Удивительные опыты с растениями

Пробирку закройте ватным тампоном и поставьте на 6–7 дней в теплое место (25–30 °С).
На поверхности стеблей крапивы, льна и других растений всегда имеются споры пектинразрушающих бактерий. Они образуются при наступлении неблагоприятных условий. При кипячении споры не погибают, и в питательной среде уже через несколько часов из них вырастают жизнеспособные, активно делящиеся клетки. Постепенно в пробирке начинается процесс брожения пектиновых веществ, в результате которого образуются масляная кислота (имеет характерный запах прогорклого масла), углекислый газ и водород. От выделяющихся газов жидкость пенится. Полностью брожение заканчивается через 1,5–2 недели.
Для изучения морфологии бактерий через 3–5 дней достаньте снопик из пробирки и отожмите каплю жидкости на предметное стекло. Добавьте каплю раствора Люголя, накройте покровным стеклом и рассмотрите под микроскопом при большом увеличении. На препарате видны крупные палочковидные клетки, окрашенные йодом в синий цвет.
Проведя эти наблюдения, вы убедитесь, что разложение растительных остатков происходит при активном участии микроорганизмов.
Мацерация тканей под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами, – процесс достаточно длительный. В лабораторных условиях ее можно провести быстрее, используя искусственные способы разрушения пектиновых веществ межклеточных пластинок. Примените их для получения волокон из листьев комнатных растений: сансевьеры трехполосной, агавы американской, алоэ древовидного, куркулиго наклоненного (рис. 42).

Рис. 42. Куркулиго наклоненный и веревка из его волокон

Самый простой способ – механический. Н.Верзилин в книге «Путешествие с домашними растениями» приводит описание древнейшего метода получения волокна из листьев сансевьеры: «Сансевьера растет в диком виде на острове Цейлон (современное название Шри-Ланка. – Прим. ред.), но возделывается с древних пор в Индии как волокнистое растение. Индусы добывают волокна вручную. Положив лист сансевьеры на доску, прижимают ее ногой, а руками сдирают часть листа до волокна».
Частичное разрушение пектиновых веществ происходит при кипячении листьев в воде. Из обработанных таким образом листьев волокна легко выделить вручную или вычесать гребнем.
Мацерация пройдет быстрее, если лист или часть его осторожно прокипятить в течение 5 мин в 1%-ной НСl. После этого тщательно промойте лист водой и, подложив ткань, выбейте мякоть осторожными ударами жесткой щетки либо вычешите гребнем с редкими зубьями.
Волокна, полученные из листьев и стеблей, имеют сероватый цвет, из них можно сплести веревочку, изготовить полотно.
Задание. Соберите осенью стебли льна, конопли, выделите волокна, сравните их длину и эластичность.

Осенние краски

Внезапно в зелень вкрался красный лист.
Как будто сердце леса обнажилось...
Д.Самойлов

Непременный признак осени – изменение цвета листвы, которое совпадает с началом формирования отделительного слоя. У каждого вида растений своя, характерная окраска листвы. У ольхи и робинии осенняя окраска выражена слабо. Листья липы – желто-зеленого цвета, тополей и берез – желтого. В красные тона окрашены листья дуба красного, ирги канадской, груши обыкновенной, бересклета европейского.
Это многообразие оттенков обусловлено различным сочетанием в осенних листьях трех групп пигментов: желто-оранжевых каротиноидов, зеленых хлорофиллов и красных антоцианов.
Изменение окраски листьев всегда начинается с прекращения синтеза хлорофилла. Имеющийся в хлоропластах хлорофилл постепенно разрушается: у одних видов – полностью (листья дуба), у других – частично (слива).
В хлоропластах зеленых листьев всегда присутствует 2 группы пигментов: зеленые хлорофиллы и желто-оранжевые каротиноиды. Каротиноиды маскируются хлорофиллом, поэтому в зеленых листьях не заметны. В отличие от хлорофиллов каротиноиды более устойчивы, осенью распад их идет гораздо медленнее, а у некоторых видов их количество даже возрастает. В конечном итоге цвет листа будет зависеть от того, способен ли данный вид к синтезу в листьях антоцианов.
У деревьев и кустарников, не образующих в листьях антоцианы, в результате осеннего распада хлорофилла становятся заметными каротиноиды, листья приобретают различные оттенки желтого, желто-зеленого цветов.

