Л. М. Калинина
Физиология растений
Элективный курс для 9-х классов
Пояснительная записка
Введение элективного курса «Физиология растений» обусловлено его общебиологической и практической значимостью. Занятия по физиологии растений позволяют углубить биологические знания учащихся, воспитывают интерес к жизни растений, бережное отношение к природе. Значительное влияние курс «Физиология растений» оказывает на формирование общебиологических понятий, в том числе и на лучшее усвоение общей биологии.
Изучение курса вооружает учащихся дополнительной суммой знаний, умений и навыков, проверяет их склонности, устойчивость интересов, способности к тому делу, которое может оказаться их дальнейшей специальностью. Практические занятия по физиологии растений дают учащимся много полезного: умение формулировать экспериментальную задачу и решать ее, культуру постановки эксперимента, логику научного доказательства и опровержения.
Работа с литературными источниками и письменными инструкциями научит школьников самостоятельно добывать знания из книг. Знания по физиологии растений могут быть использованы при выборе биологических специальностей: фитодизайн, цветоводство, садово-парковое хозяйство, ландшафтный дизайн.
В курсе «Физиология растений» можно выделить следующие ведущие понятия: клетка – структурная, функциональная и генетическая единица растений; обмен веществ у растений; рост, развитие и размножение растений, которые лежат в основе современной фитофизиологии и являются ключевыми для понимания физиологических процессов, происходящих в организме растения.
Цель курса
Формирование ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора естественнонаучного профиля образования.
Задачи курса
– Расширить и углубить знания учащихся о жизни растений, особенностях строения и физиологии растительной клетки, воздушном и корневом питании, росте и размножении растений.
– Ознакомить учащихся с научными методами познания, с методиками постановки и проведения эксперимента.
– Развивать интерес к непрерывному образованию и самообразованию.
– Развивать мышление и способность самостоятельно принимать решения.
– Формировать отношение к природе как к величайшей ценности.
– Воспитывать интерес к жизни растений – основу бережного отношения к природе.
Содержание курса
Курс рассчитан на 34 учебных часа (1 ч в неделю). Изучение курса проводится в 9-м классе.
Во введении рассматриваются вопросы, связанные с научным и практическим значением физиологии растений как науки.
В теме «Строение и химический состав растений» учащиеся знакомятся с широким кругом проблем, направленных на формирование знаний об органах растений и их клеточном строении, о химических веществах, входящих в состав растений, об их функциях и свойствах.
В теме «Физиология клетки» необходимо дать представление о растительной клетке как об основном фитофизиологическом элементе многоклеточного организма растений, имеющем сложное строение и обладающем саморегуляцией. Раскрывается понятие «структурно-функциональная организация» клетки, т.е. устанавливается связь между процессами жизнедеятельности и цитологическими структурами: оболочка клетки, ее химический состав и свойства, химический состав и свойства цитоплазмы, нуклеиновые кислоты и синтез белка в растениях.
Изучение темы «Процессы автотрофного питания» должно привести к формированию целостного понятия об обмене веществ у растений на уровне организма. Оно начинается с изучения процессов ассимиляции на примере фотосинтеза. Формирование знаний о фотосинтезе целесообразно начать с раскрытия оптических свойств хлорофилла и изучения хлоропластов. При изучении механизма фотосинтеза даются представления о световых и темновых реакциях фотосинтеза. Для оценки роли фотосинтеза в природе необходимо познакомить учащихся с космической ролью зеленых растений и работами К.А. Тимирязева.
При изучении темы «Водный режим растений» устанавливается значение воды в жизни растений. С опорой на понятие «диффузия», раскрываются процесс поступления воды в клетки корня и механизм передвижения воды по растению. Изучается процесс транспирации, физиологическая роль транспирации.
В теме «Корневое питание растений»изучаются морфолого-анатомические особенности строения корня. Формирование знаний о питании растений из почвы необходимо базировать на фактах и опытах, доказывающих поглощение корнями воды и минеральных солей, раскрывающих роль этих веществ в жизни растений. Необходимо показать учащимся зависимость жизнедеятельности корней от факторов окружающей среды.
В теме «Поступление азота в растения и его превращения» особое внимание уделяется вопросам азотного питания растений, рассматриваются формы азота, используемые растением. Необходимо обратить внимание на опыты Д.Н. Прянишникова, а также на роль растений в круговороте азота. Формирование целостного представления об обмене веществ завершается изучением процессов диссимиляции.
В теме «Процессы дыхания и брожения» раскрывается сущность процесса дыхания, методы изучения дыхания, влияние внешних условий на дыхание. Формируется понятие о ферментах и их роли в процессе дыхания. Изучается роль дыхания в процессе прорастания семян, дается понятие о физиолого-биохимических основах хранения урожая. Изучается связь дыхания и брожения.
