Исследовательская работа на тему «Процесс транспирации комнатных растений
лицея с. Верхние Киги»
ВВЕДЕНИЕ.
Вода – важнейший экологический фактор для всего живого на земле. Для нормальной жизнедеятельности растительного организма необходима вода. Этот факт мы знаем все с детства. Но что происходит с водой в растительном организме? Известно, что механизмы транспорта воды в растении не так хорошо изучен, как механизм транспорта воды в организме животных и человека. Некоторые механизмы, к которым можно отнести осмос и корневое давление, были изучены достаточно давно, в отличие от водной помпы. Существуют несколько основных механизмов транспорта воды в растении. К ним относятся осмос, корневое давление, транспирация.
О транспирации я узнала на занятиях в биологическом кружке. Этот процесс вызвал у меня интерес, и я решила изучить этот процесс более подробно.
Предмет исследования: процесс транспирации комнатных растений.
Объект исследования: комнатные растения МОБУ лицея с. Верхние Киги. Выбор комнатных растений, как объект исследования не случаен.
Во-первых, объекты исследования всегда «под рукой».
Во-вторых, большинство из них находится в вегетирующем состоянии круглогодично.
В-третьих, по происхождению комнатные растения представляют широкий спектр природных зон и биогеоценозов.
Цель исследования: изучить процесс транспирации комнатных растений.
Задачи:
- изучить научно-популярную литературу по данной теме;
- выявить закономерности транспирации комнатных растений в различных условиях лицея;
- изучить строение устьичного аппарата комнатных растений, используя методику получения отпечатков поверхности листовой пластинки;
- пронаблюдать деятельность устьиц: открывания и закрывание;
- установить степень открытости устьиц.
Методы:
Анализ научно-популярной литературы.
Проведение опытов на комнатных растениях с использованием цифровой лаборатории «Архимед».
Изготовление микропрепарата кожицы листа традесканции.
Определение состояния устьиц методом инфильтрации.
Гипотеза: процесс транспирации характерен для всех растений и зависит от вида растения и условий окружающей среды.
1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
1.1. Транспирация и её значение.
Транспирация — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию. Количество воды, испаряемой растением, во много раз превосходит объем содержащейся в нем воды. Экономный расход воды составляет одну из важнейших проблем сельскохозяйственной практики. К. А. Тимирязев назвал транспирацию, в том объеме, в каком она идет, необходимым физиологическим злом. Действительно, в обычно протекающих размерах транспирация не является необходимой. Так, если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти со значительно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму.
Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму:
1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза 20—25°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.
2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.
3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.
1.2. Типы транспирации.
Различают три типа транспирации: устьичную — испарение воды через устьица и кутикулярную — испарение воды через всю поверхность листовой пластинки. Впервые разграничение на кутикулярную и устьичную транспирацию было введено в 1877 г. В том, что действительно испарение идет не только через устьица, но и через кутикулу, легко убедиться. Так, если взять листья, у которых устьица расположены только с нижней стороны (например, листья яблони), и замазать эту сторону вазелином, то испарение воды будет продолжаться, хотя и в значительно уменьшенном размере. Следовательно, определенное количество воды испаряется через кутикулу.
1.2.1.Кутикулярная транспирация
Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации.
Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев. Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом.
Однако в некоторых случаях у растений, листья которых характеризуются слабым развитием кутикулы, доля этого вида транспирации может повышаться до 30%. Имеет значение также возраст листа. Молодые листья, как правило, имеют слабо развитую кутикулу и, следовательно, более интенсивную кутикулярную транспирацию. У старых листьев доля кутикулярной транспирации снова возрастает, так как, хотя кутикула и сохраняет достаточную толщину, в ней появляются трещины, через которые легко проходят пары воды. Трещины в кутикуле могут появляться и после временного завядания листьев, благодаря чему транспирация усиливается. Имеются данные, что кутикулярная транспирация меньше зависит от условий внешней среды по сравнению с устьичной.
1.2.2. Устьичная транспирация.
Основная часть воды испаряется через устьица. Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм². Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно.
Процесс устьичной транспирации можно подразделить на ряд этапов.
