Localizarea stomatelor. Cuticula, stomatele plantelor. Rolul fiziologic al transpirației

1. Ce substanțe sunt incluse în compoziția plantei?

Plantele includ materie organică(proteine, grăsimi, carbohidrați), precum și minerale și apă.

2. Cum absorb plantele umezeala?

Plantele absorb umiditatea prin rădăcini.

3. Care este importanța apei pentru plante?

Apa este esențială pentru mișcarea nutrienților. O parte din el este folosită pentru formarea de substanțe organice.

Întrebări

1. Care este importanța evaporării apei din frunze pentru o plantă?

Evaporarea favorizează mișcarea apei în plantă. Prin evaporare, apa trece prin rădăcini de-a lungul tulpinii până la frunze. Apa se ridică în frunze și prin forța presiunii rădăcinilor. Cu curenții de apă se mișcă și mineralele.

În zilele caniculare, plantele sunt în pericol de supraîncălzire din cauza razelor solare. În timpul evaporării, frunzele se răcesc și planta nu se supraîncălzi.

2. Cum afectează condițiile de mediu evaporarea apei de către plante?

De exemplu, mai puțină apă se evaporă într-o zi înnorată decât într-o zi însorită. Cu un vânt puternic uscat, evaporarea este mai puternică decât pe vreme calmă.

3. Care este rolul stomatelor?

La plante, evaporarea este reglată de deschiderea și închiderea stomatelor.

4. Care este importanța apei în viața plantelor?

apa - conditie necesara pentru viata organismului. Toate procesele vieții (fotosinteză, respirație etc.) au loc în ea sau odată cu utilizarea sa. Cu lipsa apei, metabolismul plantei este perturbat.

Apa asigură un flux de nutrienți și minerale prin sistemul de conducere al centralei.

Germinarea semințelor depinde de disponibilitatea apei.

Soluțiile apoase care umplu celulele și spațiile intercelulare oferă plantei elasticitate, astfel încât planta își păstrează forma.

5. Care este sensul căderii frunzelor?

Pentru a nu muri din cauza lipsei de umiditate, copacii și arbuștii își leagă frunzele, pentru că. Iarna, rădăcinile multor plante nu pot absorbi apa rece din sol.

În plus, în procesul de cădere a frunzelor, planta este eliberată de substanțele inutile organismului care s-au acumulat în frunze pe o perioadă lungă de timp.

6. De ce se schimbă culoarea frunzelor toamna?

Toamna, clorofila este distrusă în frunze. Ca rezultat, pigmenții portocalii și galbeni din celulele frunzelor devin vizibili.

Gândi

Cu un vânt puternic uscat, evaporarea este mai puternică decât pe vreme calmă. Cum poate fi explicat acest lucru?

Evaporarea este mai puternică datorită mișcării mai rapide a moleculelor. Vântul suflă și duce moleculele de vapori, evaporarea lichidului are loc mai rapid.

Sarcini

Efectuați un experiment care va fi necesar pentru lecția următoare. Pune în apă, nuanțat cu cerneală roșie, un lăstar tânăr de copac. După 2-4 zile, scoateți lăstarul din apă, spălați cerneala de pe acesta și tăiați o bucată din partea inferioară. Luați în considerare mai întâi secțiune transversală evadare. Ce vezi pe tăietură?

Pe tăietură, puteți vedea că lemnul este pătat în roșu.

Apoi tăiați de-a lungul restului lăstarii. De ce au apărut dungile roșii? Aduceți secțiunile pătate ale filmului la următoarea lecție.

Dungi roșii au apărut în locurile vaselor pătate, care fac parte din lemn.

Căutări pentru curioși

Pregătiți extracte de alcool din frunzele verzi și galbene. Turnați-le în vase Petri. Puneți o bucată de hârtie de filtru pliată în colț în fiecare cupă de sertar. După câteva minute, pe hârtie vor apărea benzi de culoare, corespunzătoare culorii pigmenților prezenți în fiecare extract. Ce pigmenți se găsesc în frunzele verzi și galbene? Faceți o concluzie.

Frunzele plantelor sunt colorate în verde deoarece conțin clorofilă - un pigment care este prezent în celule vegetale. Clorofila absoarbe lumina soarelui și își folosește energia pentru a sintetiza nutrienți.

Toamna, clorofila se descompune parțial în frunze și se formează pigmenți de altă culoare. Pigmenții galbeni și portocalii apar în frunzele unor plante. Acești pigmenți constau în mare parte din caroteni, substanțele care colorează morcovii în portocaliu. De exemplu, frunzele de mesteacăn și alun devin galbene strălucitoare pe măsură ce clorofila se descompune, frunzele altor copaci capătă diferite nuanțe de roșu.

