IV.-1. Методика постановки и проведения эксперимента
Для полной характеристики водного обмена растений необходимо знать показатели эффективности расходования воды: продуктивность транспирации, т.е. количество сухого вещества (г), образовавшееся при испарении 1 кг (1 л) воды, и обратную величину - транспирационный коэффициент.
Выращивают пятинедельные растения. Из трех сосудов каждого варианта аккуратно извлекают растения, отмывают корни от песка, просушивают фильтровальной бумагой и определяют начальную массу воздушно-сухого материала в каждом сосуде отдельно. Для этого растения измельчают и в открытых коробочках из кальки помещают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105°С. При этой температуре происходит полная инактивация всех ферментов, что предотвращает последующие изменения сухой массы. Затем материал высушивают на воздухе или в сушильном шкафу при 60°С и взвешивают на технических весах с точностью до второго знака.
Оставшиеся три сосуда каждого варианта нумеруют, поливают через дренажную трубку до постоянной массы и в течение недели учитывают количество израсходованной растениями воды. Через неделю определяют воздушно-сухую массу растений каждого сосуда.
На основании данных о количестве израсходованной растениями каждого сосуда воды и накопленного сухого вещества за этот период вычисляют продуктивность транспирации и транспирационный коэффициент. Сопоставляют результаты определений по вариантам. Результаты опыта записывают в таблицу 1
В данной работе мы использовали следующие сорта представителей рода Cucurbita:
· Тыква Хуторянка (рис. 4, прил. I) - среднеспелый сорт столового назначения. Формирует плоды цилиндрической формы, с гладкой поверхностью, массой 8-11 кг. Мякоть ярко-желтая, сладкая, очень сочная. Сорт обладает повышенной холодостойкостью, выравненностью плодов, хорошей транспортабельностью и лежкоспособностью.
· Тыква Кустовая оранжевая (рис. 5, прил. I) - скороспелая. Растение кустовое, компактное, главная плеть короткая. Плоды массой 4,7-7,5 кг. Мякоть желтая, хрустящая, средней толщины, сочная. Слабо поражается мучнистой росой. Транспортабельность и лежкость хорошие.
· Тыква Грибовская кустовая 189 (рис. 6, прил. I) - Растение кустовой формы, мощное. Плоды овальные и цилиндрические со сбегом к плодоножке, массой 2,3-4,8 кг. Поверхность гладкая или слаборебристая. Окраска интенсивно-оранжевая с черно-зеленым рисунком в виде полос. Мякоть темно-желтая и светло-оранжевая. Транспортабельность и лежкость плодов хорошие.
IV.-2. Материалы и оборудование
Пятинедельные сорта представителей рода Cucurbita.
Технические весы, сушильный шкаф, кристаллизаторы, калька, фильтровальная бумага, стеклянные стаканчики.
V.-3. Ход эксперимента и его результат
Были выращены пятинедельные представители трех вышеперечисленных сортов. Из трех сосудов каждого варианта аккуратно извлекаем растения, не повреждая его. Отмываем корни от песка, просушиваем фильтровальной бумагой и определяем начальную массу воздушно-сухого материала каждого растения отдельно (см. прил.II.1).
Далее растения измельчаем и помещаем в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105°С. 3атем материал высушиваем в том же сушильном шкафу при 60°С и взвешиваем на технических весах с точностью до второго знака (см. прил.II.2).
Оставшиеся три сосуда с представителями каждого сорта нумеруем и в течение недели учитываем количество израсходованной растениями воды. Через неделю определяем воздушно-сухую массу растений каждого сосуда.
На основании данных о количестве израсходованной растениями каждого сосуда воды и накопленного сухого вещества за этот период вычисляем продуктивность транспирации и транспирационный коэффициент.
Исходя из того, что представитель сорта Хуторянка накопил 0,018 г воздушно-сухой массы, израсходовав за неделю 14,5 г воды, можно вычислить, сколько растение израсходует воды для накопления 1 г массы. Для этого составим пропорцию:
0,018 г - 14,5 г
г - Х;
Отсюда Х будет равен:
Х = 14,5 г × 1 г = 805 г
,018 г
Аналогично вычисляем коэффициент транспирации для тыквы Кустовой оранжевой и для Грибовской. Он соответственно равен 806 и 800 г.
Учитывая, что продуктивность транспирации - это количество сухого вещества (в г), накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды, мы можем вычислить его для каждого сорта. В ходе эксперимента представитель сорта Хуторянка изначально весил 3,236 г. Однако после обработки в сушильном шкафу мы вычисляем, что сухой вес растения составляет 0,142 г, а остальной вес (3,094 г) приходится на воду. Исходя из этого, можно вычислить, каков будет сухой вес растительного организма, если он испарит 1 кг воды. Для этого составим следующую пропорцию:
3,236 г - 3,094 г воды
Х г - 1000 г воды;
Отсюда находим Х:
Х = 3,236 г × 1000 г = 1045,9 г
,094 г
Однако следует учитывать, что растение использует на образование сухого вещества лишь 0,2% из усвоенной растением воды, а определенная выше величина указывает на 100% усвоение воды. Следовательно:
1045,9 г - 100%
Х - 0,2%
Из этой пропорции продуктивность транспирации равна
Х = 1045,9 г × 0,2% г = 2,09 г
%
Аналогичные вычисления выполняем для определения продуктивности транспирации для двух других сортов. Тыква Кустовая оранжевая имеет продуктивность транспирации равную 2,1 г, а Грибовская 189 - 2,097.