Первый этап – это переход воды из клеточных оболочек, где она находится в капельно-жидком состоянии, в межклетники (парообразное состояние). Это собственно процесс испарения. На этом этапе растение обладает способностью регулировать процесс транспирации (внеустьичная регулировка). Это связано с несколькими причинами:
1. Между всеми частями клетки существует водное равновесие. Чем меньше воды в клетке, тем выше становится концентрация клеточного сока. А это, в свою очередь, будет уменьшать интенсивность испарения.
2. Между микро- и макро- фибриллами целлюлозы, составляющими клеточные оболочки, имеются капиллярные промежутки. Вода испаряется именно из капилляров. Уже на этом первом этапе растение испаряет тем меньше воды, чем меньше её содержит.
Второй этап – это выход паров воды из межклетников через устьичные щели. Поверхность всех клеточных стенок, соприкасающихся с межклетными пространствами, повышает поверхность листа примерно в 10-30 раз. Все же если устьица закрыты, то все это пространство быстро насыщается парами воды и переход воды из жидкого в парообразное состояние прекращается. Иная картина наблюдается при открытых устьицах. Как только часть паров воды выедет из межклетников через устьичные щели, так сейчас же этот недостаток восполняется за счет испарения воды с поверхности клеток. Поэтому степень открытости устьиц является основным механизмом, регулирующим интенсивность транспирации. Испарение из ряда мелких отверстий идет быстрее, чем из одного крупного той же площади. Это связано с так называемым явлением краевой диффузии. При диффузии из отверстий, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, молекулы воды, расположенные по краям, рассеиваются быстрее. В связи с этим для малых отверстий интенсивность испарения пропорциональна их диаметру, а не площади.
Указанная закономерность проявляется в том случае, если мелкие поры расположены достаточно далеко друг от друга. Поры (устьица) имеют малый диаметр и достаточно удалены друг от друга. При открытых устьицах выход паров воды идет достаточно интенсивно, закрытие устьиц резко тормозит испарение. Именно на этом этапе вступает в действие устьичная регулировка транспирации. При недостатке воды в листе устьица автоматически закрываются.
Третий этап транспирации – это диффузия паров воды от поверхности листа в более далекие слои атмосферы. Этот этап регулируется лишь условиями внешней среды.
Возможен третий путь испарения воды: через чечевички – лентикулярная транспирация.
1.3. Лист – основной орган транспирации.
Основным транспортирующим органом является лист. Средняя толщина листа составляет 100-200 мкм. Паренхимные клетки листа расположены рыхло, между ними имеется система межклетников, составляющая в общей сложности от 15 до 25% объема листа. Лист окружен покровной тканью- эпидермисом, состоящим из компактно расположенных клеток, наружные стенки которых утолщены. Листья большинства растений покрыта кутикулой. Кутикула варьирует как по составу, так и по толщине. Более развитой кутикулой характеризуются листья светолюбивых растений по сравнению с влаголюбивыми. Кутикула вместе с клетками эпидермиса образует как бы барьер на пути испарения паров воды. При этом особенно значительную преграду составляет кутикула. Удаление кутикулы во много раз повышает интенсивность испарения. Сопротивление выходу паров оказывают в определенной мере и утолщенные стенки клетки эпидермиса. Все эти особенности выработались в процессе эволюции как приспособление к сокращению испарения. Для соприкосновения листа с атмосферой имеются устьица.
1.4. Устьицы и устьичный аппарат.
Устьица представляют собой высокоспециализированные образования эпидермы, состоящие из двух замыкающих клеток, между которыми имеется своеобразный межклетник, или устьичная щель (рис. 1).
Щель может расширяться и сужаться, регулируя транспирацию и газообмен. Под щелью располагается дыхательная, или воздушная, полость, окруженная клетками мякоти листа. Клетки эпидермы, примыкающие к замыкающим, получили название побочных, или околоустьичных. Они участвуют в движении замыкающих клеток. Замыкающие и побочные клетки образуют устьичный аппарат.
Рис. 1. Схема строения устьиц листа растений (А - вид на эпидерму сверху, Б - поперечный разрез устьичного аппарата).
1 - замыкающие клетки, 2 - устьичная щель, 3 - побочные клетки, 4 - дыхательная полость, 5 - эпидермальные клетки, 6 - кутикула , 7 - клетки мезофилла , заполненные хлоропластами.
Число и распределение устьиц на листе или побеге варьируют в зависимости от вида растений и условий жизни. Число их обычно колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен на 1 мм2 поверхности.
