МЕТАМОРФОЗЫ ПОБЕГА, ЛИСТА, СТЕБЛЯ

ПРАКТИКУМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«БОТАНИКА С ОСНОВАМИ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ»

Для студентов  II курса специальности

Садово-парковое и ландшафтное строительство»

Составила: преподаватель,

канд. биол. наук,

Дюбанова Наталья Владимировна

г. Талица, 2014 г.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Цель работы.Повторить и закрепить строение растительной клетки и ее частей.

Задания:

1. Приготовить микропрепарат клеток кожицы лука репчатого.

2. Описать и зарисовать микропрепарат при разном увеличении.

Порядок работы

1. Луковицу лука репчатого разрежьте вдоль, снимите сочную чешую и с наружной стороны последней скальпелем или пинцетом отделите небольшой кусочек эпидермы.

2. На середину предметного стекла нанесите каплю воды, в нее внесите эпидерму и накройте объект покровным стеклом.

3. Клетки эпидермы рассмотрите сначала при малом, а затем при большом увеличении микроскопа. При этом видны клетки вытянутой формы, плотно прилегающие друг к другу, в их стенках видны поры.

Рассмотрите: зернистую цитоплазму, расположенную вдоль стенок и тяжами пересекающую полость клетки; ядро с хорошо заметными ядрышками, обязательно окруженное гиалоплазмой; вакуоли с прозрачным клеточным соком. Если луковица красного цвета, то клеточный сок имеет розовую окраску растворенного пигмента антоциана. Чтобы лучше рассмотреть цитоплазму и ядрышки, можно немного опустить конденсор и уменьшить отверстие диафрагмы.

4. Окрасьте клетки эпидермы раствором йода в йодиде калия. Каплю раствора на стеклянной палочке поднесите к краю покровного стекла, а с противоположной стороны стекла уберите воду фильтровальной бумагой. Проникший под покровное стекло раствор окрашивает цитоплазму в желтый цвет, ядро – в светло-коричневый. Происходящая при этом химическая реакция подтверждает наличие белковых веществ в ядре и цитоплазме.

5. Зарисуйте одну-две клетки эпидермы и сделайте обозначения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ХРОМОПЛАСТЫ В КЛЕТКАХ МЯКОТИ ЗРЕЛЫХ ПЛОДОВ

Цель.Изучить строение хромопластов в клетках.

Материал и оборудование: плоды рябины, шиповника, ландыша или корнеплод моркови; препаровальное оборудование, микроскоп.

Вводные пояснения. Хромопласты – это пластиды желтого или оранжевого цвета. Они имеются в плодах многих растений, корнеплодах (моркови), лепестках цветов, обусловливая их окраску.

На микропрепарате округлой формы клетки мякоти рябины, не соединенные между собой, имеют очень тонкие, едва заметные клеточные оболочки. Внутри клеток хорошо заметны оранжевые тельца – хромопласты (рис. 4). В клетках плода рябины они имеют серповидно-изогнутую форму. Хромопласты можно рассмотреть в плодах шиповника. Боярышника, ландыша и др.

Порядок работы

1. Для изучения хромопластов острием препаровальной иглы у плода рябины отрывают кожицу, достают немного мякоти, осторожно растирают в капле воды на предметном стекле и покрывают покровным стеклом.

2. При малом увеличении находят место с отдельно расположенными клетками, а при большом увеличении рассматривают их строение.

3. Зарисуйте несколько клеток с хромопластом.

4. Закрасьте хромопласты соответствующим цветом.

5. Сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

ТИПЫ ТКАНЕЙ

Цель.Изучить первичную меристему верхушки побега, эпидерму и устьица, перидерму, ознакомиться со структурой корки.

Материал и оборудование:постоянные микропрепараты точки роста стебля или кончика корня, ветки бузины, стебля подсолнечника или кукурузы, микроскопы и оборудование к ним.

Вводные пояснения. В развивающемся растении первичная меристема есть в конусах нарастания корня и стебля. В отличие от корня конус нарастания стебля не имеет чехлика и прикрыт снаружи зачатками листьев. Конус нарастания представляет собой выпуклое конусообразное образование с округлой вершиной. Немного ниже его вершины можно увидеть многочисленные бугорки, которые по мере удаления от верхушки конуса становятся крупнее. Это зачатки листьев. Участок стебля, от которого отходит зачаток листа, называют узлом. Короткие отрезки стебля между узлами – будущие междоузлия.

Ткань конуса нарастания растений широко используется в биотехнологии получения оздоровленного (свободного от вирусной инфекции) посадочного материала, а также для вегетативного размножения гибридных сортов полевых, плодово-ягодных и декоративных культур (картофель, земляника, малина, гвоздика, гладиолус и др.).

Эпидерма состоит из одного ряда плотно сомкнутых клеток без хлоропластов. Наружные стенки ее покрыты кутикулой или восковым налетом, нередко эти стенки превращаются в специальные выросты – волоски. Эпидерма предохраняет ткани от излишнего испарения и повреждений. Газообмен и транспирация осуществляются через устьица. Устьице состоит из двух замыкающих клеток, в которых обязательно есть хлоропласты, и устьичной щели. Замыкающие клетки могут раздвигаться и смыкаться, открывая или закрывая щель устьица. Движение замыкающих клеток связано с изменением тургора, который зависит от фотосинтеза.

Пробка – это вторичная ткань, возникающая из вторичной меристемы – феллогена, или пробкового камбия. Клетки камбия, делясь параллельно поверхности органа, откладывают наружу ряды клеток феллемы, или пробки, а внутрь – один-два ряда паренхимных клеток феллодермы. Феллема, феллоген и феллодерма составляют перидерму. Стенки клеток пробки, выполняющей защитную функцию, пропитаны суберином, который не пропускает газы и воду. Протопласт таких клеток отмирает. Связь тканей с внешней средой поддерживается через чечевички – специальные образования с рыхлорасположенными клетками. В состав комплекса корки входят слои пробки, между которыми заключены другие отмершие ткани. Газообмен в тканях, расположенных под коркой, происходит через чечевички на дне трещин корки.