Se fierb frunze roșii (sfeclă, arțar, varză roșie) în apă, se adaugă o soluție slabă de acid acetic picătură cu picătură la soluția rezultată. Observați schimbarea culorii soluției. Adăugați o soluție slabă de alcali (bicarbonat de sodiu sau amoniac) la soluție. Cum s-a schimbat culoarea?

Dacă extractul de pigmenți rezultat a fost inițial de culoare maronie, apoi după adăugarea a 1-2 picături de acid, va căpăta o culoare frumoasă roz-roșu. Modificările de culoare sunt asociate cu rearanjamente în moleculele de pigment.

După adăugarea de alcali într-o soluție de culoare roz, culoarea roz dispare.

La varza roșie, extractul inițial are o culoare roșu-violet. Într-un mediu puternic acid (pH 2-3), devine roșu, iar la pH 4-5, devine roz. Ca urmare a neutralizării, culoarea roz-roșu se schimbă mai întâi în albastru (mediu neutru, pH 6-7), apoi în verde (pH 8), galben-verde (pH 9-10) și într-un mediu puternic alcalin în galben (pH peste 10).

Concluzie: Ca urmare a adăugării de acid sau alcali, s-a stabilit dependența culorii pigmenților roșii de aciditatea mediului.

Comparați cu schimbarea culorii frunzelor din toamnă și trageți o concluzie.

Schimbarea culorii frunzelor este cauzată de schimbul chimic al unei plante de foioase: pentru a păstra substanțele valoroase în interiorul corpului, acestea trebuie să se întoarcă din frunze în trunchi și sistemul rădăcină. Culoarea frunzișului unei plante toamna variază de la an la an și depinde în general de mai mulți factori, dintre care cel mai important sunt condițiile meteorologice specifice sezonului curent. Fiecare tip de plantă are propria sa culoare a frunzelor toamna, ceea ce se datorează predominării unui anumit tip de pigment în ele.

Evaporarea apei de către o plantă reprezintă proces fizic, deoarece în acest caz, în spațiile intercelulare ale frunzelor, apa trece în stare vaporoasă, iar apoi vaporii rezultati difuzează prin stomată în spațiul înconjurător. Cu toate acestea, evaporarea apei este, de asemenea, un complex proces fiziologic, deoarece este asociat cu caracteristicile anatomice și fiziologice ale plantelor, prin urmare, spre deosebire de fizic, procesul fiziologic de evaporare a apei de către o plantă se numește transpirația la plante.

Transpirația în mușcate

De ce depinde transpirația la plante?

Transpirația plantelor depinde de din:

• numărul și dimensiunea vaselor conductoare,
• numărul de stomate
• grosimea cuticulei,
• starea coloizilor protoplasmei,
• concentrația sevei celulare și alte motive.

Apa se deplasează în sus pe tulpină, deoarece, în urma transpirației, în celulele frunzelor ia naștere o forță de aspirare, care se transmite de la acestea la firele de păr radiculare ale rădăcinii, care absorb apa din sol.

Dacă puneți o ramură tăiată sau orice plantă într-un vas cu apă, planta nu se ofilește mult timp, ceea ce indică efectul de aspirație al transpirației.

Semnificația transpirației

Semnificația transpirației lucru este:

• împreună cu apa, elementele minerale care au intrat în ea se deplasează prin plantă;
• transpirația scade temperatura frunzei și o protejează de supraîncălzire.

sera de plante

De exemplu, în sere și sere, unde aerul este umed și transpirația este suprimată, apar arsuri ale frunzelor de la razele soarelui. Din cauza transpirației, se creează o oarecare subsaturare a coloizilor protoplasmatici cu apă, ceea ce contribuie la fructificarea normală și la maturarea fructelor, deoarece în acest caz au loc procese sintetice.

Influența mediului extern

Influența factorilor de mediu asupra procesului de transpirație și a cursului său zilnic, se exprimă prin acțiunea următorilor factori:

• influența luminii
• temperatura aerului,
• forta vantului,
• gradul de saturare a aerului cu vapori de apă.

Influența factorilor de mediu asupra procesului de transpirație la plante

Ușoară favorizează deschiderea fisurilor stomatologice și crește permeabilitatea protoplasmei celulelor în evaporare pentru apă. Clorofila absoarbe energic razele soarelui, ceea ce ridică temperatura frunzei și sporește evaporarea.