63. Влияние условий освещения на пожелтение листьев

Различные факторы внешней среды (освещенность растений, температура воздуха, водоснабжение) оказывают влияние на окраску листьев. Например, в зависимости от погодных условий цвет листьев клена меняется от желтого до пурпурно-красного.
Для опыта нужны листья нижних ярусов настурции большой, которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, стакан, лист черной бумаги.
Половину листовой пластинки закройте с двух сторон черной бумагой. Лист поместите в стакан с водой и поставьте в хорошо освещенное место. Спустя 4–5 дней снимите бумагу, сравните цвет половинок листа. Хорошо заметны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная – желтая. Результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах.
У разных видов растений скорость распада хлорофилла различна. Это проявляется в неодновременности развития осенней окраски. Например, у шелковицы белой разрушение хлорофилла происходит медленно, в течение 60 дней, а у магнолии быстрее – за 35 дней.
Задание. Сравните устойчивость хлорофилла в листьях различных видов растений, в молодых и старых листьях.

64. Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла

Стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист любого светолюбивого растения опустите в стакан с водой так, чтобы только половина его находилась под водой.
Для этого закрепите лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги или пропитанной парафином марли. Стакан поставьте в темное место.
Через 3–5 дней станут заметны различия в окраске листа: находившаяся в воде часть сохранит зеленый цвет, другая – пожелтеет (рис. 43).
Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания. Содержание кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе.

Рис. 43. Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла

65. Искусственная осень

Многие виды растений одновременно с распадом хлорофилла синтезируют и накапливают в вакуолях клеток красный пигмент антоциан. У таких растений цвет листьев будет определяться сочетанием желто-оранжевых каротиноидов, красных антоцианов и остаточных количеств хлорофилла.
Ярко-красная окраска листьев бывает, однако, далеко не каждую осень у тех видов, для которых она характерна. Необходимы определенные условия: ясная солнечная погода, достаточно высокие дневные температуры, прохладные ночи.
В ясные солнечные дни в листьях еще довольно интенсивно идет процесс фотосинтеза, накапливаются углеводы, но отток органических веществ из листа затруднен как пониженными ночными температурами, так и началом формирования отделительного слоя. В листе накапливается некоторый избыток сахаров, которые и способствуют синтезу антоцианов.
Для опыта нужны растущие в естественных условиях растения, синтезирующие антоцианы в листьях: виноград девичий пятилисточковый, дерен красный, клен остролистный, груша и др.
В конце июля–начале августа на побеге растения сделайте поперечный надрез примерно на 2/3 древесины.
Спустя 2–3 недели сравните цвет листьев на надрезанном и неповрежденном побегах.
Листья, расположенные на побеге выше надреза, приобретут ярко-красную окраску, тогда как на остальном растении они сохранят зеленый цвет (рис. 44). Причина преждевременного усиления синтеза антоцианов – в избыточном накоплении сахаров в листьях, расположенных выше надреза.

Рис. 44. Искусственная осень

Задание. Перерезав центральную жилку, изучите зависимость между накоплением углеводов и синтезом антоцианов на стареющих, но еще сохранивших зеленый цвет листьях дуба красного, груши обыкновенной, винограда девичьего.
Условия освещения влияют на накопление сахаров и, в свою очередь, на синтез антоцианов, образующихся не только в листьях, но и в созревающих плодах некоторых видов растений. Проверьте эту зависимость на плодах яблонь.

66. Надписи и рисунки на плодах

Для опыта нужны красноокрашенные яблоки, темный чехол с вырезанным рисунком или темная изолента.
Опыт проводите в саду в июле–августе, когда рост плодов уже заканчивается, но цвет еще остается зеленым. В этот период клетки плода приобретают способность к синтезу ферментов, необходимых для образования антоцианов из сахаров.
Наденьте на яблоко чехол. Можно прикрепить к плоду фигурку из темной бумаги или изоленты.
Чехол остается на плодах до того времени, пока не покраснеют остальные плоды на дереве. Снимите чехол, убедитесь, что антоцианы образовались только в тех местах, на которые падал свет. Затененные места приобрели бледно-желтый цвет.

Продолжение следует