Механизм движения замыкающих клеток весьма сложен и неодинаков у разных видов. У большинства растений при недостаточном водоснабжении в ночные часы, а иногда и днем тургор в замыкающих клетках понижается и щель замыкается, снижая тем самым уровень транспирации. С повышением тургора устьица открываются. Считают, что главная роль в этих изменениях принадлежит ионам калия. Существенное значение в регуляции тургора имеет присутствие в замыкающих клетках хлоропластов. Первичный крахмал хлоропластов, превращаясь в сахар , повышает концентрацию клеточного сока. Это способствует притоку воды из соседних клеток и переходу замыкающих клеток в упругое состояние.
Общая площадь устьичных отверстий составляет лишь 1-2% площади листа. Несмотря на это, транспирация при открытых устьичных щелях достигает 50-70% испарения, равного по площади открытой водной поверхности.
1.5. Влияние внешних условий и внутренних факторов транспирации на ритмы работы устьичного аппарата.
Внешние условия не только регулируют степень открытости устьиц, но и оказывают влияние непосредственно на процесс транспирации.
Транспирация зависит от влажности воздуха. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем выше интенсивность транспирации.
Следующим фактором среды является температура. С повышением температуры значительно увеличивается количество паров воды, которое насыщает данное пространство. Возрастание упругости паров воды приводит к повышению дефицита влажности. В связи с этим с повышением температуры транспирация увеличивается.
Сильное влияние на транспирацию оказывает свет.
1. На свету, благодаря тому, что зеленые листья поглощают определенные участки солнечного спектра, повышается температура листа, и это вызывает усиление процесса транспирации. У зеленых растений даже рассеянный свет повышает транспирацию на 30—40%.
2. Под влиянием света устьица раскрываются.
3. Увеличивается проницаемость цитоплазмы для воды, что также, увеличивает скорость ее испарения. Все это в целом приводит к тому, что на свету транспирация идет во много раз интенсивнее, чем в темноте.
На интенсивность процесса транспирации оказывает влияние влажность почвы. С уменьшением влажности почвы транспирация уменьшается. Уменьшение содержания воды в растительном организме автоматически снижает процесс транспирации в силу устьичной и внеустьичной регулировки.
Ветер оказывает влияние и на транспирацию по сравнению с испарением, в несколько ослабленной форме. Под влиянием ветра возрастает перенос насыщенного водой воздуха от поверхности листа. В силу этого при ветре усиливается кутикулярная транспирация, где кутикула развита слабее.
Транспирация зависит и от ряда внутренних факторов, прежде всего от содержания воды в листьях. Всякое уменьшение содержания воды уменьшает интенсивность транспирации. Транспирация изменяется в зависимости от концентрации клеточного сока. Молекулы воды удерживаются осмотическими силами. Чем концентрированнее клеточный сок, тем слабее транспирация. Интенсивность транспирации зависит от эластичности клеточных стенок. Если клеточные стенки малоэластичны, то уже небольшая потеря воды приводит к сокращению объема клетки до минимума. Транспирация изменяется в зависимости от величины листовой поверхности, а также при изменении соотношения корни/побеги. В процессе естественного отбора у растений выработалась компенсирующая способность к меньшему испарению с единицы поверхности листа при увеличении листовой поверхности.
Смена дня и ночи, изменение условий в течение суток наложили отпечаток и на процесс транспирации. Как устьичные движения, так и транспирация имеют свой определенный суточный ход. Английский исследователь Д. Лофтфельд разделил все растения в отношении суточного хода устьичных движений на три группы:
1. Растения, у которых ночью устьица всегда закрыты. Утром устьица открываются, и их дальнейшее поведение в течение дня зависит от условий среды. Мало воды — они закрываются, достаточно воды — открываются.
2. Растения, у которых ночное поведение устьиц зависит от дневного. Если днем устьица были закрыты, то ночью они открываются, если днем были открыты, то ночью закрываются. К этой группе принадлежат растения с тонкими листьями.
3. Растения с более толстыми листьями, у которых ночью устьица всегда открыты, а днем, как и у всех остальных групп растений, открыты или закрыты в зависимости от условий.
3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.
Опыт 1. Зависимость транспирации и температуры от площади поверхности листьев.
Цель работы: выявить зависимость транспирации и температуры от площади поверхности листьев.
Теоретические основы работы: Транспирация – важный показатель жизнедеятельности растения. Чем больше площадь поверхности листьев, тем больше транспирация.