O creștere a transpirației scade temperatura frunzelor, rezultând evaporarea frunzelor: nu se supraîncălzi. Chiar și lumina împrăștiată crește transpirația cu 30-40% în comparație cu transpirația în întuneric. Conform Wiesner, 100 mp. cm de frunză de porumb se evaporă în întuneric 97 mg apă, pe difuz - 114 mg, pe direct raza de soare-785 mg.

Temperatura aeruluiînconjurarea plantei afectează și transpirația. Odată cu creșterea temperaturii, transpirația crește, deoarece aceasta crește mișcarea moleculelor de apă și viteza de difuzie a vaporilor de apă de la suprafața coloizilor membranelor celulare.

forta vantului poate juca un rol dublu în procesul de transpirație. Rolul vântului se reduce la înlocuirea straturilor umede de aer de deasupra frunzelor plantelor cu altele uscate, adică vântul afectează doar a doua fază a transpirației - eliberarea aburului din spațiile intercelulare ale frunzei. Un vânt puternic scutură frunzele, ceea ce închide deschiderile stomatice și, prin urmare, reduce transpirația.

Transpirația este foarte influențată de gradul de saturare a aerului cu vapori de apă. Cu cât aerul este mai uscat, cu atât procesul de transpirație este mai intens și invers.

Cursul zilnic al transpirației

ÎN în timpul transpirației zilei depinde de factori externi. Dimineața, transpirația este slabă, odată cu răsăritul soarelui deasupra orizontului, o creștere a temperaturii aerului și o scădere a conținutului de vapori de apă din aer, transpirația crește. Spre seară, transpirația scade, iar noaptea este redusă la minimum.

Cursul zilnic al transpirației la plante depinde de factori externi

Cursul zilnic corect al transpirației este observat numai atunci când cerul este senin. Foarte des, cursul zilnic al transpirației are 2 maxime; minimul de transpirație scade de obicei în cele mai calde ore ale zilei la prânz, ceea ce este asociat cu deshidratarea plantelor și închiderea stomatelor.

Ratele de transpirație

Transpirația în plante este caracterizată de următorii indicatori:

• rata de transpirație,
• transpirație relativă,
• rata de transpirație,
• productivitatea transpiratiei.

Rata de transpirație

Pentru comparație, transpirația plantelor este de obicei denumită o unitate de suprafață și timp. Se numește cantitatea de apă evaporată pe unitatea de timp a suprafeței frunzei rata de transpirație.

Intensitatea transpirației la diferite plante nu este aceeași în timpul zilei: în timpul zilei la majoritatea plantelor este de 15-250 g pe oră la 1 mp. m, noaptea - 1-20 g.

Transpirație relativă

Pentru a avea o idee despre viteza de eliberare a apei de pe suprafața frunzelor, aceasta este comparată cu rata de evaporare de la suprafața apei deschise. Valoarea rezultată este numită transpirație relativă. Transpirația relativă variază de la 0,01 la 1,0.

Coeficientul de transpirație

Indicatorii de transpirație pot servi și ca coeficientul de transpirație. Coeficientul de transpirație arată câte grame de apă consumă o plantă în timpul acumulării a 1 g de substanță uscată.

Pentru a determina corect coeficientul, este necesar să se ia în considerare nu numai greutatea uscată a frunzelor, ci și greutatea uscată a tulpinilor și rădăcinilor. Coeficientul de transpirație nu este același pentru diferite specii de plante și chiar pentru aceeași specie de plante, deoarece valoarea acestuia depinde de condițiile de creștere.

Coeficientul de transpirație al plantelor nu este același și depinde de condițiile de creștere

Coeficientul de transpirație este determinat destul de precis pentru plantele anuale; valoarea sa medie pentru plante erbacee este de 300-400 g.

Într-o anumită măsură, coeficientul de transpirație caracterizează nevoia de apă a plantei și poate fi folosit într-o oarecare măsură la calcularea cantității de apă de irigare.

Productivitatea transpirației

Productivitatea transpirației- acesta este numarul de grame de substanta uscata acumulate de planta in timpul transpiratiei a 1 kg de apa. Productivitatea transpirației variază de la 1 la 8 g, iar în medie este de aproximativ 3 g. Cunoscând valoarea coeficientului de transpirație, este ușor de calculat productivitatea transpirației și invers.

Frunza ca organ al transpirației

Rolul principal în transpiratie plantele se joacă frunze. Frunza plantei este acoperită cu o epidermă pe părțile superioare și inferioare, al cărei perete exterior are o cuticulă.

Frunza ca organ de transpirație în trandafir

Structura stomatelor și principiul funcționării lor

Există găuri în epidermă stomate delimitat de două celule de gardă. Spre deosebire de alte celule epidermice, celulele de gardă au cloroplaste si capabil de fotosinteză.