Порядок работы

1. Готовый препарат продольного среза верхушки побега элодеи канадской (Elodea canadensis) рассмотрите при малом увеличении микроскопа (рис. 5а). Найдите конус нарастания, зачатки будущих листьев (листовые бугорки). Ниже конуса на срезе в пазухах листьев обнаруживают зачатки почек. Отметьте, что конус нарастания, листовые бугорки и пазушные почки состоят из клеток меристемной ткани.

2. Рассмотрите конус нарастания при большом увеличении (рис. 5б). Обратите внимание на то, что клетки меристемы имеют крупные ядра, густую цитоплазму, тонкие и прозрачные стенки.

3. Схематично зарисуйте контуры среза, зачатки листьев и пазушных почек, листья.

4. Приготовьте временный препарат эпидермы с нижней стороны листа традесканции виргинской (Tradescantia virginica). Возьмите лист традесканции, пинцетом или препаровальной иглой с нижней стороны листа снимите маленький кусочек эпидермы, внесите его в каплю раствора глицерина и накройте покровным стеклом.

5. При малом увеличении рассмотрите эпидерму, найдите устьице, замыкающие клетки с хлоропластами, устьичную щель (рис. 6).

6. При большом увеличении изучите структуру замыкающих клеток. Отмечают неравномерно утолщенные клеточные стенки: стенка, обращенная к щели, значительно толще противоположной. При возрастании тургора замыкающие клетки увеличиваются и смещаются в сторону более тонкой стенки. Щель устьица при этом раскрывается.

7. Зарисуйте устьице с прилегающими к нему клетками эпидермы. Сделайте подписи.

8. Перидерму рассмотрите на примере веток бузины сибирской (Sambucus sibirica), найдите на них чечевички (рис. 7).

9. Рассмотрите перидерму на постоянном препарате поперечного среза ветки бузины при малом увеличении. Ее ткани окрашены специальными красителями в яркие цвета.

10. При большом увеличении изучите строение перидермы. Снаружи располагаются шесть – восемь и более слоев феллемы коричневого цвета. Под ними лежит один слой феллогена. Его клетки окрашены в ярко-зеленый или синий цвет. Под феллогеном видны один-два слоя более крупных клеток такой же окраски. Это феллодерма.

11. Зарисуйте участок перидермы. Во время изучения перидермы при большом увеличении отметьте и отразите в рисунке особенность расположения радиальных стенок ее клеток (радиальными называют стенки, расположенные в направлении радиуса органа). Радиальные стенки всех слоев перидермы совпадают, т.е. служат как бы продолжением одна другой. На рисунке клетки феллемы раскрашивают светло-коричневым цветом, феллогена – голубым (так обозначают меристемы). Подпишите названия всех тканей.

12. Рассмотрите строение корки на спилах стволов дуба черешчатого (Quercus robur) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) (рис. 8 и 9). Отметьте светло-серые тонкие полоски – это слои феллемы. Они чередуются с темно-окрашенными участками отмерших тканей.

13. Схематично зарисуйте участок корки.

14. Сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

АНАТОМИЯ КОРНЯ

Цель.Изучить первичное строение корня однодольного растения и вторичное строение корня двудольного растения на поперечных срезах.

Вводные пояснения. Корень первичного строения состоит из первичных по происхождению тканей, которые возникают из первичных меристем. У однодольных растений вторичных тканей вообще не образуется, поэтому их органы в течение всей жизни сохраняют первичное строение. У всех растений первичное строение корня на поперечном срезе изучают в зоне всасывания. Здесь происходит специализация клеток, и возникают разные ткани.

Под эпиблемой корня расположены первичная кора и центральный цилиндр. В состав коры входят: многослойная поглощающая паренхима и однорядная эндодерма. Стенки клеток поглощающей паренхимы целлюлозные. Стенки клеток эндодермы имеют неравномерные утолщения, пропитанные лигнином и суберином. Только некоторые клетки эндодермы сохраняют тонкие целлюлозные стенки, которые называют пропускными. Через них вода с минеральными солями из первичной коры попадает в центральный цилиндр.

В состав центрального цилиндра входят перицикл и радиальный проводящий пучок. Перицикл может состоять из одного или нескольких слоев живых клеток. В нем закладываются зачатки боковых корней и придаточных почек, у голосеменных и двудольных покрытосеменных растений здесь возникает феллоген. Проводящий пучок состоит из чередующихся по радиусу участков первичной ксилемы и первичной флоэмы. Клетки флоэмы приносят органические вещества, необходимые для роста корня.

У голосеменных и двудольных покрытосеменных растений первичное строение сменяется вторичным еще в фазе приростка. Вторичные изменения связаны с формированием у этих растений, кроме первичных тканей, из первичных меристем или из постоянных тканей еще и вторичных тканей.

Изменения в корне начинаются с заложения вторичной образовательной ткани – камбия. Он возникает из паренхимных клеток между участками первичной флоэмы и первичной ксилемы. Против лучей первичной ксилемы камбий развивается из перицикла. Клетки камбия, возникшего из паренхимы, откладывают к периферии элементы вторичной флоэмы, внутрь – элементы вторичной ксилемы. Клетки камбия, развившиеся из перицикла, откладывают паренхиму радиальных лучей.

Второй важный момент перестройки органа связан с формированием феллогена из клеток перицикла. В результате деятельности феллогена образуется перидерма, которая отделяет первичную кору корня от центрального цилиндра. Первичная кора отмирает и сбрасывается. Снаружи, на поверхности корня, остается перидерма. Между перидермой и камбием располагается флоэмная часть – вторичная кора, под камбием – ксилемная часть, или древесина.

Порядок работы

1. Постоянный препарат поперечного среза корня касатика германского (Iris germanica) рассмотрите на просвет (рис. 10), используя окуляр микроскопа как лупу (для этого выньте окуляр и поверхность, обращенную в микроскопе к глазу, приложите к препарату). В центре среза виден маленький круг, окрашенный в голубой и красный цвета. Это центральный цилиндр. Вокруг него заметно очень широкое светлое кольцо первичной коры.