В теме «Рост растений» необходимо обратить внимание на фазы роста клетки (эмбриональная, растяжение, дифференцировка), а также на роль витаминов, гормонов и стимуляторов роста растений.
При изучении темы «Периодические процессы в мире растений»раскрываются понятия об органическом, глубоком и вынужденном покое, рассматриваются физиологические основы холодоустойчивости и морозоустойчивости растений.
В теме «Развитие и размножение растений» необходимо уделить внимание циклам развития растений, а также дать понятие о монокарпических и поликарпических растениях. Для лучшего усвоения специфики оплодотворения у высших растений необходимо привести общую характеристику жизненного цикла растений. Важно отметить ведущую тенденцию в эволюции растений – мощное развитие диплоидной стадии и сокращение до нескольких клеток гаплоидной стадии.
Программа курса
I. Введение – 1 ч (лекция).
Физиология растений и ее задачи. Значение физиологии растений для биологии и сельского хозяйства.
II. Строение и химический состав растений – 3 ч (1 ч лекция, 1 ч семинар, 1 ч практическая работа).
Краткие сведения о макро- и микроскопическом строении растений. Химический состав растений. Запасные вещества клетки. Пигменты, алкалоиды, дубильные вещества. Строение, изменения и рост клеточной оболочки. Конституционные вещества цитоплазмы и ее химический состав.
Практические работы
1. Строение запасных крахмальных зерен.
А. Крахмальные зерна картофеля.
Б. Крахмальные зерна ячменя, пшеницы или ржи.
В. Сложные крахмальные зерна в зерновках овса.
2. Рассмотрение каменистых клеток рябины или груши.
3. Цветные реакции на белки (биуретовая и ксантопротеиновая).
4. Обнаружение жира в семенах.
III. Физиология клетки – 4 ч (1 ч лекция, 1 ч семинар, 2 ч практическая работа).
Цитоплазма и ее основные свойства (вязкость, движение). Поступление воды в клетку. Микроскопическое и субмикроскопическое строение клетки. Эндоплазматическая сеть, ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы. Мембранный принцип построения клетки. Наследственная информация и регуляция у растений. Растительные ткани. Митоз.
Практические работы
5. Наблюдения за движением цитоплазмы в клетках листа элодеи.
6. Наблюдение явлений плазмолиза и деплазмолиза.
7. Наблюдение проницаемости мембран живых и мертвых клеток.
8. Потеря тургора под действием солевых растворов.
9. Обнаружение лейкопластов и хромопластов.
10. Наблюдение под микроскопом фаз митоза в корешках лука.
IV. Процессы автотрофного питания – 5 ч (2 ч лекции, 1 ч семинар, 2 ч практическая работа).
Фотосинтез как основной процесс питания зеленого растения, обуславливающий накопление органического вещества. Хлорофилл и другие пигменты зеленого листа и их роль в процессе фотосинтеза.
Хлоропласты, их строение. Спектр поглощения света хлорофиллом. Лист как орган фотосинтеза, строение листа. Сущность процесса фотосинтеза, его химизм и образующиеся вещества. Влияние внешних условий на фотосинтез. Космическая роль зеленых растений по К.А. Тимирязеву. Фотосинтез и урожай.
Практические работы
11. Получение спиртовой вытяжки пигментов листа и изучение свойств хлорофилла.
12. Изучение необходимых условий для осуществления процесса фотосинтеза.
13. Микроскопическое строение листа.
V. Водный режим растений – 3 ч (1 ч лекция, 1 ч семинар, 1 ч практическая работа).
Значение воды в жизни растения. Поступление воды в клетку. Сосущая сила клеток. Формы воды в почве. «Плач» растений (гуттация). Процесс транспирации. Значение транспирации в жизни растений. Методы учета и измерения транспирации. Водный дефицит у растений. Передвижение воды в растении.
Практические работы
14. Изучение методов учета транспирации.
15. Сравнение скорости транспирации верхней и нижней сторон листа.
16. Значение устьиц в испарении воды листьями.
17. Значение кожицы в защите от испарения.
18. Значение пробки в защите от испарения.
VI. Корневое питание растений – 3 ч (2 ч лекции, 1 ч практическая работа).
Морфологическое и анатомическое строение корня. Поглощение корнем воды и минеральных солей. Роль отдельных химических элементов в растении. Минеральные удобрения, их значение.
Практическая работа
19. Постановка водных культур.