Grosimea pereților celulelor de gardă nu este aceeași, pereții opuși crăpăturilor, adiacenți găurii, sunt îngroșați. Prin urmare, odată cu creșterea volumului celulelor de gardă, pereții sunt întinși, trăgând pereții adiacenți fantelor, fanta stomatică se deschide. Odată cu scăderea volumului celulelor de gardă, pereții acestora se îndreaptă și golul stomatic se închide.

Celulele de gardă ale stomatelor cerealelor au o structură diferită; sunt complet drepte, partea de mijloc a celulei are pereți foarte groși, capetele celulelor sunt cu pereți subțiri și umflate. Odată cu creșterea turgenței, prelungirile terminale ale celulelor de gardă cresc în volum, iar părțile medii cu pereți groși se îndepărtează unele de altele, deschizând golul stomatic.

Deschiderea și închiderea stomatelor se bazează pe procesul de tranziție zahăr la amidon, si invers. Dimineața, procesul de fotosinteză începe în celulele de gardă, în urma căruia se formează zaharuri active osmotic, care nu se transformă în amidon la lumină.

Procesul de tranziție a zahărului în amidon și invers - stă la baza deschiderii și închiderii stomatelor

Presiunea osmotică din celulele de gardă crește, crește forța de aspirație, astfel încât acestea pot aspira apa din celulele epidermice din apropiere. Volumul celulelor de gardă crește și deschiderea stomatică se deschide. La întuneric, zahărul se transformă în amidon, presiunea osmotică din celulele de gardă scade, iar celulele epidermice vecine sug apă din ele, astfel încât volumul celulelor de gardă devine mai mic și deschiderea stomatică se închide.

Presiunea osmotică din celulele de gardă poate crește și datorită amidonului, care se poate transforma în zahăr la lumină. Mișcarea stomatelor depinde și de mulți alți factori: modificări ale vâscozității protoplasmei celulelor de gardă, conținutul de apă din celulele mezofile, presiunea osmotică a sevei celulare, temperatură și alți factori.

De obicei, la majoritatea plantelor, stomatele se deschid în zori, deschiderea maximă se observă la ora unsprezece, până la amiază golul stomatelor începe să se îngusteze oarecum, iar seara se închide. Pe vreme caldă, celulele de gardă ale stomatelor pierd multă apă și se pot închide încă de la prânz. Plantele rezistente la secetă și la prânz au stomatele deschise.

transpirația stomatică și cuticulară

Transpirația are loc:

• stomatic,
• cuticulară.

Transpirația stomatică

Transpirația stomatică- aceasta este evaporarea apei de la suprafața celulelor mezofile în spațiile intercelulare ale frunzei și difuzarea vaporilor de apă rezultați prin deschiderile stomatice în atmosferă.

De rata de transpirație stomatică depinde numărul de stomi pe unitatea de suprafață a frunzei. Această valoare fluctuează semnificativ tipuri diferite plantelor. Plantele erbacee au 100-300 și uneori 1000 de stomi la 1 mp. mm, plante lemnoase, cum ar fi mesteacănul și, respectiv, 160 și respectiv 290 de stomi la 1 mp. mm.

Mesteacănul este o plantă lemnoasă cu transpirație stomatică

Aria deschiderilor stomatice este doar aproximativ 1% (nu mai mult de 2%) din suprafața frunzei. În ciuda faptului că aria deschiderilor stomatice este nesemnificativă, difuzia vaporilor de apă merge cu de mare viteză, deoarece, conform legii lui Stefan, evaporarea de pe suprafețele mici este proporțională cu diametrul lor total, și nu cu suprafața, deoarece aburul difuzează de la periferia suprafeței găurilor mici cu o viteză mai mare decât din zonele interne. În primul caz, moleculele de vapori se mișcă mai liber, ciocnind mai puțin cu alte particule de vapori.

Ciocnirile, pe de altă parte, întârzie difuzia moleculelor de vapori care se evaporă din părțile interioare ale suprafeței circulare, ceea ce reduce rata de evaporare a apei. Dacă distanța dintre fantele stomatelor nu este mai mică de 10 diametre de fante, evaporarea printr-un sept perforat fin poate fi aceeași ca dintr-un vas deschis.

Reprezintă evaporarea apei prin întreaga suprafață a frunzei prin cuticulă. Transpirația cuticulară depinde de o serie de condiții:

• temperatura frunzelor,
• viteza vântului,
• umiditatea aerului,
• grosimea cuticulei.

La frunzele tinere cu o cuticulă slab dezvoltată, transpirația cuticulară poate fi 1/2 din intensitatea totală a transpirației. La frunzele adulte, transpirația cuticulară este de 10-20 de ori mai slabă decât transpirația stomatică. Transpiratia cuticulara y este foarte semnificativa, ajungand la aproape 1/2 din transpiratia totala.