2. Изучите объект при большом увеличении, начиная с эпиблемы. В первичной коре обратите внимание на тонкие целлюлозные стенки клеток поглощающей паренхимы и крупные межклетники. Рассматривая внутренний слой первичной коры – эндодерму, отметьте утолщения стенок в виде подковок у большинства клеток, найдите пропускные клетки с тонкими стенками и густой цитоплазмой.

3. Изучите центральный цилиндр. Сразу под эндодермой расположен слой тонкостенных клеток перицикла. Он представляет собой наружную зону центрального цилиндра. За ним ближе к центру находится радиальный проводящий пучок, в котором ксилема окрашена в красный, а флоэма – в синий цвета. Участки ксилемы имеют вид неправильных треугольников с вершинами, обращенными к перициклу. Пропускные клетки эндодермы расположены напротив вершин. Таким образом, вода из пропускной клетки по кратчайшему пути попадает в ксилему. Между участками ксилемы (их называют лучами) расположены участки флоэмы. Клетки последней имеют тонкие стенки и густую цитоплазму.

4. Схематично зарисуйте поперечный срез или сектор среза корня, раскрасьте ткани, обозначьте ткани и части органа (эпиблема, первичная кора, центральный цилиндр).

5.

6.

7. Найдите зону камбия. Она примыкает снаружи к участкам вторичной ксилемы. Клетки камбиальной зоны располагаются в несколько рядов и имеют тонкие целлюлозные стенки.

8. Рассмотрите расположенную снаружи от камбия кору корня. Здесь, ближе к камбию, видна вторичная флоэма, дальше от нее – первичная флоэма. Границу между ними различить практически невозможно. Все клетки флоэмы имеют целлюлозные стенки и окрашены в голубой цвет. Участков флоэмы, как и вторичной ксилемы, четыре. Между ними расположены паренхимные клетки радиальных лучей.

9. Переведите микроскоп на большое увеличение и рассмотрите строение камбиальной зоны. Обратите внимание на взаимное расположение клеток, их слегка вытянутую форму, густую цитоплазму и крупные ядра.

10. Рассмотрите вторичную покровную ткань – пробку, входящую в состав перидермы. Клетки пробки имеют светло-коричневую окраску.

11. Зарисуйте схему вторичного строения корня тыквы, сделайте обозначения.

12. Сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

АНАТОМИЯ СТЕБЛЯ

Цель.Изучить строение стеблей однодольных и двудольных травянистых и древесного растений.

Вводные пояснения. Стебли однодольных растений всегда имеют пучковое строение. Проводящие пучки разбросаны в толще паренхимы центрального цилиндра. Они закрытые, так как камбий не образуется. Первичная кора обычно развита слабо. Снаружи стебли покрыты эпидермой, феллоген не образуется.

В молодом стебле двудольного растения меристема конуса нарастания формирует эпидерму, первичную кору и центральный цилиндр. Первичная кора снаружи обычно имеет участки колленхимы и состоит из ассимиляционной паренхимы. Внутренний слой коры – эндодерма – представлен паренхимными клетками с крахмальными зернами, его называют крахмалоносным влагалищем. Центральный цилиндр начинается со склеренхимы, имеющей перициклическое происхождение. Остальная часть цилиндра выполнена паренхимой, в которой в один круг располагаются проводящие пучки. В пучках из оставшегося прокамбия между первичной ксилемой и первичной флоэмой возникает камбий, дающий элементы вторичной ксилемы и вторичной флоэмы. Таким образом, пучки двудольных травянистых растений открытые.

При вторичном строении двудольных различают пучковый и непучковый (сплошной) типы стебля, что определяется заложением прокамбия. При пучковом типе он закладывается в виде тяжей, при непучковом – в виде цилиндра. Тяжи прокамбия дают отдельные проводящие пучки, а цилиндр прокамбия – сплошное кольцо проводящих элементов. Выделяют еще промежуточный – переходный тип вторичного строения стебля. В этом случае между проводящими пучками из паренхимы образуется камбий, который сливается с пучковым. Возникшее сплошное кольцо камбия по всей длине откладывает вторичные элементы ксилемы и флоэмы.

Стебли двудольных древесных растений имеют типичное непучковое строение.

Особенность строения многолетних стеблей древесных растений определяется, прежде всего, функционированием камбия в течение всей жизни органа.

Камбий, активизируясь весной, откладывает в течение сезона элементы вторичной ксилемы и вторичной флоэмы. Осенью его деятельность затухает.

В первый же год жизни побега эпидерма сменяется перидермой, а позже, в зрелом возрасте ствола, - коркой.

В стволе дерев наиболее развита древесина. Она содержит не только проводящие элементы (сосуды и трахеиды), паренхиму, но и множество волокон либриформа.

Стенки клеток древесины, пропитываясь лигнином, придают стволу особую прочность.

Порядок работы

1. Рассмотрите постоянный препарат поперечного среза стебля кукурузы (Zea mays) на просвет, используя окуляр как лупу. На срезе хорошо заметны многочисленные проводящие пучки (рис. 12).

2. Изучите срез под микроскопом сначала при малом увеличении. Стебель кукурузы снаружи покрыт одревесневшей эпидермой, под которой в один-два слоя располагаются паренхимные клетки первичной коры. Под корой хорошо видно склеренхимное кольцо красного цвета. С него начинается центральный цилиндр стебля, в котором располагаются проводящие пучки.

3. Переводят микроскоп на большое увеличение и изучают строение одного проводящего пучка. Снаружи проводящий пучок окружен склеренхимой, ближе к центру располагается первичная ксилема, к периферии – первичная флоэма. Крупные просветы в ксилеме – это кольчатые, спиральные и пористые сосуды. Мелкие, часто неодревесневшие клетки ксилемы – древесинная паренхима. Во флоэме хорошо видны ситовидные трубки с ситечками и клетками-спутницами. Проводящие пучки – закрытые коллатеральные.

4. Схематично зарисуйте сектор стебля, обозначьте ткани, первичную кору и центральный цилиндр.

5. Рассмотрите постоянный препарат поперечного среза молодого стебля подсолнечника однолетнего (Helianthus annuus) при малом увеличении микроскопа (рис. 13). На срезе хорошо видны отдельные пучки первичного строения, образованные тяжами прокамбия. На ранней стадии развития стебель имеет пучковое строение.

6.

