Робота № 17. Явище гутації

Основні відомості. Крім «плачу» у рослин спостерігається ще й виділення води листками, яке дістало назву гутації. Гутацію в природі можна спостерігати в похмурі дні навесні, коли випаровування незначне, а надходження води в рослину достатнє. Гутація є результатом однобічної течії води крізь кореневі системи, яка відбувається при відсутності транспірації. Гутація відрізняється від «плачу» тим, що вона є нормальним фізіологічним явищем, не пов’язаним з пошкодженням рослини. Гутаційна крапля виступає крізь звичайні продихи або крізь гідатоди – водяні продихи. Фізіологічне значення гутації полягає насамперед в підтриманні у рослин рівноваги між поглинанням і випаровуванням води.

Мета роботи. Провести спостереження за процесом гутації на молодих проростках злакових рослин.

Матеріали, реактиви, обладнання. Склянки з дірками у дні, фільтру-вальний папір, вата, хлороформ, проростки пшениці, ячменю, вівса.

Хід роботи. Явище гутації в лабораторіях вивчають на молодих проростках злакових рослин, вирощених у темряві. Перед заняттям ці проростки виймають з темного місця, добре поливають і накривають склянкою, щоб створити вологе середовище біля проростків. Через 30-60 хв. після накривання на верхівках проростків з’являються краплини води, їх обережно знімають фільтрувальним папером через отвір в склянці. Досить скоро краплинки з’являються знову. Їх теж знімають, і дослідні рослини вміщують в середовище, насичене парами хлороформу, для чого під склянку кладуть ватку, змочену хлороформом. В цих умовах гутація припиняється. Якщо ватку з хлороформом з-під склянки забрати, гутація відновиться. Отже, хлороформ пригнічує діяльність кореневої системи, а вбирання води є активним фізіологічним процесом.

Контрольні запитання.

1. Що таке гутація і чим вона відрізняється від «плачу» рослин?

2. За яких умов спостерігається процес гутації?

Робота № 18. Поглинання води кореневою системою.

Основні відомості. На коренях рослин утворюється багато кореневих волосків, які виконують функцію поглинання води з ґрунту. Вода рухається від кори до судин кореня і завдяки нагнітальній силі піднімається судинами вгору. Силу, що зумовлює однобічну течію води по судинах, яка не залежить від транспірації, називають кореневим тиском, або нижнім кінцевим рушієм водяної течії.

Якщо навесні до розкриття бруньок зрізати або поранити стовбур рослини, то з пораненого місця витікатиме рідина (пасока). Явище витікання рідини з перерізаного стебла дістало назву «плачу» рослин. В основі цього явища лежить нагнітальна активність кореневої системи.

Кореневий тиск має велике значення особливо в той період, коли немає транспірації, і під час розкриття бруньок у деревних рослин навесні, коли ще дуже мала транспіраційна поверхня. «Плач» у рослин можна вивчати в кожній навчальній лабораторії.

Мета роботи. Провести спостереження за дією кореневого тиску та «плачу» рослин.

Матеріали, реактиви, обладнання. Скляні й гумові трубочки, леза, нитки, взимку для дослідів беруть фуксію, пеларгонію, а влітку – соняшник, картоплю, гарбузи.

Хід роботи. Кореневий тиск і «плач» у рослин взимку вивчають у фуксії, а влітку – у картоплі, гарбуза, помідора, соняшника та ін. Краще вивчати рослини до настання фази цвітіння.

Вибрані для дослідів рослини зрізають на висоті 2-3 см від землі. На зрізаний пеньок натягують коротку гумову трубку такого діаметру, щоб вона щільно прилягала до пенька. В трубку вставляють скляну трубочку, обв’язують нитками і наливають у трубочку трохи води. Рівень води в нижній частині трубки позначають восковим олівцем. Після цього рослину добре поливають і стежать за рівнем води в трубці – спочатку він трохи спаде, а потім почне підніматися завдяки дії нагнітальної сили кореневої системи.