Результаты опыта записываем по форме (табл. 1).
Таблица 1 Определение показателей эффективности расходования воды
| Сорт растения | Начальная воздушно-сухая масса, г | Израсходовано воды за неделю, г | Накоплено воздушно-сухой массы, г | Транспирационный коэффициент | Продуктивность транспирации |
| Тыква Хуторянка | 3,236 | 14,5 | 0,018 | 2,09 | |
| Тыква Кустовая оранжевая | 1,996 | 13,7 | 0,017 | 2,1 | |
| Тыква Грибовская 189 | 2,943 | 15,2 | 0,019 | 2,097 |
ВЫВОДЫ
На основании проведенного опыта, можно сделать следующие выводы:
· Cucurbita - однолетнее травянистое растение. Корень <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%8C> стержневой, ветвистый. Стебель <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D1%8C> до 5-8 метров в длину. Листья <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D1%81%D1%82> очерёдные, длинночерешковые. Цветки <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8> крупные, одиночные, однополые. Опыляются перекрёстно. Плод - тыквина, шаровидной или овальной формы.
· Начало экспериментальных исследований транспирации растений относится к первой четверти XVIII в. Более широко развернулись исследования водного режима растений в XX в. Чаще всего применяют или метод быстрого взвешивания, или метод инфильтрации (открытость устьиц). Величину транспирации растений также можно определить весовым или объемным методом. Определить продуктивность транспирации и транспирационный коэффициент можно по методу, описанному Н. В. Пильщиковой.
· Физиологический процесс испарения воды надземными органами растения получил название транспирации. Различают два типа транспирации: устьичную - испарение воды через устьица и кутикулярную - испарение воды через всю поверхность листовой пластинки.
· Было экспериментально выяснено, что тыква Хуторянка имеет коэффициент транспирации равный 805 г и продуктивность транспирации - 2,09 г; Кустовая оранжевая - транспирационный коэффициент 806 г, продуктивность транспирации - 2,1 г. У тыквы Грибовской кустовой 189 транспирационный коэффициент 800 г, продуктивность транспирации - 2,097 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беликов П.С., Дмитриева Г.А. Физиология растений - Изд-во УДН, 1992. - 248 с.
2. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений /Н.И. Вавилов // Избр.тр. В 5-ти т. - М.- Л.: 1965, с. 9-107.
. Викторов Д. П. Практикум по физиологии растений - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991. - 160 с.
4. Водный обмен растений - М.: Наука, 1989. - 256 с.
5. Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений /Н.С. Воронин - М.: 1981. - 160 с.
. Еленевский А. Г. и др. Ботаника высших или наземных растений - М.: Академия, 2000. - 432 с.
. Жизнь растений: В 6 т. / Гл. ред. А.Л. Тахтаджян. Т. 5 (2). Цветковые растения /Под ред. А.Л. Тахтаджяна. М.: Просвещение, 1981. - 512 с.
. Касьянова Л.Н. Экология растений. Водный обмен. М.: Наука, 1994. - 287 с.
9. Кузнецов В. В., Дмитриева Г.А. Физиология растений - М.: Высшая школа, 2005. - 720 с.
10. Малиновский В. И. Физиология растений: Учеб. пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. - 163 с.
11. Медведев С. С. Физиология растений: учебник для вузов /С. С. Медведев. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2004. - 335 с.
12. Микулинский С. История биологии с древнейших времен до начала XX века - Изд-во: Наука, 1972. - 564 с.
. Мирославов Е.А. Структура и функция эпидермиса листа покрытосеменных растений - Л.: Наука, 1974. - 120 с.
14. Нога Г. С. Опыты и наблюдения над растениями - Просвещение - 1976. 176 с.
15. Полевой В. В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец вузов. - М.: Высш. Шк., 1989. - 464 с.
. Практикум по физиологии растений /Под ред. В.Б.Иванова, - М.: Из-во Академия, 2001. - 136 с.
17. Практикум по физиологии растений /Н. Н. Третьяков, Т. В. Карнаухова, Л. А. Паничкин и др.-3-е изд., перераб. и доп. (Под ред. проф. Н.Н. Третьякова) - М.: Агропромиздат, 1990. - 271 с.
. Скрипников Ю.Г. - Все о тыкве // Альманах "Сад и огород" №7 - М.: Колос, 1993. - 23-26 с.
19. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений - М.: 1972. - 336 с.
20. Физиология и биохимия растений: Методические указания / Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; Сост. Н. П. Решецкий, О. С. Кильчевская, Н. С. Вагина, Р. М. Латыпова, В. П. Моисеев, - Горки, 2000. -144 с.
. Физиология растений /Под ред. И.П.Ермакова, - М.: Академия,2005. - 640 с.
22. Физиология растений /Под ред. А. Л. Курсанова, - М.: Академия наук СССР, изд-во Наука, т. 11, 1964. - 558 с.
. Физиология растений /Под ред. А. Л. Курсанова, - М.: Академия наук СССР, изд-во Наука, т. 29, 1982. - 816 с.
24. Хржановский В. Г. Курс общей ботаники / В. Г. Хржановский. М.: Высш. шк., 1982. - 544 с.
25. Эсау К. Анатомия растений / К. Эсау.- М.: 1969. - 570 с.
26. Якушкина Н. И. Физиология растений: Учеб. пособие для биол. спец. высш. пед. учеб. заведений - М.: Просвещение, 1993. - 335 с.