7. Зарисуйте схему сектора поперечного среза стебля, сделайте обозначения.

8.

9. При переходе на большое увеличение с внешней стороны кольца вторичной ксилемы найдите зону камбия, под ней лежит кора, в которой хорошо различимы чередующиеся участки тканей треугольной и трапециевидной форм. Треугольные участки вершиной обращены к камбию. Проследив взглядом продолжение вершины треугольников в центр среза, можно обнаружить сердцевинные лучи, доходящие до центра. Сердцевинные лучи в древесине узкие, в коровой части они расширяются. Участки тканей в виде трапеций – это флоэма. В ее состав, кроме проводящих элементов и паренхимы, входят лубяные волокна (лыко). Последние окрашены на срезе в красный цвет. Снаружи срез покрыт перидермой. Под ней в молодой – трех-пятилетней ветви сохраняются пластинчатая колленхима и ассимиляционная паренхима. Указанные ткани составляют первичную кору органа. Крахмалоносное влагалище, как правило, на срезе ничем не выделяется и представляет собой один слой клеток, расположенный непосредственно над участками флоэмы. Под ним начинается центральный цилиндр, в котором выделяют вторичную кору (ткани с внешней стороны от зоны камбия) и древесину (ксилему).

10. Внимательно изучите годичное кольцо древесины. Обратите внимание на то, что широко просветные сосуды откладываются весной при наиболее активной деятельности камбия, летние проводящие элементы более мелкие, между ними много паренхимы. Осенью, когда деятельность камбия затухает, откладываются главным образом волокна либриформа. На поперечном срезе они выглядят как узкопросветные мелкие клетки.

11. Сделайте схематичный рисунок сектора среза, обозначая на нем части органа и ткани, вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

АНАТОМИЯ ЛИСТЬЕВ

Цель. Изучить особенности анатомического строения листьев двудольного и однодольного растений.

Вводные пояснения. Даже невооруженным глазом у двудольных растений в листе можно различить верхнюю и нижнюю стороны пластинки. Такое строение отражается и на структуре мезофилла. К эпидерме верхней стороны примыкают вытянутые перпендикулярно поверхности листа клетки палисадной паренхимы. В них фотосинтез протекает наиболее интенсивно. Ниже располагаются клетки неправильной формы с большими межклетниками – губчатая паренхима. В клетках последней фотосинтез протекает менее энергично. Они обеспечивают отток продуктов ассимиляции из палисадной паренхимы.

Устьица располагаются обычно на нижней стороне пластинки, но у водных растений плавающие на поверхности воды листья несут устьица на верхней стороне.

Проводящие пучки листа состоят из ксилемы и флоэмы, а снаружи укреплены клетками склеренхимы. Над жилкой обычно расположена колленхима. Камбий обнаруживается только в самых крупных пучках.

У большинства однодольных растений в отличие от двудольных мезофилл листа не подразделен на столбчатую и губчатую паренхиму. Он представлен однородными по форме и величине ассимилирующими паренхимными клетками – хлоренхимой. Устьица, как правило, располагаются на нижней стороне листовой пластинки, но некоторая их часть может быть и на верхней. Проводящие пучки – закрытые коллатеральные. У ряда растений семейства мятликовые вокруг пучков хорошо различимы более крупные, чем в хлоренхиме, округлые клетки. Они образуют так называемую обкладку.

Порядок работы

1. Постоянный препарат поперечного среза пластинки светового листа бука европейского (Fagus sylvatica) рассмотрите сначала при малом увеличении микроскопа. На срезе хорошо видны верхняя и нижняя эпидермы, между которыми заключен мезофилл. В его толще располагаются проводящие пучки – жилки (рис. 15).

2. При большом увеличении изучите верхнюю эпидерму, отмечая толстый слой кутикулы и отсутствие устьиц. Непосредственно к верхней эпидерме прилегают два ряда плотно сомкнутых клеток палисадной паренхимы. Затем следует губчатая паренхима. Ее клетки разнообразны по форме. Между ними видны крупные межклетники. Самый нижний слой клеток пластинки – нижняя эпидерма, в которой располагаются устьица. Кутикула здесь менее мощная, чем на верхней эпидерме. Передвиньте препарат так, чтобы хорошо был виден крупный проводящий пучок. Найдите в нем ксилему и флоэму: первую – ближе к верхней стороне листа, вторую – ближе к нижней; камбия между ними нет. Следовательно, пучок закрытый, коллатеральный; снаружи он укреплен склеренхимой.

3. Схематично зарисуйте часть поперечного среза листа с проводящим пучком. Обозначьте верхнюю и нижнюю эпидерму, кутикулу, устьица, столбчатую и губчатую паренхиму, ксилему, флоэму, склеренхиму. Раскрасьте ткани цветными карандашами.

4. Постоянный препарат поперечного среза пластинки листа кукурузы (Zea mays) рассмотрите сначала при малом увеличении микроскопа. На срезе хорошо заметна состоящая из однородных клеток хлоренхима, в которой располагаются проводящие пучки. В средней части поперечного среза листовой пластинки под эпидермой есть группы одревесневших клеток склеренхимы. Наиболее сильно они развиты в области средней жилки. В остальной части пластинки склеренхима с двух сторон непосредственно примыкает к наиболее крупным пучкам; около мелких пучков ее нет (рис. 16).

5. Рассмотрите при большом увеличении эпидерму, найдите волоски, устьица и отметьте, что они есть на обеих сторонах пластинки.

6. Изучают клетки эпидермы на верхней стороне пластинки. Обратите внимание на их неодинаковую форму и величину: более мелкие клетки прерываются группами из нескольких крупных (двигательные, или шарнирные, клетки). При достаточном количестве воды в растении эти клетки поддерживают пластинку листа в расправленном состоянии. При потере воды их тургор уменьшается, и они несколько спадают, в результате чего края листа свертываются, снижая интенсивность транспирации.

7. Переместите препарат так, чтобы в центре поля зрения оказался мелкий проводящий пучок. Рассмотрите его строение, найдите ксилему и флоэму, а снаружи от них – обкладочные клетки. Отметьте, что ксилема обращена к верхней стороне листа, а флоэма – к нижней; камбия нет, т.е. пучок закрытый.