Transpirația cuticulară de măceș - evaporarea apei prin întreaga suprafață a frunzei prin cuticulă

La plantele din habitatele umede, transpirația cuticulară este egală cu cea stomatică și, uneori, depășește datorită cuticulei puternic dezvoltate, transpirația cuticulară este aproape absentă.

Permeabilitatea cuticulei după udare crește dramatic, așa că în zilele fierbinți când udați plantele, nu puteți uda frunzele.

Reglarea transpirației (stomatală și extrastomatală)

Reglarea transpirației poate fi stomatică sau extrastomatică.

Ajustare stomatică

Ajustare stomatică este o ajustare a eliberării vaporilor de apă: stomatele se pot deschide și închide; prin urmare, ele pot regla transpirația.

Ajustare extrastomatală

Ajustare extrastomatică se numește reglarea formării aburului din apă în spațiile intercelulare ale frunzei. Sub influența transpirației, pereții celulari care pierd apă rețin apa rămasă cu mare forță, prin urmare vaporizarea este întârziată și transpirația scade.

Dacă potențialul osmotic al soluției de sol este mare, apa pătrunde greu în plantă, încet, ceea ce afectează consumul de apă al plantei. În acest caz, planta își închide stomatele și, astfel, se condamnă la foamete de carbon.

Dacă reglarea extrastomatală este bine exprimată la plante, ceea ce întârzie formarea aburului, atunci planta își poate menține stomatele deschise, în condiții nefavorabile, fără a se dăuna, fără a reduce procesul de fotosinteză.

LABORATORUL #5

SCHIMB DE APĂ. FRUNZĂ CA ORGAN DE TRANSPIRAȚIE

Obiectiv: studiul celor mai importante caracteristici funcționale ale unei frunze de plante ca organ de transpirație: structura și numărul stomatelor de pe limbul frunzei, mecanismul de deschidere și închidere a stomatelor, influența diferitelor substanțe asupra mișcării stomatelor.

TRANSPIRATIE

Semnificația biologică a transpirației este, în primul rând, de a asigura constanta temperaturii interne a frunzei. Acest lucru se realizează prin absorbția căldurii de către apă în timpul evaporării acesteia de către frunze. Se numește energia necesară pentru a transfera o moleculă dintr-o fază lichidă într-o stare gazoasă fără schimbarea temperaturii căldură de evaporare. Cheltuiala de căldură pentru evaporarea apei este un mijloc de reglare a temperaturii frunzelor și de prevenire a supraîncălzirii plantelor.

În al doilea rând, transpirația, fiind motorul de vârf, asigură furnizarea rădăcinilor cu apă și substanțe nutritive minerale. S-a stabilit prezența unei corelații pozitive între intensitatea transpirației și debitul de apă și ioni. Dacă frunzele sunt îndepărtate din plantă, atunci absorbția apei de către rădăcini se oprește. Acțiunea de aspirare a frunzelor transpirante poate fi verificată prin plasarea unei ramuri tăiate într-o pipetă umplută cu apă și scufundată într-o cană de mercur. După ceva timp, puteți observa creșterea mercurului în pipetă, ceea ce va indica o forță semnificativă de aspirație a frunzelor.

Astfel, rata de intrare a apei în rădăcini este determinată de intensitatea transpirației.

În al treilea rând, transpirația previne apariția unei presiuni excesive de turgescență, care ar putea duce la distrugerea celulelor vegetale.

În al patrulea rând, procesul de transpirație este strâns legat de fotosinteza plantelor, care a fost remarcată de lucrările lui K. A. Timiryazev. Asimilarea CO 2 de către frunzele plantelor are loc prin stomate și depinde de gradul de saturație a țesutului frunzelor cu apă. Procesul de asimilare a apei și a dioxidului de carbon este un întreg unic și inseparabil.

Sub intensitatea transpirației se înțelege cantitatea de apă evaporată pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață a frunzei. De obicei, acest indicator are o dimensiune - mg / dm 2 oră. Cantitatea de apă evaporată de plante este destul de mare și depășește adesea cantitatea de precipitații în timpul sezonului de vegetație. Acest exces este compensat de precipitațiile de toamnă-iarnă. Deci, de exemplu, o plantă de floarea soarelui sau de porumb cheltuiește 200-250 de litri de apă în timpul verii. Plantele de grâu pe o suprafață de 1 ha evaporă aproximativ 2 milioane de litri de apă în timpul verii, porumb - mai mult de 3 milioane, iar varza - până la 8 milioane de litri. În procesul de formare a unui kilogram de masă vegetală, se consumă 300 de litri. Apă.