Оборудование:
• Компьютер NOVA,
• Датчики температуры и влажности,
• Комнатное растение «Монстера».
Установка параметров измерений:
• частота – каждую секунду;
• замеры – 1000;
• длительность –16 минут.
Ход работы:
1. Подготовила компьютер NOVA для проведения опыта.
2. Поместила два листа растения в целлофановый пакет, опустила в него датчики, чтобы они не касались стенок пакета и листьев растения. Завязала пакет бечевкой.
3. Провела измерения влажности и температуры в течение 16 минут.
4. Вынула датчики и оставила на некоторое время в комнатных условиях.
5. Поместила четыре листа растения в целлофановый пакет, опустила в него датчики, чтобы они не касались стенок пакета и листьев растения. Завязала пакет бечевкой.
6. Провела измерения влажности и температуры в течение 16 минут.
7. Проанализировала полученные значения, ответила на вопросы.
Обработка и анализ результатов:
Результаты измерений записала в таблицу: «Зависимость транспирации и
температуры от площади поверхности листьев».
Количество листьев Влажность % Температура °C
0 с 300 с 600 с 900 с 0 с 300 с 600 с 900 с
2 листа 35,55 34,49 34,41 34,85 23,27 22,87 22,61 22,49
4 листа 39,56 38,58 39,48 40,11 23,55 22,66 22,33 22,18
График 1. Зависимость транспирации и температуры от площади поверхности листьев (2 листа) Красным обозначена влажность, синим температура.
График 2. Зависимость транспирации и температуры от площади поверхности листьев (4 листа) Красным обозначена влажность, синим температура.
Вывод: Транспирация пропорциональна площади поверхности листьев. Чем больше площадь поверхности листьев, тем больше транспирация. Изменения температуры не наблюдалось. Она изменялась в пределах погрешности.
Опыт 2. Измерение влажности и температуры в классе и около растения.
Цель работы: Определить и сравнить влажность и температуру воздуха в классе и около растения.
Теоретические основы работы:
• Влажность воздуха около растения больше, чем вдали от него, так как растения испаряют воду. Поэтому влажность воздуха в лесу всегда выше, чем в городе.
• Температура около растения ниже, чем вдали от него.
Оборудование:
• Компьютер NOVA;
• датчики температуры;
• датчики влажности.
Установка параметров измерений:
• частота замеров – каждую минуту;
• количество замеров – 1000.
Замеры температуры и влажности производить не менее 16 минут.
Ход работы:
1. Подготовила NOVA для проведения опыта.
2. На растение спатифиллиум одела целлофановый пакет, поместила туда датчики температуры и влажности, чтобы они не касались стенки пакета.
3. Начала регистрацию данных температуры в классе и около растения в течение 16 минут.
4. Следила за изменением температуры на экране.
5. Данные замеров занесла в таблицу.
6. На полученные графики наложила комментарии.
7. Сохранила данные опыта.
8. Начала регистрацию данных влажности воздуха в классе и около растения в течение 16 минут.
9. Следила за изменением влажности воздуха на экране.
10. Данные замеров занесла в таблицу.
11. На полученные графики наложила комментарии.
12. Сохранила данные опыта.
Обработка и анализ результатов:
Температура и влажность воздуха (около 15 час.)
Время (с) Температура в классе (°С) Температура около растения (°С) Влажность воздуха в классе (%) Влажность воздуха около растения (%)
0 21,47 20,33 32,61 34,45
300 21,52 20,38 32,65 35,04
600 21,7 20,25 32,92 35,91
900 21,93 20,23 33,0 36,26
График 3. Измерение влажности и температуры в классе.
График 4. Измерение влажности и температуры около растения.
Выводы: Температура в классе выше, чем около растения. Влажность в классе меньше, чем около растения.
Опыт 3. Испарение воды листьями до и после полива.
Цель работы: Выяснить, как влияет полив растения на количество испаряемой воды.
Теоретические основы работы:
Вода необходима для жизни любого растения. Растение получает воду главным образом из почвы. Наземные части растения, в основном листья через устьица испаряют значительное количество воды. Бывает, что в жаркие часы дня расход воды испарением превышает её поступление. Тогда у растения листья увядают. При сухой почве интенсивность испарения меньше, чем при влажной.