8. Схематично зарисуйте поперечный срез листа кукурузы, сделайте обозначения и вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

МОРФОЛОГИЯ ЛИСТЬЕВ

Цель.Изучить морфологические особенности листьев.

Вводные пояснения.Листья по расположению на стебле разделяют на низовые, срединные и верхушечные. Наиболее типичны для каждого растения срединные. Их характеристику используют при описании вида растения.

Порядок работы

1. Рассмотрите набор № 1 гербарных листьев. Используя рисунки на описательной таблице, дайте характеристику каждого листа по форме и расчлененности листовой пластинки, форме ее верхушки, основания, края, жилкованию, опушению, наличию прилистников. Опушение пластинок рассмотрите при помощи ручной лупы или окуляра из штативной лупы. При всем разнообразии формы простые листья при отмирании опадают целиком.

2. Зарисуйте контуры каждого листа, обозначьте вид растения и опишите признаки листа.

3. Рассмотрите набор № 2 со сложными листьями и дайте им характеристику. Каждый лист состоит из нескольких листочков, которые прикрепляются к общему черешку – рахису. При отмирании сложного листа его листочки опадают независимо друг от друга.

4. Зарисуйте контуры каждого листа, обозначьте вид растения и опишите признаки листа.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8

МЕТАМОРФОЗЫ ПОБЕГА, ЛИСТА, СТЕБЛЯ

Цель.Изучить строение метаморфизированных надземных и подземных побегов, листьев.

Задачи: научиться различать виды метаморфозов отдельных частей растения.

Вводные пояснения.У многих растений вегетативные органы – корень, стебель, лист – в связи с изменением функции нередко подвергаются метаморфозу (от греч. «метаморфозис» - «превращение»), т.е. видоизменяются. Метаморфизированные органы могут быть органами вегетативного размножения, служить вместилищем запасных питательных веществ растения, защитой от поедания, средством для лазания. К метаморфизированным побегам относят: корневища (ландыш, касатик, пырей), клубни (картофель, топинамбур), луковицы (лук, тюльпан, лилия), клубнелуковицы (шпажник, шафран), усы (земляника), столоны (картофель), колючки (боярышник, яблоня ягодная), усики (тыква, огурец) и др.

Порядок работы

1. Рассмотрите живые или гербарные растения земляники лесной (Fragaria vesca), тыквы обыкновенной (Cucurbita pepo), огурца посевного (Cucumis sativus), ветви боярышника (род Crataegus) и яблони ягодной (Malus baccata). Изучите метаморфозы надземного побега: усы, усики, колючки. Обратите внимание на разнообразие их функций (рис. 17).

2. Схематично зарисуйте видоизмененные побеги, укажите названия растений и метаморфизированных органов.

3. На живом или гербарном растении и клубне картофеля (Solanum tuberosum) изучите строение метаморфозов подземного побега-столона и клубня. Клубень образуется как утолщение на верхушке шнуровидного бесцветного столона, а имеющиеся на клубне глазки (почки, расположенные спирально) – в пазухе недоразвитых листьев.

4. Разрежьте скальпелем клубень вдоль и изучите его строение под лупой. Снаружи клубень покрыт светло-коричневой перидермой, под которой расположено кольцо коры. К коре примыкают проводящие пучки, к центру от которых хорошо заметна масса запасающей паренхимы, наиболее богатая крахмалом. Водянистая, более темная центральная часть клубня – сердцевина.

5. Зарисуйте схему продольного разреза клубня. Обозначьте главные части и ткани клубня.

6. На живых или гербарных растениях ландыша майского (Convallaria majalis), касатика германского (Iris germanica) и пырея ползучего (Agropyron repens) изучите строение подземных побегов – корневищ. В отличие от корня верхушка корневища заканчивается почкой. На корневище расположены недоразвитые пленчатые листья и придаточные корни. Граница годичных приростов корневища особенно хорошо заметна у касатика.

7. Скальпелем разрежьте поперек живое корневище касатика. На разрез нанесите каплю раствора йода в йодиде калия. Ткани окрашиваются в сине-черный цвет, что говорит о содержании крахмала в высокой концентрации.

8. Зарисуйте схемы изученных корневищ, обозначьте их части и название растения.

9. Изучите строение луковицы лука репчатого (Allium cepa), чеснока (Allium sativum) и лилии (род Lilium), отмечая сходства и различия. (Луковица лука репчатого крахмала не содержит, а лилии – содержит).

10. Скальпелем разрежьте луковицу лука вдоль. Внимательно рассмотрите донце, сухие и сочные чешуи, а также зачатки замещающих луковиц в пазухах сочных чешуй.

11. Зарисуйте луковицу в разрезе, обозначая ее части.

12. Клубнелуковицу шпажника (род Gladiolus) разрежьте скальпелем вдоль и изучите ее строение. Большая часть клубнелуковицы занята сильно разросшимся стеблем с запасным крахмалом. На верхушке располагаются почки и пленчатые листья. В отличие от луковиц в листьях клубнелуковицы запасные вещества не накапливаются.

13. Зарисуйте клубнелуковицу в разрезе, обозначая ее части.

14. Рассмотрите набор с метаморфозами листьев. Изучите их морфологию, докажите листовое происхождение и определите выполняемую функцию.

15. Схематично зарисуйте метаморфозы листа, сделайте обозначения и вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9

МОРФОЛОГИЯ ЦВЕТКА

Цель.Изучить части цветка.

Задачи: уметь различать двойной и простой околоцветники, правильные и неправильные цветки, цветки с верхней и нижней завязью.

Вводные пояснения. Чашечка состоит из чашелистиков, венчик – из лепестков. Если чашелистики между собой не срастаются, чашечку называют свободнолистной, или раздельнолистной. При срастании чашелистиков формируется спайнолистная, или сростнолистная, чашечка. Лепестки венчика могут быть не соединены между собой, тогда его называют свободнолепестным, или раздельнолепестным; если они соединены между собой, венчик называют спайнолепестным, или сростнолепестным.