Transpirația stomatică este reglată de gradul de deschidere a stomatului. Structura și distribuția lor depind de speciile și de caracteristicile ecologice ale plantelor. Stomatele se găsesc pe toate părțile terestre ale plantelor, inclusiv pe organele de reproducere și chiar pe filamente. Cele mai caracteristice stomatele pentru frunze. Mai des sunt situate pe partea inferioară a frunzelor (la plantele mezofite). Cu toate acestea, la xerofite, ele se găsesc și pe partea superioară a frunzei.

Numărul mediu de stomi pe 1 mm 2 de suprafață variază de la 100 la 300. Mărimea stomatelor nu depășește 20 de microni în lungime și 8-15 microni în lățime. Suprafața totală a stomatelor deschise este de 1% din suprafața frunzei.

S-a stabilit că frunzele apicale mici au un număr mai mare de stomate decât cele mari inferioare. Frecvența stomatelor (numărul lor pe unitatea de suprafață) crește odată cu trecerea de la baza frunzei la vârful acesteia și de la baza plantei la vârf. Plantele din habitatele aride au mai multe, dar au dimensiuni mai mici.

La majoritatea plantelor mezofitice, stomatele sunt situate la același nivel cu celulele epidermice, în timp ce în formele xerofitice, stomatele sunt situate sub nivelul epidermei și se numesc scufundate. La higrofite, celulele de gardă sunt uneori situate deasupra epidermei. Astfel de stomi se numesc ridicate.

Unul sau altul tip de structură a stomatelor este caracteristică anumitor grupuri de plante, deși în cadrul aceleiași familii se pot găsi uneori diferite tipuri de stomi. În ciuda suprafeței mari ocupate de stomatele, difuzia vaporilor de apă prin acestea reprezintă 50-60% din evaporarea de pe suprafața liberă. S-a stabilit că viteza de difuzie prin găurile mici este proporțională cu perimetrul lor, și nu cu suprafața. Prin urmare, închiderea parțială a celulelor de gardă are un efect redus asupra perimetrului lor, iar nivelul difuziei vaporilor de apă prin stomată nu scade foarte brusc.

Experiență 1. Observarea mișcării stomatelor la microscop.

Scopul experienței: pentru a determina dependența muncii stomatelor de substanțele active osmotic.

Materiale si echipamente: Soluție de glicerină 5%, aparat de ras, ac de disecție, microscop, lame de sticlă și lame de acoperire.

Plante: frunze (Tradescantia, lalea, hortensie sau amaryllis, Kalanchoe).

Schimbul de gaze între spațiile intercelulare ale frunzei și atmosfera externă este reglat de stomatele. Fiecare stomată este formată din două celule de gardă, în care pereții adiacente fisurii stomatice sunt puternic îngroșați, în timp ce părțile exterioare ale membranei rămân subțiri. Grosimea inegală a pereților exteriori și interiori duce la faptul că atunci când turgorul se schimbă, celulele de gardă sunt capabile să se îndoaie sau să se îndrepte, deschizând sau închizând golul stomatic.

Proces de lucru: se realizeaza sectiuni din epiderma frunzei plantei selectate care se pun intr-o solutie 5% de glicerol si se incubeaza cel putin 1 ora.Sectiunile se examineaza la microscop, gradul de deschidere a fisurii stomatice este determinat cu ajutorul unui micrometru pentru ocular. Faceți 10 măsurători, găsiți valoarea medie și calculați eroarea mediei. Apoi secțiunile sunt transferate din soluția de glicerol în apă și măsurătorile fisurilor stomatice sunt repetate la microscop. Rezultatele sunt înscrise în tabelul 1.

tabelul 1

Gradul de deschidere a golului stomatic în diferite medii

plantă, organ	Nr. de sunet	Gradul de deschidere a stomatului
		Glicerol
frunza de plante

Sarcina: pentru a trage o concluzie despre efectul glicerolului și apei asupra deschiderii și închiderii stomatelor.

Experiența 2. Determinarea stării stomatelor și a spațiilor intercelulare prin metoda Molisch

Scopul experienței: va determina influenta conditiilor externe asupra starii stomatelor si a intensitatii transpiratiei.

Materiale si echipamente: xilen (în picurător), alcool etilic (în picurător); benzen (în picurător), pipete.

Plantă: frunze proaspete sau ofilite ale plantelor, frunze ale plantelor care erau în întuneric.

