихи, і воно залежить від ступеня насиченості листової тканини водою. Процес засвоєння води та вуглекислого газу є єдиним і нерозривним цілим.
Під інтенсивністю транспірації розуміють кількість води, що випарувалася за одиницю часу з одиниці листової поверхні. Зазвичай цей показник має розмірність – мг/дм 2 год. Кількість води, що випаровується рослинами, досить велика, і нерідко перевищує кількість опадів, що випали за вегетаційний період. Це перевищення компенсується осінньо-зимовими опадами. Так, наприклад, одна рослина соняшнику чи кукурудзи витрачає за літо 200-250 л води. Рослини пшениці на площі 1 га випаровують за літо близько 2 млн. літрів води, кукурудзи – понад 3 млн., а капусти – до 8 млн. л. У процесі утворення кілограма рослинної маси витрачається 300 л. Води.
Устьична транспірація регулюється ступенем відкритості продихів. Будова та розподіл їх залежить від видових та екологічних особливостей рослин. Продихання зустрічаються на всіх наземних частинах рослин, включаючи репродуктивні органи і навіть тичинкові нитки. Найбільш характерні продихи для листя. Найчастіше вони розташовуються на нижній стороні листя (у мезофітних рослин). Однак у ксерофітів вони трапляються і на верхній стороні листа.
Середня кількість продихів на 1 мм 2 площі коливається від 100 до 300. Розмір продихів не перевищує 20 мікрон в довжину і 8-15 мікрон завширшки. Загальна площа відкритих продихів складає 1% поверхні листа.
Встановлено, що дрібне верхівкове листя має більшу кількість продихів, ніж великі нижні. Частота продихів (число їх на одиницю площі) збільшується при переході від основи листа до його верхівки і від нижньої частини рослини до верхньої. Урослин посушливих місць проживання їх більше, але за розміром вони менші.
У більшості мезофітних рослин продихи розташовані на одному рівні з епідермальними клітинами, а у ксерофітних форм продихи розташовані нижче рівня епідермісу і називаються зануреними. У гігрофітів іноді замикаючі клітини розташовані вище за епідерміс. Такі продихи називаються піднятими.
Той чи інший тип будови продихів характерний для певних груп рослин, хоча в межах одного сімейства можуть іноді зустрічатися різні типи продихів. Незважаючи на значну площу, зайняту продихами, дифузія водяної пари через них становить 50-60% випаровування зі вільної поверхні. Встановлено, що швидкість дифузії через дрібні отвори пропорційна їхньому периметру, а не площі. Тому часткове змикання замикаючих клітин мало впливає на їх периметр, і рівень дифузії водяної пари через продихи не дуже різко падає.
Досвід 1. Спостереження за рухом продихів під мікроскопом.
Мета досвіду: визначити залежність роботи продихів від осмотично активних речовин.
Матеріали та обладнання:5% розчин гліцерину, бритва, препарувальна голка, мікроскоп, скло предметне та покривне.
Рослини:листя (традесканції, тюльпана, гортензії або амариллісу, каланхое).
Газообмін між міжклітинниками листа та зовнішньою атмосферою регулюється продихами. Кожне продихи складається з двох замикаючих клітин, у яких стінки, що примикають до устьичної щілини, сильно потовщені, тоді як зовнішні частини оболонки залишаються тонкими. Неоднакова товщина зовнішніх і внутрішніх стінок призводить до того, що при зміні тургора клітини, що замикають, здатні кривитися або розпрямитися, відкриваючи або закриваючи при цьому устьичну щілину.
Хід роботи:виготовляють зрізи епідермісу листа вибраної рослини, які поміщають у 5% розчин гліцерину і витримують не менше 1 години. Зрізи розглядають під мікроскопом, визначають ступінь розкриття гирлової щілини за допомогою окуляр-мікрометра. Роблять 10 промірів, знаходять середнє значення та обчислюють помилку середньої. Потім зрізи переносять із розчину гліцерину у воду і повторюють проміри устьичних щілин під мікроскопом. Результати заносять до таблиці 1.
Ступінь розкриття устьичної щілини в різних середовищах