Части простого околоцветника называют листочками, или долями. Если они зеленого цвета, то околоцветник чашечковидный; если они окрашены в белый, розовый и другие цвета – венчиковидный. В том случае, когда через околоцветник (двойной или простой) можно провести две и более плоскостей симметрии, его называют правильным, или актиноморфным. При одной плоскости симметрии околоцветник неправильный, или зигоморфный.

В зависимости от прикрепления к цветоложу завязь бывает верхней, нижней и полунижней. Верхняя завязь прикрепляется только свои основанием, нижняя полностью погружена в цветоложе и срастается с ним. При промежуточном между этими двумя состояниями положении завязь называют полунижней. Иногда в образовании нижней завязи цветоложе не принимает участия (яблоня, айва, груша, рябина). В данном случае нижняя завязь образуется в результате срастания стенки завязи с основанием частей околоцветника и тычинок.

Порядок работы

1. Живые или фиксированные в спирте цветки лютика едкого (Ranunculus acris), лука репчатого (Allium cepa), ландыша майского (Convallaria majalis), гороха посевного (Pisum sativum), яблони ягодной (Malus baccata) поместите на предметные стекла и рассмотрите.

2. Используя препаровальные иглы, в каждом цветке найдите цветоножку, цветоложе, околоцветник, тычинки и пестики.

3. Предметное стекло с цветком положите на столик препаровальной лупы и под лупой изучите цветки в следующей последовательности:

цветок лютика едкого – отметьте, что он имеет двойной околоцветник, свободнолистную чашечку из пяти чашелистиков и свободнолепстный венчик из пяти лепестков (каждый с нектарной ямкой, прикрытой чешуйкой); тычинок и пестиков много; каждый пестик прикреплен к выпуклому цветоложу только нижней частью завязи – следовательно, завязь верхняя; через околоцветник можно провести несколько плоскостей симметрии – следовательно, цветок правильный;

цветок лука репчатого – у него нельзя выделить чашечку и венчик, значит, этот околоцветник простой; состоит из шести белых, не сросшихся между собой листочков – следовательно, он свободнолистный венчиковидный; тычинок шесть, пестик один; в пестике хорошо заметны вздутая верхняя завязь и столбик; цветок правильный;

цветок ландыша майского – в нем, как и в цветке лука, околоцветник простой, однако его белые листочки срослись между собой – следовательно, он спайнолистный венчиковидный; тычинок шесть, пестик один, завязь верхняя; цветок правильный;

цветок гороха посевного – имеет спайнолистную чашечку из пяти чашелистиков и венчик, состоящий из пяти белых лепестков; самый крупный лепесток – флаг, или парус, два боковых – весла, или крылья, и два нижних сросшихся наверху между собой – лодочка; тычинок десять, причем девять из них срастаются в тычиночную трубку, десятая свободная; пестик один, завязь верхняя; цветок неправильный;

цветок яблони ягодной – у него околоцветник состоит из свободнолистной чашечки и свободнолепестного венчика; чашелистиков и лепестков по пять; тычинок 17 – 20 и более; в центре цветка видны пять столбиков; завязь срослась с основаниями чашелистиков, лепестков и тычинок – следовательно, завязь нижняя, она хорошо видна, если смотреть на цветок со стороны плодоножки; цветок правильный.

4. Зарисуйте изученные цветки и под каждым рисунком обозначьте название растения, тип околоцветника, завязи, симметрию цветка и сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10

МОРФОЛОГИЯ ПЛОДОВ

Цель.Изучить основные типы простых плодов.

Задачи: научиться классифицировать простые плоды.

Вводные пояснения.Сухие плоды бывают вскрывающимися и невскрывающимися. Вскрывающиеся плоды бывают одно- и многогнездными, содержат по нескольку семян, которые высыпаются при растрескивании околоплодника. Нераскрывающиеся имеют одно гнездо с одним семенем, которое освобождается при разрушении околоплодника (семян, зерновка, орех и др.).

Сочные простые плоды бывают односемянными (костянка) и многосемянными (ягода, яблоко). Семена из них высвобождаются при перегнивании околоплодника или проходя через пищеварительный тракт птиц и животных.

Различают также дробные плоды, которые образуются в результате расщепления завязи вдоль по гнездам (двусемянка моркови, двукрылатка клена), и членистые плоды, образующиеся расщеплением завязи поперек (членистый стручок дикой редьки).

Порядок работы

Рассмотрите набор или коллекцию сухих простых плодов и изучите их.

Односемянные плоды:

зерновка пшеницы (род Triticum) – пленчатый околоплодник срастается с кожурой семени;

семянка подсолнечника однолетнего (Helianthus annuus) – кожистый околоплодник не срастается с кожурой семени;

крылатка вяза (род Ulmus) – кожистый околоплодник разрастается в крылатый придаток;

орех лещины обыкновенной (Corylus avellana) – деревянистый околоплодник не срастается с кожурой семени;

орешек гречихи посевной (Fagopyrum sagittatum) – отличается от ореха меньшими размерами.

Каждый односемянный плод разрежьте скальпелем и рассмотрите его строение.

Многосемянные плоды:

листовка живокости полевой (Delphinium consolida) – образована одним плодолистиком, имеет одно гнездо, вскрывается по одному шву;

боб гороха посевного (Pisun sativum) – образован одним плодолистиком, имеет одно гнездо, вскрывается сверху вниз по двум швам;

стручок капусты огородной (Brassica oleracea) – образован двумя плодолистиками, имеет два гнезда, разделенных перегородкой, вскрывается снизу вверх двумя створками;

стручочек ярутки полевой (Thlaspi arvense) – устроен так же, как стручок, но длина его превышает ширину не более чем в три раза;

коробочка мака снотворного (Papaver somniferum) – образована несколькими плодолистиками, имеет одно гнездо (перегородки неполные), вскрывается дырочками под звездчатым рыльцем.

Каждый многосемянный плод вскройте и рассмотрите его строение.

1. Изучите строение дробных и членистых плодов: двусемянки моркови посевной (Daucus sativa), двукрылатки клена (род Acer), членистый стручок редьки дикой (Raphanus raphanistrum).

2. Схематично зарисуйте и подпишите изученные сухие плоды (рис. 19).

3. Рассмотрите и изучите набор или коллекцию сочных простых плодов.