На интенсивность процесса транспирации оказывает влияние влажность почвы. С уменьшением влажности почвы транспирация уменьшается. Чем меньше воды в почве, тем меньше ее в растении. Уменьшение содержания воды в растительном организме автоматически снижает процесс транспирации в силу устьичной и внеустьичной регулировки.
Оборудование:
• Карманный Компьютер (КПК) и/или ПК,
• Измерительный Интерфейс,
• датчик температуры,
• датчик влажности.
Установка параметров измерений:
• частота – каждую секунду;
• замеры – 1000.
Ход работы:
1. Подготовила КПК (или ПК) для проведения опыта.
2. Одела целлофановый пакет на спатифиллиум, поместила туда датчики температуры и влажности и плотно завязала пакет.
3. Провела измерения температуры и влажности, когда земля в горшке с растением сухая.
4. Проанализировала полученные данные.
5. Полила растения, вылив 0,5 литра воды.
6. Провела измерения температуры и влажности после полива.
7. Проанализировала полученные данные.
8. Сделала выводы.
Обработка и анализ результатов:
Результаты измерений записала в таблицу
Температура и влажность воздуха до и после полива (около 15 час.)
Время (с) Температура около растения до полива (°С) Температура около растения после полива (°С) Влажность воздуха около растения до полива (%) Влажность воздуха около растения после полива (%)
0 23,96 22,94 34,53 40,86
300 23,45 22,97 35,63 40,82
600 23,19 22,97 36,97 41,68
900 23,04 24,94 38,34 42,66
График 5. Температура и влажность до полива.
График 6. Температура и влажность после полива.
Красным обозначена – влажность, синим – температура.
Выводы: После полива растения интенсивность испарения растением воды увеличилась, а температура около растения стала повышаться.
Опыт 4. Испарение воды растением в тени и на солнце.
Цель работы: Выявить закономерность испарения воды растением в тени и на солнце.
Теоретические основы работы:
При повышении температуры, растение начинает испарять воду через листья более интенсивно.
С повышением температуры значительно увеличивается количество паров воды, которое насыщает данное пространство. Возрастание упругости паров воды приводит к повышению дефицита влажности. В связи с этим с повышением температуры транспирация увеличивается.
Оборудование:
• Растение спатифиллиум;
• Карманный Компьютер (КПК) и/или ПК;
• Измерительный Интерфейс;
• компьютер «Нова»;
• датчик влажности;
• датчик температуры.
Установка параметров измерений:
• частота — 1 раз в секунду;
• количество замеров – 1000;
• длительность опыта 16 мин.
Ход работы:
1. Установила на компьютере показатели: частоту и количество замеров.
2. Поместила в пакет датчики и все листья растения. Провела измерения в тени класса.
3. Повторила эксперимент, переставив растение на освещённое солнцем место в классе.
4. Занесла результаты измерений в таблицу.
5. Сделала выводы по анализу графиков.
Температура и влажность воздуха в тени и на солнце (около 15 час.)
Время (с) Температура около растения в тени (°C) Температура около растения на солнце (°C) Влажность воздуха около растения в тени (%) Влажность воздуха около растения на солнце (%)
0 20,71 24,77 28,88 30,17
300 20,81 24,87 39,33 39,36
600 20,71 25,5 45,02 45,34
900 20,79 25,15 49,22 39,8
Обработка и анализ результатов:
Выводы: При повышении температуры окружающей среды и изменении освещенности интенсивность испарения воды листьями растений увеличивается.
Опыт 5. Сравнение процесса испарения двух видов растений.
Цель работы: Определить и сравнить изменение влажности у комнатных растений разного вида.
Теоретические основы работы:
• Разные виды растений отличаются строением устьичного аппарата и количеством устьиц на площадь листа. Поэтому изменения влажности на поверхности листьев различных комнатных растений неодинаково.
Оборудование:
• Компьютер NOVA;
• датчики температуры;
• датчики влажности;
• комнатные растения: герань и спатифиллиум.
Установка параметров измерений:
• частота замеров – каждую минуту;
• количество замеров – 1000.
Замеры температуры и влажности производить не менее 16 минут.
Ход работы:
1. Подготовила NOVA для проведения опыта.
2. На герань одела целлофановый пакет, поместила туда датчики температуры и влажности, чтобы они не касались стенки пакета.
3. Начала регистрацию данных температуры в классе и около растения в течение 16 минут.
