Вводные пояснения. Поглощение воды корневой системой осуществляется в результате действия транспирации и корневого давления. Ведущая роль в водообмене растений принадлежит транспирации.
Транспирация — процесс испарения воды надземными органами растения. Низкий водный потенциал атмосферы обуславливает испарение воды в процессе транспирации и непрерывное перемещение ее от корня к листьям по градиенту водного потенциала. Наибольшая величина водного потенциала характерна для почвы, несколько ниже — для клеток корня, еще ниже — для клеток листьев и наиболее низкая — для воздуха.
Для учета транспирации используют ее определенную величину — интенсивность транспирации.
Интенсивность транспирации (ИТ) — количество воды в г, испаренное с единицы листовой поверхности (1м2) в единицу времени (1ч). эта величина зависит от внешних факторов, времени суток и колеблется в пределах 15-250 г/м2•ч.
Основным методом определения ИТ является весовой метод, основанный на учете потери воды при испарении.
Относительная транспирация (ОТ) — отношение интенсивности транспирации к интенсивности испарения со свободной поверхности при тех же условиях, характеризует способность растений регулировать процесс транспирации. Выражается цифрами от 1,0 до 0,5, поднимаясь иногда до 1,0 и опускаясь у некоторых хорошо защищенных от потерь воды листьев до 0,01 и ниже.
Материалы и оборудование. Листья комнатных растений, торзионные весы, фены, ножницы, подставки для подвешивания листьев.
Ход работы: предлагаемый метод основан на учете изменения массы листа за короткий промежуток времени. Считается, что за первые 5 минут интенсивность транспирации листа сохраняется на постоянном уровне. При более длительной экспозиции происходит уменьшение содержания воды в листе и скорость транспирации снижается.
Листья отделяют от побега и быстро взвешивают, через 5 минут взвешивание повторяют. Убыль массы листа между первым и вторым взвешиванием показывает, сколько воды испарилось за этот период. Расчет интенсивности транспирации ведут по формуле:
Х=(а/Р)*12
X – интенсивность транспирации, мг/г*час
а – количество испарившейся воды, мг
Р – начальный вес листа, г.
Схема и результаты опыта:
| Варианты | а, мг | Р, г | Х, мг/г*час |
Выводы:
Контрольные вопросы:
1. Что такое транспирация и каково ее биологическое значение?
2. Какие существуют способы регуляции транспирации?
3. Какие показатели используются для характеристики транспирации?
4. Каким образом транспирация зависит от внутренних и внешних факторов?
5. Назовите способы адаптации растений к условиям водного дефицита.
Записи при разборе темы:
Работа 6.Определение интенсивности транспирации с помощью технических весов
Вводные пояснения. Работа выполняется группами по 2-3 человека, каждая группа изучает транспирацию при воздействии определенного внешнего фактора, затем группы обмениваются результатами. Для этого создаются различные модельные условия опыта: а) при изучении влияния ветра, поместить листья растения и чашку Петри с водой на равное расстояние от вентилятора под струю теплого воздуха; б) при изучении действия яркого света — используется электролампа (100 Вт); в) действие темноты — используется темный шкаф.
Интенсивность транспирации рассчитывают по формуле:
ИТ= 
где,
ИТ — интенсивность транспирации, г/м2*ч
С — убыль в весе за время опыта, г
S — площадь листа, см2
Т — продолжительность опыта, мин.
10000 — коэффициент перевода см2 в м2
60 — коэффициент перевода минут в часы.
Интенсивность (Е) испарения рассчитывают по формуле:
Е= 
, где
С1 — убыль в чашки Петри, г
S1 - площадь свободной поверхности см2.
Относительную транспирацию находят по формуле:
ОТ = ИТ/Е
Материалы и оборудование. Комнатные растения, технические весы, миллиметровая бумага, вентилятор, настольная лампа, темный шкаф, влажная камера, ножницы, лезвие, вата, дистиллированная вода, колба коническая на 100 мл, эксикатор, линейки, чашки Петри.
Ход работы:
1. Чтобы вызвать открывание устьиц, перед опытом растения необходимо обильно полить и в течение 1,5-2 часов осветить электролампой.
2. У чашки Петри без крышки измерить диаметр (по внутренней поверхности) и наполнить ее дистиллированной водой таким образом, чтобы дно было полностью закрыто. Взвесить на весах.
3. В коническую колбу до половины налить дистиллированной воды.
4. С герани срезать лист вместе с черешком и обвести его контур на кальке.
5. Нижний конец черешка подрезать под водой примерно на 1 см для восстановления водных нитей в проводящих сосудах.
6. Лист при помощи ваты укрепить в коничекой колбе. Листовая пластинка должна быть сухой. Взвесить колбу с листом.
7. Лист в колбе и чашку Петри без крышки поставить в одинаково заданные условия на 40-60 мин.