Spațiile intercelulare ale frunzei sunt de obicei umplute cu aer, datorită căruia, văzută în lumină, frunza pare plictisitoare. Daca te infiltrezi, i.e. umplerea spațiilor intercelulare cu ceva lichid, apoi părțile corespunzătoare ale frunzei devin transparente.

Determinarea stării stomatelor prin metoda de infiltrare se bazează pe capacitatea lichidelor care umezesc membranele celulare de a pătrunde prin capilaritate prin fante stomatice deschise în cele mai apropiate spații intercelulare, deplasând aerul din acestea, ceea ce este ușor de observat prin apariția pete transparente pe frunză. Diferite lichide sunt capabile să pătrundă în deschiderile stomatice care sunt deschise în grade diferite: xilenul pătrunde cu ușurință prin stomatele ușor deschise, benzenul prin stomatele deschise mediu, iar alcoolul etilic poate pătrunde numai prin stomatele larg deschise.

Această metodă, propusă de Molisch, este foarte simplă și destul de aplicabilă muncii în domeniu.

Proces de lucru. Aplicați separat picături mici de benzen, xilen și alcool etilic pe suprafața inferioară a foii. Țineți foaia în poziție orizontală până când picăturile dispar complet, care fie se pot evapora, fie pot pătrunde în interiorul foii și examinați foaia la lumină.

Examinați frunzele îmbătrânite în diferite condiții (proaspete și uscate, iluminate și umbrite etc.). De fiecare dată examinați 2-3 foi.

masa 2

Influența condițiilor externe asupra gradului de deschidere a stomatelor

Sarcina:Înregistrați rezultatele în tabelul 2, notând gradul de deschidere al stomatelor: larg, mediu, slab. Faceți o concluzie despre influența condițiilor externe asupra mișcărilor stomatologice.

Experimentul 3. Determinarea stării stomatelor folosind amprentele Molotkovsky.

Obiectiv: determinarea lucrului stomatelor în funcţie de iluminare.

Materiale si echipamente: oja incolora, tija subtire de sticla, penseta, microscop, ocular-micrometru, obiect-micrometru.

Plante: plante de interior, ale căror frunze sunt acoperite cu un capac opac cu 2-3 ore înainte de curs.

Pe suprafața foii se aplică o pată subțire de lac. După evaporarea solventului, se formează o peliculă pe care este imprimată epiderma cu stomată. Examinând amprentele obținute la microscop, se poate determina numărul și dimensiunea stomatelor și se poate măsura lățimea fisurilor stomatologice. Această metodă poate fi folosită nu numai pentru laborator, ci și pentru studii de teren (în acest din urmă caz, amprentele sunt păstrate până la determinarea în eprubete cu apă). Pentru studiul frunzelor, ale căror stomatele sunt situate în depresiunile epidermei (de exemplu, în oleandru), această metodă nu este aplicabilă, deoarece. astfel de frunze nu se tipăresc.

Proces de lucru. Aplicați o picătură de soluție de lac pe partea inferioară a foii cu o tijă de sticlă și ungeți rapid cu un strat subțire. După uscare, se îndepărtează filmul cu penseta, se așează pe o lamă de sticlă și se examinează la mărire mare. Introduceți un micrometru ocular în microscop și măsurați lățimea și lungimea fisurii stomatice pentru cel puțin 10 stomi și calculați valorile medii.

Determinați valoarea diviziunii unui micrometru ocular. Pentru a face acest lucru, plasați un obiect-micrometru pe scena microscopului, fiecare diviziune a căruia este egală cu 0,01 mm sau 10 microni. Prin rotirea ocularului, combinați ambele scale astfel încât scalele lor să fie paralele și una să se suprapună pe cealaltă. Valoarea diviziunii unui micrometru ocular este determinată în conformitate cu principiul vernierului, adică. combinați una dintre liniuțele scalei micrometrului ocular și obiectiv și găsiți următoarea combinație. Găsiți liniile potrivite și determinați câte diviziuni ale micrometrului ocular A corespund diviziunilor micrometrului obiect B, situat între punctele aliniate. Valoarea diviziunii unui micrometru ocular este determinată de formula:

Valoarea diviziunii = V 10 µm/A.

Înmulțind lungimea și lățimea deschiderilor stomatice, exprimate în diviziuni ale micrometrului ocular, cu prețul unei diviziuni, găsiți dimensiunile absolute ale deschiderilor stomatice. Calculați aria deschiderii stomatice cu o anumită aproximare prin înmulțirea lungimii cu lățimea.

Examinați frunzele diferitelor niveluri ale aceleiași plante, precum și bine luminate și umbrite. Înregistrați rezultatele în tabelul 3.