Односемянные плоды: костянка вишни садовой (Cerasus vulgaris) – образована одним плодолистиком, имеет твердый внутренний слой околоплодника – эндокарпий, сочный мясистый средний слой – мезокарпий и тонкий наружный слой – экзокарпий; скальпелем разрежьте плод вдоль и рассмотрите его части.

Многосемянные плоды:

ягода помидора съедобного (Lycopersicon esculentum) – образована двумя плодолистиками, имеет два гнезда, сочные эндокарпий и мезокарпий; разрежьте плод поперек и рассмотрите его части;

тыквина огурца посевного (Cucumis sativus) – образована тремя плодолистиками, имеет сочные эндокарпий и мезокарпий, твердый деревянистый (в зрелом плоде) экзокарпий; разрежьте плод поперек и рассмотрите;

померанец лимона (Citrus limon) – образован несколькими плодолистиками, многогнездный, с толстым кожистым экзокарпием, губчатым мезокарпием и сочным эндокарпием; разрежьте плод поперек, найдите и рассмотрите его части;

яблоко яблони ягодной (Malus baccata) – образовано пятью плодолистиками, имеет пять гнезд, которые выстланы пергаментным эндокарпием; сочная часть плода образована мясистым мезокарпием и экзокарпием, а также сросшимися основаниями тычинок, лепестков и чашелистиков; скальпелем разрежьте плод поперек и рассмотрите его части.

4. Схематично зарисуйте и укажите названия сочных плодов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11

ДИФФУЗИЯ И ОСМОС

Цель. Познакомиться с явлением диффузии, осмоса.

Задачи:провести опыты на определение явлений диффузии и осмоса в жидких средах.

Материалы и оборудование: 2 стакана, горячая и холодная вода, кристаллы марганцовокислого калия, часы; стакан с водой, полупроницаемая мембрана (пропускает молекулы воды, но не пропускает молекулы сахара), стеклянная трубка, нитки, подкрашенный раствор сахара, штатив, шприц, маркер, часы, линейка.

Порядок работы

1. Налейте в стаканы одинаковое количество воды (в один – горячую, в другой – холодную). Аккуратно поместите одинаковое количество крупинок марганцовки в каждый стакан. Засеките время. Опишите, что произойдет в каждом стакане через 1 минуту, 5 минут, 15 минут. Сфотографируйте или зарисуйте наблюдаемые явления. Сделайте выводы.

2. Вырастите кристаллы соли. Для этого приготовьте насыщенный раствор поваренной соли в горячей воде. Насыщенный раствор – это такой раствор, в котором невозможно растворить дополнительную порцию соли. Возьмите карандаш и привяжите к его середине толстую нитку. Опустите нитку в стакан и оставьте на продолжительное время. Выращенные кристаллы (на нитке) принесите на следующее занятие.

3. Налейте воду в стакан (рис. 20). Аккуратно (при помощи шприца) через стеклянную трубку налейте раствор сахара в мешочек из полупроницаемой мембраны. Трубка должна быть вставлена в мешок, а горловина мешка завязана. Раствор должен занимать и небольшую часть стеклянной трубки. Отметьте уровень раствора на трубке маркером. Опустите мешочек с раствором в стакан с водой и закрепите трубку в штативе. Засеките время. Сделайте 4 отметки (каждые 5 минут) подъема уровня жидкости в трубке. Измерьте расстояние между метками, приняв первую метку за ноль отсчета. Результаты занесите в таблицу:

Таблица 1

Результаты измерений

4. Вычислите среднее значение подъема уровня воды для каждого времени наблюдений, усреднив по данным четырех групп, приведенных в таблице. (Сложите четыре величины, указывающие уровень подъема в данный момент времени, и поделите на 4).

5. Постройте график зависимости подъема уровня воды в трубке от времени. По горизонтальной оси откладывается время, а по вертикальной – среднее значение уровня воды.

6. Объясните подъем воды в трубке, используя знания теории осмоса.

7. Напишите, какие контрольные эксперименты нужно поставить, чтобы определить, от чего зависит скорость изменения уровня жидкости.

8. Сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12

ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ

Цель.Установить, по какой части стебля, и в каком направлении передвигается вода с минеральными веществами.

Материал и оборудование:побеги липы, сутки простоявшие в растворе чернил, препаровальные ножи, лупы.

Порядок работы

1. Препаровальным ножом срежьте нижнюю часть побега липы (примерно 1-2 см).

2. Рассмотрите с помощью лупы поперечный разрез. Определите, какой слой стебля окрасился.

3. Сделайте продольный разрез этого кусочка стебля.

4. Рассмотрите продольный срез стебля с помощью лупы и определите, какой слой стебля оказался окрашенным.

5. Сделайте вывод: какая часть стебля участвует в передвижении воды и минеральных веществ? В каком направлении и под влиянием каких сил в растении передвигается вода с минеральными солями?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13

ПИГМЕНТЫ РАСТЕНИЙ

Цель: доказать, что в лепестках цветов растений нет белого пигмента, изучить свойства антоцианов и объяснить изменение цвета цветов, плодов растений.

Материал и оборудование: цветы нивяника обыкновенного, белой лилии, лист краснокочанной капусты или немного натертой свеклы, стакан с водой, шприц без иглы, 4 пробки, 6% уксусная кислота, 0,001% NaOH или питьевая вода, индикаторная бумага, фильтрованная бумага, воронка.

Порядок работы

Опыт № 1.

Пояснения к опыту.

Белый красящий пигмент называется бетулином. В Европейской части России береза – единственное растение, образующее этот пигмент. У других растений причиной белой окраски венчиков являются обширные межклетники в сочетании с клетками без пигментов. Лепестки белые по той же причине, что и снежинки белые.

1. Лепестки нивяника обыкновенного сожмите осторожно пальцем. Запишите, что изменилось?

2. Лепестки нивяника поместите в шприц и заполните его водой. Установив шприц наконечником вверх, задвиньте поршень, чтобы вытеснить воздух. После этого закройте пальцем отверстие наконечника и отведите поршень вниз. Вновь задвиньте поршень в шприц. Наблюдайте 3-4 минуты. Что произошло? Запишите.

3. Сравните результаты и сделайте вывод.