8. Через 40-60 мин колбу с листом и чашку Петри повторно взвесить. Убыль в весе в первом случае показывает количество воды, испарившейся с поверхности листа (транспирация), во втором — со свободной водной поверхности.
9. Определить площадь листа весовым методом.
10. На основании полученных данных рассчитать интенсивность транспирации, интенсивность испарения со свободной поверхности, относительную транспирацию. Данные занести в таблицы 1 и 2. обменяться результатами.
Схема и результаты опыта:
| № п/п | Показатель | Значение показателя |
| Вес колбе с листом до опыта, г | ||
| Вес колбы с листом в конце опыта, г | ||
| Убыль воды в колбе с листом за время опыта, г | ||
| Вес чашки Петри с водой до опыта, г | ||
| Вес чашки Петри с водой в конце опыта, г | ||
| Убыль воды из чашки Петри за время опыта, г | ||
| Диаметр чашки Петри, см | ||
| Вес 100 см2 миллиметровой бумаги, г | ||
| Вес контура листа, г | ||
| Площадь листа, см2 | ||
| Площадь чашки Петри, см | ||
| Время опыта, мин. |
Схема и результаты опыта:
| № п/п | Условия опыта | ИТ, г/м2*ч | Е, г/м2*ч | ОТ |
| Контроль | ||||
| Ветер | ||||
| Темнота | ||||
| Сильный свет |
Выводы:
Контрольные вопросы:
1. Физическая природа процесса транспирации.
2. Этапы транспирации и их регуляция.
3. Виды транспирации.
4. Регуляция транспирации растением.
5. Зависимость транспирации от внешних условий.
6. Суточный ход транспирации у разных групп с.х. растений.
7. Транспирационные величины и их роль в растениеводстве.
Записи при разборе темы:
Задачи
Задача 1.Растение, имеющее листовую поверхность 15дм2, испарило за 2ч 30г воды. Чему равна интенсивность транспираци?
Решение:
ИТ= С/(S*T),
где С — убыль в весе, г; S — площадь листа, м2 ; Т — время, ч.
ИТ=30/(15*2)=1г/дм2*ч
Задача 2.Продуктивность транспирации равна 4г/л. Найдите транспирационный коэффициент.
Решение:
Продуктивность транспирации (ПТ) — количество созданного растением сухого вещества на 1 л транспирированной воды (его значение в пределах 3-5 г/л). Транспирационный коэффициент показывает, сколько воды(л) растение затрачивает на построение единицы массы сухого вещества, т.е. величина обратная ПТ(у большинства растений ТК варьирует от 100 до 1000, а в среднем составляет 300л/г. Например для создания 1 т урожая затрачивается 300 т воды). Т.к. продуктивность равна 4 г/л, т.е. при испарении 1 л воды синтезировалось 4 г сухого вещества, т.о. на создание 1 г сухого вещества растение затрачивает 0,25 л воды. Транспирационный коэффициент в этом случае равен 0,25 л/г.
Задачи и вопросы для самостоятельного решения
1. Определить продуктивность транспирации, если в конце вегетации масса растения составила 0,2 кг сухого вещества, а за весь вегетационный период им было израсходовано 50 л воды.
2. Рассчитать продуктивность транспирации, если транспирационный коэффициент растения был равен 125.
3. Рассчитать транспирационный коэффициент, если продуктивность транспирации равна 5.
4. Навеску листьев массой 50 г поместили в воду, после чего их масса увеличилась до 55 г. После высушивания сухая масса листьев составила 4 г. Определить содержание воды в листьях до и после насыщения и величину их водного дефицита.
5. Побег с исходной массой 120 г оставили на увядание, после чего масса побега составила 110 г. Определить показатель величины водоудерживающей способности побега.
6.Растение за 1 час испарило 200г, а корневая система поглотила за это же время 150г воды. Какие условия внешней среды могли вызвать указанное несовпадение поглощенной и испаренной воды? Как это отразится на растении?
7. Почему холодная почва называется физиологически сухой?
8. Сколько воды испарит растение за 5 минут, если интенсивность транспирации его равна 120 г/(м2*ч), а поверхность листьев — 240 см2.
9. Растение было выдержано несколько часов в темноте, затем выставлено на прямой солнечный свет. Как изменится при этом транспирация? Почему?
10. Как объяснить завядание листьев в жаркий летний день при достаточном количестве влаги в почве и почему ликвидируется водный дефицит ночью?
11. Фермеры редко удобряют посевы во время засухи, т.к. это может принести вред. Объясните почему?
12. Два повядших побега поставлены в сосуд с водой, причем у одного из них срез стебля был возобновлен под водой. Какой побег быстрее и полнее восстановит свой тургор? Почему?