4. Следила за изменением температуры на экране.
5. Данные замеров занесла в таблицу.
6. На полученные графики наложила комментарии.
7. Сохранила данные опыта.
8. На спатифиллиум одела целлофановый пакет, поместила туда датчики температуры и влажности, чтобы они не касались стенки пакета.
9. Начала регистрацию данных температуры в классе и около растения в течение 16 минут.
10. Следила за изменением температуры на экране.
11. Данные замеров занесла в таблицу.
12. На полученные графики наложила комментарии.
13. Сохранила данные опыта.
Обработка полученных результатов.
Температура и влажность воздуха(около 15ч)
Влажность (%) Температура(°C)
0с 300с 600с 900с 0с 300с 600с 900с
Герань 41,49 45,65 49,3 52,64 22,89 22,46 22,23 22,18
Спатифиллиум 49,74 50,05 50,84 51,54 23,02 22,46 22,38 22,36
График 9. Температура и влажность герани. Красным обозначена – влажность, синим – температура.
График 9. Температура и влажность спатифиллиума.
Герань
1033 см2-41,49% х=41,49*1/1033=0,04016457
1 см2-х %
1033 см2-45,65% х=45,65*1/1033=0,04419167
1 см2-х%
1033 см2-49,3% х=49,3*1/1033=0,04772507
1 см2-х%
1033 см2-52,64% х=52,64*1/1033=0,05095837
1 см2-х%
Спатифиллиум
1599 см2-49,74% у=49,74*1/1599=0,03110694
1 см2-у%
1599 см2-50,05% у=50,05*1/1599=0,03130081
1 см2-у%
1599 см2-50,84% у=50,84*1/1599=0,03179487
1 см2-у%
1599 см2-51,54% у=51,54*1/1599=0,0322365
1 см2-у%
Изменение влажности на 1 см2 листа.
0 с 300 с 600 с 900 с
Герань 0,04016457 0,04419167 0,04772507 0,05095837
Спатифиллиум 0,03110694 0,03130081 0,03179487 0,0322365
Вывод: интенсивность транспирации у разных видов растений неодинаково. У герани показатель влажности на 1 см2 больше чем у спатифиллиума.
Опыт 6. Строение и механизм открывания и закрывания устьиц.
Цель работы: Изучить строение устьиц и пронаблюдать за их открыванием и закрыванием.
Материалы и оборудование: Листья традесканции виргинской, раствор глицерина, разбавленной водой в 5 раз, микроскоп.
Краткое теоретическое пояснение: Устьице состоит из двух специализированных клеток эпидермиса, называемых замыкающими, между которыми находится устьичная щель. В отличии от других клеток эпидермиса замыкающие клетки устьичного аппарата имеют бобовидную форму, содержат хлоропласты. Устьица регулирует газо- и водообмен в растении благодаря тому, что обладают способностью периодически открываться и закрываться. Если тургор в замыкающих клетках увеличивается, то устьице открывается, с уменьшением тургора устьице закрывается.
Ход работы: 1.Изучение строения устьица. С нижней стороны листа традесканции сняла кожицу, поместила ее на предметное стекло в каплю воды и накрыла покровным стеклом. При малом и большом увеличении микроскопа рассмотрела строение устьица. Замыкающие клетки устьица имеют бобовидную форму и содержат цитоплазму, ядро с ядрышком, хлоропласты, небольшие вакуоли. Оболочки замыкающих клеток утолщены неравномерно: оболочка внутренней стороны, обращенная щели, толще, чем противоположная.
2.Наблюдения открывания и закрывания устьица. С нижней стороны листа традесканции сняла кожицу, поместила ее на предметное стекло в каплю раствора глицерина, разбавленного водой в 5 раз. Далее наблюдала под микроскопом за появлением плазмолиза. Раствор глицерина вызывает плазмолиз в замыкающих клетках устьица, тургор в них уменьшается и устьице закрывается. Через 15-20 мин глицерин проникает внутрь замыкающих клеток, отчего осмотическое давление и сосущая сила в них возрастают. Вода из окружающего раствора поступает в замыкающие клетки устьица. Тургор в них увеличивается и устьице открывается. Для ускорения этого процесса фильтровальной бумагой отсасывают глицерин и добавляют воду.
Процесс закрытия устьичных щелей под действием глицерина.
Процесс открывания устьичных щелей после промывания водой.