VII. Поступление азота в растения и его превращения – 4 ч (2 ч лекции, 1 ч семинар, 1 ч практическая работа).
Формы азота, используемые растениями. Восстановление нитратов растениями. Роль амида, аспарагина, глютамина и мочевины. Насекомоядные растения. Усвоение органических форм азота. Усвоение молекулярного азота микроорганизмами. Клубеньковые бактерии. Свободноживущие азотфиксаторы. Азотобактер. Процессы аммонификации, нитрификации, денитрификации.
Практическая работа
20. Изучение строения клеток с клубеньковыми бактериями под микроскопом.
VIII. Процессы дыхания и брожения – 4 ч (2 ч лекции, 2 ч практическая работа).
Окислительные и восстановительные ферменты. Роль митохондрий в дыхании. Образование веществ, богатых энергией (АТФ), в процессе дыхания. Методы изучения дыхания. Величина дыхательного коэффициента. Влияние внешних условий на дыхание. Роль дыхания в процессе прорастания семян. Типы брожения, их значение. Связь дыхания и брожения.
Практические работы
21. Обнаружение активности фермента пероксидазы в картофельном соке.
22. Дыхание семян.
23. Спиртовое брожение.
IX. Рост растений – 3 ч (1 ч лекция, 1 ч семинар, 1 ч практическая работа).
Внутренние условия роста растений. Роль нуклеиновых кислот в ростовых процессах. Гормоны роста. Гербициды. Движения у растений. Тропизмы. Токсины.
Практические работы
24. Влияние внешних условий на рост растений.
25. Определение фототропизма и геотропизма у растений.
X. Размножение и развитие растений – 3 ч (2 ч лекции, 1 ч практическая работа).
Индивидуальное развитие растений. Этапы развития, продолжительность жизни. Фотопериодизм растений. Роль ростовых процессов в развитии. Роль гормонов в развитии растений. Яровизация озимых злаков. Культура изолированных тканей и органов. Половое и бесполое размножение растений.
Практическая работа
26. Вегетативное размножение растений.
XI. Итогово-обобщающее занятие – 1 ч
Темы рефератов
1. История открытия и изучения клеточного строения растений.
2. Современные представления о процессе фотосинтеза.
3. Водные культуры растений и их значение в науке и практике.
4. Физиология насекомоядных растений.
5. Ферменты растений и механизмы их действия.
6. Ростовые вещества растений и их применение.
7. Механизм передачи раздражений у растений.
8. Старение и смерть многоклеточных растений.
9. Фотопериодизм у растений.
В результате изучения курса учащиеся должны знать и уметь:
– характеризовать (описывать): основные положения клеточной теории; химический состав растительной клетки; строение растительной клетки; строение растительных тканей, их функции; энергетический и пластический обмен, их значение, особенности обмена веществ у растений; космическую роль зеленых растений; роль ферментов в обмене веществ; процесс транспирации, значение транспирации, методы изучения транспирации, передвижение воды в растении; морфологическое и анатомическое строение корня; роль отдельных химических элементов в жизни растения; основные минеральные удобрения; формы азота, используемые растениями; восстановление нитратов растениями; роль амида, аспарагина, глютамина и мочевины в растении; усвоение органических форм азота, усвоение молекулярного азота микроорганизмами; процессы аммонификации, нитрификации, денитрификации; круговорот азота в природе; сущность процесса дыхания, методы изучения дыхания, влияние внешних условий на дыхание; роль дыхания в процессе прорастания семян; типы брожения, их значение, связь дыхания и брожения; фазы роста растений; фитогормоны и их значение; роль гиббереллинов и кининов в растениях; роль витаминов в жизни растений; гербициды и их значение; тропизмы, их механизм; токсины; сейсмонастические движения; этапы индивидуального развития; цикл развития однодольных и двудольных растений; фотопериодизм растений; роль ростовых процессов в развитии растений; стадии яровизации озимых злаков; типы размножения растений; значение вегетативного размножения для растений в природе и в практике сельского хозяйства; возрастные этапы многолетних растений;
– сравнивать (распознавать, узнавать, определять) строение клеток автотрофов и гетеротрофов, прокариот и эукариот; способы размножения организмов;
– обосновывать (объяснять, сопоставлять, делать выводы) значение клеточной теории; роль растений в природе и жизни человека; сущность физиологических процессов растительного организма; значение достижений современной фитофизиологии для решения практических задач по селекции растений для охраны природы;
– применять знания по физиологии растений в новых, нестандартных ситуациях; прогнозировать последствия вмешательства в жизнь растений; применять клеточную теорию для доказательства единства органического мира;
– пользоваться научной и популярной литературой; составлять схемы, таблицы, писать рефераты;
– формулировать экспериментальную задачу и решать ее.