 Опыт № 2.

Пояснение к опыту.

Антоцианы – пигменты, которые находятся в клеточном соке (вакуолях) растения и определяют цвет венчика и плодов, окрашивая их в синий, фиолетовый, красный, розовый цвет. Цвет антоцианов зависит от кислотности клеточного сока и способности образовывать соединения с металлами. Во время урока можно сравнить изменение цвета антоциановых венчиков или листьев. Антоцианы хорошо растворимы в воде. У краснокочанной капусты вытяжка красно-фиолетового цвета. В сильно кислой среде (рH = 2–3), она приобретает красный цвет. В результате нейтрализации цвет меняется на синий (рH = 7), а затем на желто-зеленый (рH = 9–10).

1. Часть листа краснокочанной капусты (или натертой свеклы) положить в пробирку залить 5мл. воды, довести до кипения. В какой цвет окрасился раствор? Запишите.

2. Полученный раствор отфильтруйте в чистую пробирку через бумажный фильтр. Определите РН раствора.

3. В пробирку отлейте 2–3 мл вытяжки пигментов, добавьте каплю 6% уксусной кислоты. Что произошло? Опустив индикаторную бумажку, определите РН раствора. Запишите.

4. К окрасившемуся раствору добавьте каплю щелочи или на кончике ножа порошка питьевой соды. Как изменился цвет? Определите рН раствора с помощью индикаторной бумаги, запишите.

5. Сделайте вывод и ответьте на вопрос: Почему в течение периода цветения цвет лепестков медуницы меняется?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14

ЭКОЛОГИЯ ФОТОСИНТЕЗА

Цель:убедиться в образовании крахмала в зеленых растениях на свету.

Материалы и оборудование: комнатное растение герань, спирт, раствор йода в йодистом калии, черная бумага, спиртовка, чашки Петри.

Вводные пояснения.Наиболее простым методом обнаружения процесса фотосинтеза является метод крахмальной пробы, состоящий в том, что растение в течение нескольких дней выдерживают в темноте, затем его выставляют на солнечный свет, закрыв несколько листьев черной бумагой с вырезанными в ней фигурами (рис. 21).

Через 2-3 дня листья срезают и кипятят в воде, чтобы убить клетки; затем опускают в спирт и вновь кипятят на водяной бане до полного исчезновения пигментов.

Порядок работы

1. Обесцвеченные листья поместите в чашку Петри и обработайте раствором йода в йодистом калии. Места, подверженные действию света, посинеют или почернеют, закрытые – останутся светлыми.

2. Объясните, почему произошло окрашивание открытых участков листьев?

3. Кратко опишите постановку опыта и зарисуйте полученные результаты.

4. Сделайте вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Материалы и оборудование:однолетние побеги древесных пород, линейка, нить.

Вводные пояснения. Рост растений (интегральный количественный показатель) – необратимое увеличение размеров и массы растений, вызванное новообразованием элементов их структуры.

Одним из наиболее крупных обобщений общебиологического значения является представление о «большом периоде роста» – интенсивность процессов жизнедеятельности в процессе онтогенеза закономерно изменяется во времени. Графически имеет вид S-образной кривой, именуемой большой кривой роста (БКР), состоящей из четырех фаз:

1) Начальный, индуктивный рост (лаг-период) – подготовка к росту.

2) Интенсивный рост (логарифмическая фаза) – линейная зависимость во времени.

3) Фаза замедленного роста.

4) Стационарная фаза – стабилизация процессов роста, после которой наступает период старения и смерти организма.

БКР справедлива для всех растительных объектов всех уровней организации (клетки, ткани, растение, популяция и т.д.), что свидетельствует о наличии биологических ритмов роста – периодически повторяющихся (суточных, сезонных и др.) изменениях интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Это связано с тем, что прохождение жизненного цикла растений согласуется, главным образом, с продолжительностью вегетационного периода и существующими в этот период условиями (свет, температура и др.). Невозможность синхронизировать ритм вегетации с климатическим ритмом является барьером их распространения. Эндогенные ритмы – компонент биоритмов (биологические часы), сформировавшихся в процессе эволюции, закрепленных генетически и сохраняющих периодичность в отсутствии воздействия внешних факторов. Биоритмы представляют собой механизм, координирующий жизненный цикл растений с суточными, сезонными и другими периодическими изменениями климата.

Количественно скорость прироста выражается показателями:

1. Абсолютная скорость роста (K) – прирост за определенный промежуток времени:

где W₁ и W₂ – соответственно, исходный и конечный параметр за промежуток времени t₂ - t₁ (с, мин, ч и др.).

2. Относительный или процентуальный рост (R) – прирост по отношению к исходному параметру:

где W₀ – исходный размер (объем) растения, W₂ – размер (объем) в данный момент времени.

3. Удельная скорость роста – приращение массы растения или органа в единицу времени:

где W₀, W₁ – соответственно начальная и конечная масса, t – длина вегетационного периода.

Побег растет неравномерно. Это зависит от условий среды и от физиологического состояния растений. Вначале наблюдается медленный рост. Затем он увеличивается, достигает максимума и, наконец, снова замедляется и прекращается. Таким образом, наблюдается периодичность роста побега, которая характеризуется законом большого периода роста.

Периодичность роста проявляется в том, что междоузлия, образующиеся по мере нарастания побега, имеют неодинаковую длину. Поэтому характер роста у древесных пород можно определить путем измерения длины междоузлий однолетних побегов. Изучение характера роста побегов и установление максимальных приростов имеют большое значение для определения сроков внесения удобрений и решения вопроса о возможности использования побегов для зеленого черенкования и почек для окулировки.

Порядок работы

1. Возьмите 4 однолетних побега древесных и кустарниковых пород разных видов.

2. Замерьте линейкой длину каждого междоузлия, начиная от основания побега (с годового кольца). Если побеги сильно искривлены, то для измерений используйте нить.

3. Результаты измерений внесите в таблицу.

4. На основании полученных результатов постройте кривые роста побега: по оси абсцисс откладывайте номера междоузлий, по оси ординат – длину от основания побега до узла (см).

5. Сравните показатели роста разных растений и сделайте вывод.

Таблица