В природних умовах «плач» рослин можна вивчати при пораненні стовбурів берези, клену та інших рослин навесні до розпускання бруньок.

Контрольні питання.

1.Що називають кореневим тиском?

2.Що таке «плач» рослин?

3.Чому вода з ґрунту надходить у корінь?

4.Як виміряти кореневий тиск у рослинах?

Робота № 19. Визначення транспірації верхньої і нижньої сторін листка за допомогою хлоркобальтового паперу (за Шталем).

Основні відомості. Метод порівняльного визначення транспірації верхньої і нижньої сторін листка за допомогою хлоркобальтового паперу грунтується на здатності фільтрувального паперу, змоченого 5%-м розчином хлориду кобальту, при поглинанні ним води, випаруваної листковою пластинкою, змінювати колір. За часом, який необхідний для переходу забарвлення хлоркобальтового паперу (CoCl₂) від блакитного до рожевого (CoCl₂·6H₂O), роблять висновок про інтенсивність транспірації верхньої і нижньої сторін листкової пластинки.

Мета роботи. Порівняти інтенсивність транспірації верхньої і нижньої сторін листкової пластинки.

Матеріали, реактиви, обладнання. Предметні і накривні скельця, пінцети, спиртівки, електроплитки, скляні пластинки, скляні банки, гумові кільця, дослідні рослини, 5%-й розчин хлориду кобальту.

Хід роботи. Для визначення транспірації, пінцетом беруть квадратик (2 см х2 см) блакитного хлоркобальтового паперу, швидко прикладають до поверхні листка, ще один кладуть з іншої сторони листка; на них зверху кладуть скляні пластинки, які скріплюють гумовими кілечками.

Далі спостерігають. Визначають скільки хвилин необхідно, щоб хлоркобальтовий папір став рожевим з верхньої і нижньої сторін листка. За часом зміни кольору, виявляють з якої сторони листка інтенсивність транспірації більша.

Контрольні питання.

1. На чому ґрунтується хлоркобальтовий метод визначення транспірації?

2. Квадрат голубого хлоркобальтового паперу, прикладений до верхньої сторони листка бегонії, став рожевим за 20 хв., до нижнього – за 5 хв. Про що це свідчить?

3. Хлоркобальтовий папір, прикладений до верхньої і нижньої сторін листка пшениці, став рожевий за 5 хв. Поясніть це явище.

Робота № 20. Дослідження стану продихів методом відбитків

(за методом Молотковського-Полаччі).

Основні відомості. Рух продихів має певну закономірність: у більшості рослин продихи на світанку відкриваються і досягають максимуму вранці. Удень вони закриті, після полудня щілини продихів знову відкриваються, а на ніч закриваються. Добовий хід продихових рухів у природних умовах вивчають методом відбитків, розробленим Г.Х. Молотковським і Полаччі. Цей метод дає змогу вивчати стан продихів у природних умовах без пошкодження листя у рослин. Вивчення продихових рухів має велике практичне значення. Воно дає змогу простежити за строками поливання сільськогосподарських культур в умовах зрошення.

Мета роботи. Навчитися досліджувати стан продихів за методом Молотковського-Полаччі.

Матеріали, реактиви, обладнання. Мікроскопи, предметні і накривні скельця, скляні палички, кіноплівка в ацетоні.

Хід роботи. Звичайну кіноплівку промивають у гарячій воді з лугом для видалення шару емульсії, а потім споліскують у теплій воді. Плівку розрізають ножицями на дрібненькі шматочки і заливають ацетоном або грушевою есенцією. Через певний час утвориться сиропоподібний розчин, який зберігають у скляному посуді з притертим корком.

На нижній бік листка наносять скляною паличкою мазок розчину кіноплівки. Після повного висихання, на місці мазка утворюється тоненька плівочка з точним відбитком поверхні листка. Плівку знімають пінцетом, кладуть на предметне скло і розглядають під мікроскопом на великому збільшенні.