Методика проведения экспериментов по физиологии растений
1. Строение запасных крахмальных зерен
Оборудование: микроскопы, покровные и предметные стекла, скальпели, раствор йода, зерна ячменя, пшеницы, риса, овса, пророщенные зерна пшеницы, глицерин.
А. Крахмальные зерна картофеля.
1. На предметное стекло нанесите каплю воды.
2. Скальпелем или ножом разрежьте клубень картофеля, соскоблите с поверхности среза очень небольшое количество вещества и смойте беловатый налет в каплю воды на предметное стекло.
3. Накройте препарат покровным стеклом и рассмотрите под большим увеличением микроскопа.
4. Найдите простые, сложные и полусложные крахмальные зерна.
5. Зарисуйте простые и полусложные зерна крахмала.
6. Проведите реакцию на крахмал: нанесите каплю разведенной водой настойки йода на препарат, аккуратно приподняв покровное стекло, наблюдайте изменение окраски.
Б. Крахмальные зерна ячменя, пшеницы или ржи.
1. Приготовьте препарат из зерен пшеницы, ячменя или ржи.
2. Рассмотрите и зарисуйте крахмальные зерна. Проделайте йодную реакцию на крахмал.
3. Возьмите пророщенное зерно пшеницы. Выдавите немного полужидкого содержимого в каплю воды на предметное стекло и наблюдайте растворение крахмальных зерен в прорастающем зерне под влиянием фермента амилазы.
В. Сложные крахмальные зерна в зерновках овса.
1. Приготовьте препарат из зерновок овса.
2. Поместите его в каплю глицерина, т.к. в воде сложные крахмальные зерна овса распадаются на простые.
3. Зарисуйте сложные крахмальные зерна.
2. Изучение каменистых клеток рябины или груши
Оборудование: препаровальные иглы, плоды рябины или груши, покровные и предметные стекла, раствор соляной кислоты и флороглюцина, микроскопы.
1. Возьмите кусочки рябины или груши и расщепите их препаровальными иглами.
2. Приготовьте микропрепарат и рассмотрите каменистые клетки. Каменистые клетки окружены рыхло расположенными тонкостенными клетками мякоти плода. Рассмотрите поровые каналы и слоистость оболочки.
3. Подействуйте на препарат растворами соляной кислоты и флороглюцина. Каменистые клетки под действием этих растворов окрасятся в малиновый цвет.
3. Цветные реакции на белки
Оборудование: клубень картофеля, терка, вода, бумажные фильтры, пшеничная мука, колба, 10% раствор (NH4)2SO4, пробирки, 20% раствор щелочи (NаОН или КОН), 1% раствор CuSO4, концентрированная азотная кислота НNO3, раствор аммиака, спиртовки.
Получение раствора белков
1-й способ
1. Очистить клубень картофеля и натереть на терке.
2. Полученную массу залить 20 мл воды и растереть в кашеобразную массу, добавить 100 мл воды и оставить на 1 ч при комнатной температуре.
3. Раствор отфильтровать. Фильтрат содержит водорастворимые белки.
2-й способ
1. В небольшую колбочку положить 5 г пшеничной муки и залить 20–30 мл 10% раствора (NH4)2SO4.
2. Через 30 мин раствор отфильтровать, смочив предварительно фильтр раствором сульфата аммония. Если фильтрат очень мутен, то отфильтровать повторно.
Биуретовая реакция
1. Возьмите пробирку, налейте 4–5 мл раствора белков, прибавьте туда 2 мл 20% раствора щелочи NаОН или КОН и несколько капель 1% раствора медного купороса.
2. Пронаблюдайте изменение окраски. Белок окрашивается в сине-фиолетовый цвет. Эта реакция обнаруживает пептидную связь, наиболее характерную для белков.
Ксантопротеиновая реакция
1. К 2–3 мл раствора белка прибавьте несколько капель азотной кислоты и подогрейте.
2. Наблюдайте изменение окраски. Белок окрасится в желтый цвет. Прибавьте несколько капель раствора аммиака. Белок окрасится в оранжевый цвет.
4. Обнаружение жира в семенах
Оборудование: семя кедровой сосны или семянка подсолнечника, чистая бумага.
1. Возьмите семя кедровой сосны или семечку подсолнечника, снимите с него кожуру.
2. Раздавите ядро семени на чистой бумаге.
3. Наблюдайте появление жирного пятна на бумаге.
5. Наблюдение за движением цитоплазмы в клетках листа элодеи
Оборудование: листья элодеи, этиловый спирт, микроскопы, покровные и предметные стекла.
1. Положите листья элодеи в каплю раствора спирта на предметное стекло и закройте препарат покровным стеклом.
2. Обратите внимание на струйчатое движение цитоплазмы.