Выводы: 1.Устьице состоит из двух особых замыкающих клеток, содержащих хлоропласты и образующих устьичную щель. 2. Устьица способны открываться и закрываться при изменении тургора в замыкающих клетках.
Опыт 7. Определение состояния устьиц методом инфильтрации.
Цель работы: Установить степень открытости устьиц с помощью абсолютного спирта, ацетона.
Материалы и оборудование: Спатифиллиум, герань, традесканция, монстера, кислица, абсолютный спирт, ацетон, стеклянная палочка.
Краткое теоретическое пояснение: Определение состояния устьиц методом инфильтрации основано на способности жидкостей, смачивающих клеточные оболочки, проникать в силу капиллярности через открытые устьичные щели в ближайшие межклетники и вытеснять из них воздух. Разные жидкости способны проникать в устьичные щели, открытые в различной степени: ацетон проникает через полуоткрытые устьица, спирт способен проникать только через широко открытые устьица. О проникновении жидкости в межклетники судят по появлению на листе прозрачных пятен. Если жидкость, нанесенная на поверхность листа, испарилась и пятен не оставила, значит она не прошла в межклетники.
Ход работы: Для исследования в зимнее время удобно использовать комнатные растения. На нижнюю сторону листа нанесла стеклянной палочкой поочередно на соседние участки спирт, ацетон. Лист удерживала в горизонтальном положении до полного исчезновения капель, которые могут либо испариться, либо проникнуть внутрь листа. Рассмотрела лист на свет. Появление прозрачного пятна, свидетельствующее о проникновении жидкости внутрь листа, отмечала знаком «+», а отсутствие пятна-знаком «-».
Проникновение легкоподвижных жидкостей через устьица в межклетники листа
Растения Прозрачное пятно от Состояние устьиц Условия опыта
Спирта Ацетона
Традесканция - + Полуоткрыты После обеда
Полив был накануне
Герань + + Открыты
Кислица - + Полуоткрыты
Спатифиллиум - - Закрыты
Монстера + + Открыты
Выводы: Появление на листе прозрачного пятна от спирта указывает на широко открытые устьица, прозрачные пятня от ацетона – на полуоткрытые устьица; отсутствие пятен - на закрытые устьица.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В ходе анализа научно-популярной литературы я выяснила, что транспирация – это процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Существует три типа транспирации: кутикулярная, устьичная и лентикулярная.
Основным органом транспирации является лист. Функцию испарения воды в листьях выполняют в основном устьица. На ритмы работы устьичного аппарата оказывают влияние внешние условия и внутренние факторы.
В результате исследовательской работы я пришла к следующим выводам: процесс транспирации зависит от площади поверхности листа, влажности почвы, от температуры окружающей среды. Влажность около растения выше, чем в помещении. Интенсивность транспирации у разных растений отличается, т.к. отличает строение их листьев. Открывание и закрывание устьиц зависит от условий окружающей среды. С помощью спирта и ацетона можно проследить состояние устьиц.
Данные выводы подтверждают мою гипотезу.
Работа была увлекательной и познавательной. Цели и задачи, которые были поставлены в начале работы, успешно достигнуты. Я узнала, что такое транспирация и что их бывает три типа. Мне интересно было проводить разные опыты, наблюдать за открыванием и закрыванием устьиц. Также я узнала состояние устьиц, используя спирт и ацетон. И я думаю не зря начала интересоваться о транспирации, так как я узнала о ней очень много.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Вент Ф. В мире растений. «Мир», 1972 г.
2. Васильева Е. М. и др. Эксперимент по физиологии растений в средней школе. Пособие для учителей. М., «Просвещение», 1978 г.
3. Генкель П. А. Физиология растений. Учеб. пособие по факультативному курсу для 9 класса. М., «Просвещение», 1970 г.
4.
http://ito.su/main.php?pid=26&fid=8915Что может быть в прозрачной капельке воды?
Что может быть в прозрачной капельке воды?
На первый взгляд, конечно, ничего.
Но капни на стекло, оставь следы
И в микроскоп ты рассмотри его.
И ты такое сможешь увидать,
О чем ты даже не подозревал.
Секрет свой тайный может передать
Вода тебе. Об этом ты мечтал?
Лишь только любознательным она
Завесу своей тайны приоткроет.
Изведай ты ее, познай сполна.
И водный мир тебя собой накроет.