13. У растения, корни которого погружены в чистую воду, при добавлении к ней соли может наблюдаться временное завядание, однако через несколько часов его тургор, вероятно, восстановится. Объясните это явление.
14. Чему равен транспирационный коэффициент дерева, испарившего за вегетационный период 2 т воды и накопившего за это время 10 кг сухого вещества?
Задания в тестовой форме по разделу «Водный обмен растений»
1.Меньше всего воды содержится в:
а) протоплазме б) клеточной оболочке в) вакуоле
2. Диффузию молекул воды через полупроницаемую перепонку, отделяющую раствор от воды называют:
а) плазмолизом б) осмосом в) тургором
3. Дальний транспорт воды по сосудам ксилемы осуществляется с помощью:
а) осмотического механизма б) корневого давления в) гидростатического давления почвенного раствора
4. Частично доступны для растении следующие формы почвенной воды:
а) капиллярная б) гравитационная в) гигроскопическая г) пленочная д) химически связанная
5. Выход водяных паров через устьичную щель на поверхность листа является …… этапом устьичной транспирации:
а) первым б) вторым в) третьим г) четвертым
6. Усилению интенсивности транспирации способствуют:
а) низкая температура воздуха б) интенсивный свет в) высокая влажность воздуха
г) высокое осмотическое давление раствора д) низкая влажность почвы.
7. Показатель «........» характеризует количество граммов воды, испаряемой растением на каждый грамм образованного сухого вещества.
8.Испарение воды, осуществляемое клетками мезофилла в межклеточное пространство листа, называют .... транспирацией
а) устьичной б) кутикулярной в) относительной
9. Суточный ход транспирации в условиях засухи описывается:
а) двухвершинной кривой со спадом в полдень б) кривой с максимумом в полдень
в) логарифмической кривой г) прямой
10. В процессе транспирации растения теряют др ....% поглощаемой воды:
а) 15% б) 45% в) 75% г) 95%
Вопросы для контрольной работы
1. Объяснить завядание листьев в жаркий летний день при достаточном количестве влаги в почве и ликвидацию водного дефицита ночью?
2. У некоторых комнатных растений незадолго перед дождем появляются капли воды на кончиках листьев. Как объяснить это явление?
3. Охарактеризуйте механизмы поступления воды в клетку
4. В чем различие между активным и пассивным поступлением воды в растительный организм?
5. Почему клетку называют осмотичесой системой?
6. Что такое аквапорины и где они локализуются?
7. Какие процессы, происходящие в растительном организме, влияют на поступление воды в растения?
8. От каких внешних и внутренних факторов зависит интенсивность транспирации?
9. Что такое антитранспиранты?
10. Какие особенности структуры молекул воды определяют ее физические и химические свойства?
11. Объясните, почему К.А. Тимирязев называл транспирацию «необходимым физиологическим злом»?
12. Почему устьица считаются одним из замечательных приспособлений зеленого растения, выработанных в процессе эволюции?
13. Каково соотношение количества воды, испаряемой через устьица и со свободной водной поверхности той же площади? Чем это объясняется?
14. Какие типы движения устьиц вам известны? Каков их механизм? Каково значение АБК и ионов К+ в механизмах?.
15. Какие выводы важно сделать об изменении интенсивности транспирации в различных условиях среды, исходя из формулы Дальтона?
16. Почему ветер усиливает транспирацию, а опушенность листьев уменьшает транспирацию?
17. Охарактеризуйте основные силы, вызывающие поступление воды в клетки корня. В чем роль процессов метаболизма?
18. Что такое плач растений? Каков механизм этого процесса?
19. Является ли транспирация абсолютно необходимой для поступления воды? Как клетки корня получают воду, если транспирация минимальна?
20. Как свойства почвы влияют на поступление воды в клетки корня? Какие силы препятствуют поступлению воды из почвы?
21. Объясните следующие термины: «полевая влагоемкость», «влажность завядания», «мертвый запас». Почему вносимые удобрения при засухе могут нанести вред растению?
22. Ближний и дальний транспорт воды.
23. Объясните сущность теории сцепления.
24. Каковы движущие силы водного тока? Охарактеризуйте разные точки зрения
РАЗДЕЛ 3. ФОТОСИНТЕЗ
Фотосинтез возник на ранних этапах эволюции жизни и остается важнейшим процессом биосферы.
Фотосинтез —это процесс преобразования поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических соединений. Таким образом, фотосинтез — единственный процесс, с помощью которого солнечная энергия улавливается и остается на Земле, преобразуясь в другие формы энергии.
Фотосинтез влияет на биосферные процессы, является фактором их сбалансированности: стабилизирует соотношение кислорода и углекислого газа в атмосфере, влияет на состояние озонового слоя, содержание гумуса в почве, парниковый эффект и т.д. Следовательно, фотосинтез определяет экологическое благополучие биосферы.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 2566.