3. Ответьте на следующие вопросы. В одну ли сторону движется цитоплазма? Каково значение этого явления для жизни клетки?
6. Наблюдение явлений плазмолиза и деплазмолиза
Оборудование: лук, концентрированный раствор поваренной соли или сахара, стеклянные палочки, пинцеты, препаровальные иглы, микроскопы, предметные и покровные стекла, фильтровальная бумага.
1. Приготовьте микропрепарат эпидермиса чешуи лука, рассмотрите под микроскопом. Обратите внимание на состояние цитоплазмы в клетке. Зарисуйте наблюдаемую под микроскопом картину.
2. С одной стороны покровного стекла поместите каплю раствора поваренной соли, а с противоположной убирайте воду кусочком фильтровальной бумаги. Пронаблюдайте, что будет происходить с цитоплазмой клеток, объясните это явление.
3. Выскажите предположение о том, что будет происходить с цитоплазмой, если под покровное стекло поместить каплю воды. Проверьте высказанное предположение на опыте и на основании увиденного сделайте вывод.
7. Наблюдение проницаемости мембран живых и мертвых клеток
Оборудование: кусочки красной свеклы, пробирки, сосуды с водой, спиртовка (электроплитка).
1. Нарежьте из свеклы 6 брусочков длиной 2 см и толщиной 0,7×0,7 см, хорошо промойте в проточной воде.
2. Положите по 3 брусочка в 2 пробирки с водой.
3. Одну пробирку нагрейте до кипения, а другую оставьте без нагревания.
4. Сравните цвет воды в обеих пробирках и сделайте вывод.
8. Потеря тургора под действием солевых растворов
Оборудование: клубни картофеля, ножи, концентрированный раствор поваренной соли или сахара, пробирки, миллиметровая бумага.
1. Очистите клубень картофеля.
2. Нарежьте из клубня 6 брусочков длиной 5 см и толщиной 0,7×0,7 см, точно выровняйте их по длине, длину брусочков измерьте и запишите.
3. Три брусочка поместите в раствор поваренной соли, три – в воду; выскажите предположение о том, что произойдет с брусочками в разных растворах.
4. Через 30 мин выньте брусочки из пробирок и измерьте.
5. Обратить внимание на различие размеров брусочков, на их упругость.
6. Объясните результаты опытов.
9. Обнаружение лейкопластов и хромопластов
Оборудование: листья традесканции, микроскопы, предметные и покровные стекла, плоды томата, рябины, препаровальные иглы.
1. Приготовьте микропрепарат эпидермиса листа традесканции и рассмотрите его под микроскопом.
2. В клетках эпидермиса рассмотрите ядра, а вокруг них – лейкопласты.
3. Приготовьте микропрепарат мякоти плодов томата и рябины.
4. Рассмотрите красные хромопласты игольчатой формы у рябины и пластинчатой у томатов.
10. Наблюдение под микроскопом фаз митоза в корешках лука
Оборудование: микроскопы, схема и микропрепараты «Митоз в корешках лука».
1. Препарат под микроскопом поместите так, чтобы в центр поля зрения попала вершина корешка.
2. Найдите на препарате покоящиеся клетки (для этого нужно вспомнить, что для них характерно).
3. Найдите клетки в состоянии профазы, зарисуйте их.
4. Найдите и зарисуйте клетки в состоянии метафазы. Предварительно вспомните, чем она характеризуется.
5. Найдите клетки в состоянии анафазы, рассмотрите и зарисуйте их.
6. Найдите клетки в состоянии телофазы, рассмотрите и зарисуйте их.
7. Сравните увиденное со схемой митоза.
8. Сделайте вывод о биологическом значении митоза.
11. Получение спиртовой вытяжки пигментов листа и изучение свойств хлорофилла
Оборудование: листья элодеи или высушенные листья крапивы или мяты, фарфоровая ступка и пестик, воронки, промытый речной песок, фильтровальная бумага, колбы, пробирки, этиловый спирт, соляная кислота, спектроскоп.
1. Листья разотрите в ступке с песком.
2. Полученную растертую массу перенесите в колбу, добавьте спирт и настаивайте в течение нескольких минут.
3. Раствор профильтруйте и слейте в чистую пробирку.
4. Посмотрите, какого цвета вытяжка на просвет (в проходящем через нее свете), при освещении спереди (в отраженном от нее свете), перед черной бумагой. Объясните наблюдаемые явления.
5. Прибавьте к небольшому количеству вытяжки несколько капель слабой соляной кислоты и наблюдайте, как изменилась окраска.
6. При наличии спектроскопа запишите спектр поглощения хлорофилла.
7. Сделайте вывод о функциях хлорофилла.
12. Изучение необходимых условий осуществления процесса фотосинтеза
А. Фотосинтез в клетках листа элодеи.
