Задание 17. Физиологическая реакция солей

Корневые системы растений способны поглощать катионы и анионы избирательно, не в том соотношении, в котором они находятся впитательном растворе, при этом происходит изменение pH среды. Если из растворов солей растение больше поглощает катионов, а анионы накапливаются в среде, то рН раствора смещается в кислую сторону. Такая соль называется физиологически кислой. Физиологически щелочной солью называется такая из раствора которой корни берут анионы, а катионы накапливаются в среде и подщелачивают ее.

Физиологическую реакцию солей необходимо учитывать при выращивании растений на искусственных питательных смесях и при внесении удобрений в полевых условиях. В последнем случае надо знать реакцию почвенного раствора.

Ход работы. В опыте использовать раствор двух солей, отличающихся по физиологической реакции, например (NH₄)₂SO₄ и NaNO₃. Сначала необходимо определить исходное значение рН этих растворов, для чего пипеткой отмерить 2,5 мл раствора в чистую пробирку, туда же долить 0,15 мл универсального индикатора, окраска которого меняется в зависимости от реакций исследуемого раствора. Сравнивая ее со шкалой Алямовского, можно определить рН раствора.

Затем в чистые пробирки на 2/3 их объема налить растворы солей и поместить в них корни 4-6 проростков пшеницы. Через 1,5 - 2 часа снова определить значение рН исследуемых растворов и сделать вывод о физиологической реакции солей.

Для удобства записи результатов наблюдений можно пользоваться приведенной схемой.

Таблица 14

Схема записи опыта

№№	Растворы солей	Значение рН		Физиологическая реакция солей
		заданное	исходное
1	(NH4)2SO4
2	NaNO3

По результатам работы сделать вывод о физиологической реакции каждой из исследуемых солей.

Задание 18. Смещение рН питательного раствора корнями растений

Одно из требований к питательному раствору - определенная реакция среды. Для большинства высших растений оптимальная реакция среды лежит в области слабокислой, близко к нейтральной, то есть при рН 6-7. Корневые системы обладают способностью изменять рН окружающего их раствора, смещая его реакцию близко к оптимуму. Это активный физиологический процесс, связанный с жизнедеятельностью всего растения, с выделительными и метаболическими функциями корней, с амфолитическими свойствами цитоплазмы, с проницаемостью живых мембран. В природной обстановке реакция участков почвы, непосредственно примыкающих к живым корням растений, может существенно отличаться от рН всей массы почвенного горизонта. Еще сильнее происходит сдвиг рН растворов при выращивании растений гидропонным методом (в водной культуре). В этом можно убедиться, выполнив предлагаемую ниже работу.

Ход работы. В четырех конических колбах приготовить питательную смесь Кнопа, для чего в каждую слить в равных объемах (обычно по 10 мл) растворы солей – компонентов смеси: Ca(NO₃)₂, KH₂PO₄, MgSO₄, KCl.

После тщательного перемешивания растворов в одной из колб определить рН смеси Кнопа. Так как во всех четырех колбах смесь приготовлена одинаково, можно считать, что рН всех четырех растворов имеет близкое значение. Для определения рН взять пипеткой 2,5 мл смеси, поместить в чистую пробирку, добавить 0,15 мл универсального индикатора. Окраску раствора в пробирке сравнить со шкалой Алямовского.

Для постановки опыта в каждой колбе приготовить раствор с определенным значением рН – 5, 6, 7, 8. Делается это добавлением в раствор 0,01 n щелочи NaOH или кислоты НСl. После каждого добавления двух – трех капель кислоты или щелочи растворы перемешивать и брать пробы для определения рН. Окрашенные пробы в общий раствор не сливать. Так, эмпирически, постепенно подкисляя или подщелачивая растворы, добиться заданного значения pН. Для ускорения работы допускаются отклонения от заданной величины на ± 0,2. Например, для первого варианта можно взять смесь Кнопа с рН 4,8, или 5,0, или 5,2. Когда все растворы будут готовы, часть ихотлить в чистые пробирки с этикетками, на которых указать рН взятого раствора. В пробирки высадить по 4-5 проростков пшеницы или других растений.

Через 0,5 – 1,0 час снова определить значения рН растворов. Результаты записать в таблицу, сделать выводы о способности корней смещать реакцию растворов. Сравнивая направления и степень смещения рН в каждом варианте, определить оптимальную реакцию среды для использованного в опыте растения.

Таблица 15.

Схема записи опыта.

МОДУЛЬ 2.

РАЗДЕЛ 5. ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ

Дыханием называется сложная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых преобразуются органические вещества и накапливается энергия в виде макроэргических соединений. В аэробных условиях при дыхании органические вещества распадаются до углекислого газа и воды при участии кислорода воздуха по уравнению

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О +674 ккал.

Дыхание - это процесс, который осуществляется в любой живой клетке. Интенсивность его различна и зависит как от внутренних особенностей клеток, тканей, органов и целого организма, так и от условий среды. По интенсивности дыхания можно судить об общей активности жизнедеятельности организма.

Интенсивность дыхания, исходя из приведенного выше уравнения, можно определить по скорости газообмена - количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, по расходованию органического вещества в результате биологического окисления. Чаще применяются методы учета газообмена при дыхании, среди которых наиболее простое - определение выделяющегося при дыхании исследуемого объекта углекислого газа.

В процессе дыхания участвует большое количество биологических катализаторов - ферментов. Специфическими дыхательными ферментами являются дегидрогеназы и оксидазы, которые работают в комплексе с промежуточными переносчиками электронов и со вспомогательными ферментами.

Занятие 5. Изучение ферментов дыхания растений