Tabelul 3

Efectul iluminării asupra dimensiunii deschiderilor stomatologice

Sarcina: trageți concluzii despre efectul condițiilor de stratificare și de iluminare asupra dimensiunii deschiderilor stomatologice.

Cuticulă- acesta este un strat fără structură secretat de epidermă și care o acoperă. Constă în principal din cutină, o substanță ceroasă, impermeabilă la apă și gaze. Permeabilitatea parțială pentru ele a cuticulei în ansamblu este explicată de celelalte componente ale sale. De obicei, cu cât este mai gros, cu atât intensitatea transpirației cuticulare este mai mică. Dacă este subțire, ca, de exemplu, la unele ferigi, atunci planta poate pierde 30-45% din apă prin ea.

Suprafața superioară frunze de dicotiledone iradiat prin direct lumina soareluiși de obicei mai puternică decât cea inferioară, suflată de vânt, adesea acoperită cu un strat mai gros de cuticulă. Componentele asemănătoare ceară ale acestui strat (inclusiv ceara vegetală în sine) pot opri aproape complet transpirația cuticulară. În plus, frunzele cu o cuticulă groasă sunt de obicei netede și strălucitoare, adică reflectă mai multă radiația solară și se încălzesc mai puțin.

stomate

De obicei decât mai multe stomi pe unitate de suprafață, cu atât intensitatea transpirației stomatice este mai mare. Cu toate acestea, distribuția lor este, de asemenea, importantă. De exemplu, există de obicei mai multe stomatele dicotiledonate pe suprafața inferioară a frunzelor decât pe cea superioară, în timp ce la monocotiledonatele, ale căror frunze se îndepărtează adesea într-un unghi semnificativ față de orizontală, această tendință nu este observată. În medie, xerofitele au mai puține stomi pe unitate de suprafață decât mezofitele, iar în cadrul aceleiași specii, numărul lor poate scădea ca urmare a adaptării la condițiile aride.

Rolul fiziologic al transpirației

transpiratie uneori denumit „rău necesar”, deoarece este o consecință inevitabilă, dar potențial dăunătoare, a menținerii pereților celulari umezi și a permite apei să se evapore din ei. Apa se pierde în principal prin stomatele, care sunt necesare pentru plantă și pentru schimbul de gaze cu mediu inconjurator. Prin schimbul de gaze, plantele obțin dioxid de carbon din exterior ( dioxid de carbon), fără de care fotosinteza este imposibilă. (Deoarece există mult mai mult oxigen în atmosferă, acesta intră în plantă chiar și cu stomatele închise, deci nu există nicio dificultate în a respira în întuneric.)

Dacă nu era cuticulelor, schimbul de gaze ar avea loc fără stomate, iar eficiența acestuia ar crește. Cu toate acestea, în acest caz, pierderea de apă nu ar fi controlată de nimic. Cuticula reduce pierderea de apă, iar pierderea este reglată în continuare de stomatele, care la majoritatea plantelor sunt foarte sensibile la stresul hidric și se închid în condiții uscate. De obicei, stomatele se închid și în întuneric când fotosinteza se oprește. Pierderea apei este plină de ofilire, uscare și moartea plantei. Toată lumea știe că chiar și o mică secetă poate încetini dezvoltarea culturilor și poate duce la pierderi semnificative ale culturilor.

În ciuda clarității inevitabilitatea transpirației, ar fi interesant de știut dacă aduce vreun beneficiu plantei. Există posibil două posibilități.

1. Transpiratieînsoţită de evaporarea apei de către celulele mezofile. Acest proces necesită energie, ceea ce duce la răcirea frunzelor în același mod în care evaporarea transpirației - la răcirea pielii mamiferelor. Acest lucru este uneori important, mai ales în lumina directă a soarelui, când frunzele se absorb un numar mare de energie radiantă și se poate supraîncălzi, iar supraîncălzirea severă inhibă fotosinteza. Cu toate acestea, este puțin probabil ca un astfel de efect de răcire să joace un rol semnificativ în condiții normale. În zonele cu climă caldă, plantele folosesc alte mijloace de protecție împotriva stresului termic.

2. În plus, s-a sugerat că curent de transpirație necesar pentru distribuirea sărurilor minerale dizolvate în apă în întreaga plantă. Ipoteza este destul de logică, totuși, o rată de transpirație foarte scăzută ar fi suficientă pentru mișcarea sărurilor minerale. De exemplu, aportul de nutriție minerală a frunzelor nu scade deloc noaptea, când transpirația este scăzută; aceasta se datorează faptului că seva de xilem devine mai concentrată noaptea decât ziua. Absorbția sărurilor minerale din sol este aproape independentă de curentul de transpirație.