Оборудование: побеги элодеи, стаканы, стеклянные палочки, бритвы, часы, нитки, лампа на 200 Вт, пробирки, порошок гидрокарбоната натрия.
1. Срежьте побег элодеи длиной 3–4 см и поставьте его в стакан, предварительно привязав к стеклянной палочке срезанным концом вверх.
2. Налейте в стакан воды, добавив в нее немного гидрокарбоната натрия так, чтобы уровень воды был на 2–3 см выше среза. Подумайте, почему необходимо добавлять гидрокарбонат натрия.
3. Обновите срез под водой острой бритвой.
4. Поставьте стакан с растением на расстоянии 20 см от источника света и наблюдайте за выделением пузырьков с поверхности среза. Выделившийся газ соберите в пробирку и определите.
5. Погасите свет. Пронаблюдайте, будут ли выделяться пузырьки газа. Объясните это явление.
6. Снова поставьте стакан с растением на расстоянии 20 см от источника света и наблюдайте за выделением пузырьков. Подсчитайте количество пузырьков, выделившихся в течение 1 мин.
7. Поставьте стакан с растением на расстоянии 40 см от источника света и через 3 мин снова подсчитайте количество пузырьков, выделившихся за 1 мин.
8. Поставьте стакан с растением на расстоянии 60 см от источника света и снова произведите подсчет пузырьков.
9. Сравните результаты подсчетов и сделайте вывод.
Б. Фотосинтез в листьях герани.
Оборудование: листья герани, выдержанной в темноте, колбочки, стеклянные банки, концентрированный раствор гидроксида калия, мел, соляная кислота.
1. Возьмите 2 листа герани, предварительно выдержанной в темноте, срежьте черешки под водой и поставьте их в 2 колбы.
2. Одну колбу поместите под стеклянную банку, туда же поместите концентрированный раствор гидроксида калия. Установите, что поглощает гидроксид калия из атмосферы.
3. Колбу со вторым листом поставьте под другую стеклянную банку, туда же поместите баночку с кусочком мела, смоченного соляной кислотой. Определите, какой газ будет выделяться при смачивании мела соляной кислотой.
4. На следующем занятии сделайте пробу на крахмал в листьях:
– обесцветьте листья в спирте на водяной бане;
– облейте листья раствором йода.
5. Выясните, одинаково ли будут окрашены листья из разных колб после обработки йодом. Объясните, почему возникают эти различия.
13. Микроскопическое строение листа
Оборудование: микроскопы, микропрепараты «Лист камелии», «Кожица листа».
1. Рассмотрите микропрепарат «Кожица листа».
2. Зарисуйте клетки кожица листа, устьице.
3. Чем устьичные клетки отличаются от других клеток? Одинакова ли толщина наружной и внутренней оболочек клеток эпидермиса?
4. Сделайте вывод о значении кожицы листа.
5. Рассмотрите микропрепарат поперечного среза листа.
6. Как расположены, какую форму имеют клетки мякоти листа?
7. Сделайте вывод об участии столбчатой и губчатой тканей в процессе фотосинтеза, о путях поступления СО2 и воды в листья.
8. Зарисуйте поперечный срез листа, подпишите рисунок.
14. Изучение методов учета транспирации
Приготовление хлоркобальтовой бумаги
1. Налейте раствор хлорида кобальта на блюдце или тарелку, погрузите в него один за другим нарезанные небольшие листы фильтровальной бумаги.
2. Когда бумага достаточно пропитается раствором, выньте ее, положите на тарелку и, дав стечь избытку раствора, развесьте на натянутых нитках для просушки.
3. После просушки на воздухе кобальтовая бумага имеет бледно-розовую окраску. Перед употреблением ее необходимо просушить до полного удаления из нее воды. Это можно сделать, держа бумагу пинцетом над пламенем спиртовки. После полного просушивания она имеет бледно-голубую окраску.
4. Необходимо ознакомить учащихся со свойствами приготовленной кобальтовой бумаги: она изменяет цвет при изменении влажности. Совершенно сухая кобальтовая бумага голубого цвета. Если подышать на нее, она, поглощая водяные пары, становится розовой.
5. Голубую кобальтовую бумагу хранят в банке с притертой пробкой. Перед употреблением ее надо просушивать над пламенем спиртовки.
Оборудование: листья растений, хлоркобальтовая бумага, предметные стекла, нитки.
1. Возьмите 2 стекла, на одно из них положите кусочек хлоркобальтовой бумаги, просушенной до голубого цвета, на нее положите лист растения (нижней поверхностью), накройте другим стеклом и обвяжите стекла ниткой.