Контрольні питання.

1. На чому ґрунтується метод спостереження за рухом продихів під мікроскопом?

2. Який фізіологічний механізм лежить в основі закривання і відкривання продихів?

3. Як змінюється стан продихів протягом доби?

4. В чому суть дослідження стану продихів за методом Молотковського-Полаччі?

5. Які переваги цього методу перед іншими?

Робота № 21. Визначення стану продихів методом інфільтрації

Основні відомості. Продихи – це специфічні утворення в епідермі, крізь які відбувається газообмін. Зовні продих має вигляд щілини між двома клітинами своєрідної будови. Ці дві серпоподібні клітини, що змикаються між собою протилежними кінцями (замикаючі клітини) значно відрізняється від інших клітин епідерми за формою та за наявністю хлоропластів.

Продихи розміщені з нижнього боку листкової пластинки, але у деяких рослин – і з верхнього (капуста, злаки). Є рослини з амфі-, гіпо-, епістоматичним розміщенням продихів.

Загальна площа продихів коливається від 1 до 2 % всієї листкової поверхні. Кількість продихів на листках рослин варіює від 40 до 600 на 1мм² залежно від виду.

На листках з паралельним жилкуванням (у злакових) продихи розташовані паралельними рядами, на листках інших рослин – без певного порядку, рівномірно.

Згідно сучасної іонної теорії одна з головних ролей в русі продихового апарату належить калію, а саме – механізму дії іонних калієвих насосів, що перерозподіляють калій між замикаючими клітинами продихів і ближніми епідермальними клітинами. Збільшення осмотичного потенціалу в замикаючих клітинах продихів при відкриванні пов’язане з збільшенням в них калію. Продихова щілина закривається при виході калію з замикаючих клітин.

Рис.Будова продихів: 1 – замикаюча клітина; 2 – продихова щілина; 3 – передній дворик; 4 – задній дворик; 6 – клітина епідермісу; 7 – шар кутикули; 8 – клітина мезофілу листка.

Методом інфільтрації користуються для визначення стану продихів в польових умовах. Він базується на різній ступені проникності (інфільтрації) хімічних речовин крізь відкриті продихи. Тобто, по проникності хімічних розчинників можна зробити висновок про ступінь відкритості продихів.

Мета роботи. Визначити стан продихів рослин різних видів методом інфільтрації.

Матеріали, реактиви, обладнання. Листки 10 рослин різних видів, ксилол, бензол, спирт, піпетки, ножиці.

Хід роботи.

1. Відібрати листки 10 росли н верхнього, середнього, нижнього ярусів.

Розкласти листки на столі нижньою стороною листкової пластинки догори і обережно піпеткою нанести на кожний по краплині бензолу, ксилолу і спирту таким чином, щоб вони не зливалися між собою. Результати інфільтрації зафіксувати у таблиціі знаками «+» та «-».

2. Ксилол і спирт мають різні фізичні властивості, тобто здатність до інфільтрації (просочування).

По проникності на першому місці – ксилол, другому – бензол, третьому – спирт. При слабо відкритих продихах ксилол проникає крізь продихи, заповнюючи міжклітинники мезофілу листка і на листку з’являється прозора масна пляма (якщо подивитися на листок проти світла). Бензол і спирт висихають.

Якщо продихи середньо відкриті, то плями з’являються на дослідних листках не лише від ксилолу, але й від бензолу. Спирт випаровується.

3. При повному відкритті продихів, якщо плями взагалі не утворюються, це означає, що продихи закриті. Зарисувати будову продихів.

4. Висновки щодо зробленої роботи та результати досліду записати в таблицю за формою:

Вид рослини	Умови росту, ярусність	Інфільтрація	Висновки про стан продихів
ксилол	бензол	спирт

Контрольні питання.