2. Наблюдайте за изменением окраски бумаги (от голубой до розовой).
3. Объясните возможные причины изменения окраски бумаги.
15. Сравнение скорости транспирации верхней и нижней сторон листа
Оборудование: листья традесканции, кусочки (4×4 см) хлоркобальтовой бумаги, предметные стекла (или стеклянные пластинки), резиновые кольца, пинцеты, препаровальные иглы, сосуды с водой, микроскопы, спиртовки.
1. Просушите над пламенем спиртовки хлоркобальтовую бумагу, сложенную пополам, до ярко-голубого цвета и вложите в нее свежесорванный лист традесканции.
2. Лист зажмите между двумя предметными стеклами.
3. Наблюдайте за изменением окраски верхнего и нижнего листов хлоркобальтовой бумаги. Установите, где это изменение произойдет раньше.
4. Рассмотрите эпидермис нижней и верхней поверхности листьев под микроскопом.
5. На основании наблюдений сделайте вывод о причинах различной интенсивности транспирации верхней и нижней сторон листа.
16. Значение устьиц в испарении воды листьями
Оборудование: комнатное растение с гладкими листьями, ножницы, хлоркобальтовая бумага, пинцеты, стеклянные пластинки, нитки, спиртовка.
1. Положите на стеклянную пластинку лист хлоркобальтовой бумаги.
2. У растения срежьте лист и положите его на бумагу. Лист прикройте такой же кобальтовой бумагой, поверх которой положите другую стеклянную пластину (черенок листа должен выдаваться наружу).
3. Пронаблюдайте, как изменится цвет кобальтовой бумаги.
4. Сделайте вывод, с какой поверхности листа – нижней или верхней – испаряется вода.
17. Значение кожицы в защите от испарения
Оборудование: 2 свежих яблока (одно крупное, другое меньшего размера), нож, весы с разновесами до 1 кг, тарелка.
1. С крупного яблока срежьте всю кожицу, другое яблоко оставьте с неповрежденной кожицей.
2. Взвесьте яблоко с неповрежденной кожицей.
3. Очищенное яблоко уравновесьте с неповрежденным, срезая излишек мякоти. Оставьте яблоки на тарелке до следующего дня.
4. Через сутки взвесьте каждое яблоко и вычислите, сколько воды потеряло каждое из них.
5. Сделайте вывод о значении кожицы в защите от испарения.
18. Значение пробки в защите от испарения
Оборудование: 2 клубня картофеля (один крупнее, другой немного мельче), весы.
1. С большей картофелины срежьте всю покрывающую ее пробку, другую картофелину оставьте с неповрежденной пробкой.
2. Взвесьте неповрежденную картофелину, а затем, как указано в предыдущем опыте, уравновесьте с ней очищенную. Запишите массу клубней.
3. Через сутки повторите взвешивание и вычислите потерю воды каждым клубнем. Сделайте выводы о значении пробки в защите от испарения.
19. Постановка водных культур
Оборудование: Стеклянные сосуды (0,5–1 л банки), парафин, белая и черная бумага, стеклянные трубки, раствор Кнопа (на 1 л раствора берется Са(NО3)2 – 1 г; КСl – 0,25 г; КН2РО4 – 0,25 г; МgSО4 – 0,25 г), десятидневные проростки.
1. Банки обернуть черной, затем белой бумагой (черная бумага защищает от проникновения света, белая – от нагревания сосудов).
2. Сделать к банкам крышки из картона или марли и пропарафинить их (расплавить парафин в чашке для выпаривания на водяной бане и выдержать в нем крышки в течение нескольких минут).
3. В каждой крышке сделать по 2 отверстия: одно, побольше, – для растения, а другое – для стеклянной трубки, которая необходима для продувания воздуха, т.е. для аэрации корней. Продувать раствор в банках надо при помощи резиновой груши ежедневно в течение 5 мин.
4. Приготовьте раствор Кнопа, залейте в банки. Раствор надо менять 1 раз в три недели.
5. Десятидневные проростки при помощи ваты закрепите на крышках банок.
6. С помощью универсального индикатора следите за рН. Если реакция среды смещена в щелочную сторону, прибавьте несколько капель серной или соляной кислоты. Если реакция смещена в кислую сторону, то можно прибавить немного щелочи.
7. Проверьте, какие элементы нужны растению, исключая соответствующую соль из питательного раствора. Например:
– исключаем калий: вместо КН2РО4 берем такое же количество» NаН2РO4, КСl заменяем на NаСl;
– исключаем соли фосфорной кислоты: вместо нее берем соль серной кислоты К2SО4;
– исключаем серу: вместо МgSО4 берем MgСl2;
– исключаем азот: заменяем Са(NО3)2 на СаСl2;
– исключаем кальций: вместо Са(NО3)2 берем КNО3.
8. Проследите за изменениями в росте, окраске и за различными нарушениями, которые происходят при исключении из питательной смеси того или иного элемента.
9. Сделайте выводы.
20. Изучение строения клеток с клубеньковыми бактериями
Оборудование: микроскоп, препарат разреза через клубенек бобового растения.
1. Рассмотрите микропрепарат, найдите увеличенные по размеру клетки корня с клубеньковыми бактериями, обычно они неправильной формы.
2. Какова роль клубеньковых бактерий в жизни бобовых растений?
3. Что такое специфичность, активность и вирулентность клубеньковых бактерий?
21. Обнаружение активности фермента пероксидазы в картофельном соке
Оборудование: картофель, терка, пробирки, 3% раствор пероксид водорода.
1. Натрите картофель на терке и небольшое количество его положите в две пробирки.
2. В одну пробирку добавьте 10 капель воды.
3. Во вторую пробирку добавьте 10 капель пероксида водорода.
4. Сравните содержимое обеих пробирок. Объясните наблюдаемые явления.
5. Что такое ферменты? Какова роль ферментов в процессе дыхания?
22. Дыхание семян
Оборудование: сухие и прорастающие семена, банки, пробки для банок, лучина, спички.
1. Насыпьте в одну банку до половины прорастающие семена, в другую – сухие семена, банки закройте пробками и поставьте в темное место.
2. На следующий день исследуйте состав воздуха в каждой банке, для чего осторожно приоткройте пробку и опустите в банку зажженную лучину. Сделайте выводы.
3. Какое значение имеет дыхание для растений?
4. Какие превращения энергии происходят при дыхании?
5. Какую роль играет дыхание при хранении урожая?
6. Каковы физиологические условия хранения урожая?
7. Составьте практические рекомендации по хранению фруктов, овощей, семян.
23. Спиртовое брожение
Оборудование: 10% раствор сахара, колба, 4 г прессованных дрожжей, пробка, стеклянная трубка, пробирка, банка с водой, раствор Ва(ОН)2.
1. В колбу налейте 40 мл 10% раствора сахара.
2. Внесите в раствор 4 г прессованных дрожжей и закройте колбу пробкой с отводной стеклянной трубкой.
3. Изогнутый конец отводной трубки подведите под газосборную пробирку, наполненную водой и опущенную в банку с водой.
4. Через час проверьте наличие углекислого газа в пробирке с помощью раствора барита Ва(ОН)2: в присутствии углекислого газа выпадает белый осадок.
5. Как протекает процесс спиртового брожения? Какие организмы его вызывают?
6. В каких производствах используют процесс спиртового брожения?
7. Какая связь существует между брожением и дыханием?
24. Влияние внешних условий на рост растений
А. Влияние температуры на рост.
Оборудование: семена пшеницы, томата, горшки с почвой, термометр комнатный, стакан, линейка.
1. Отсчитайте три порции по 50 семян пшеницы и посейте их в 3 горшка с почвой на одинаковую глубину.
2. Горшки с высеянными семенами выставьте в теплое светлое место.
3. Почву в горшках поливайте одинаковым количеством воды.
4. При появлении на поверхности почвы всходов горшки с растениями поместите в условия разной температуры (+5 °C; +15 °C; +25 °C); температуру отмечайте ежедневно.
5. Ведите наблюдение за ростом растений. Периодически делайте промеры высоты растений. Записывайте результаты.
6. По прошествии 12–14 дней сделайте выводы о влиянии температуры на рост растений. Какая температура наиболее благоприятна для роста растений?
Б. Влияние света на рост.
Оборудование: семена гороха, горшки с почвой, стакан.
1. Отсчитайте 2 порции по 20 семян гороха и посейте их в двух горшках с почвой на глубину 4 см.
2. Один горшок с высеянными семенами выставьте на свет, на южное окно, другой поставьте рядом с ним, но накройте черным бумажным колпаком – в этом горшке растения выращивают в темноте.
3. Почву в обоих горшках по мере надобности поливайте одинаковым количеством воды.
4. Ведите наблюдения в течение 10–12 дней за ростом растений. Периодически делайте промеры.
5. Сравните внешний облик растений. Сделайте выводы.
6. Выясните, как влияет свет и темнота на рост однодольных растений. Сделайте выводы.
В. Влияние влажности почвы на рост.
Оборудование: семена пшеницы или другого растения, 3 горшка с почвой, стакан, линейка.
1. Отсчитайте 3 порции по 50 семян пшеницы, посейте их в горшки во влажную почву. Горшки выставьте в теплое место на свет.
2. При появлении на поверхности почвы одетых в колеоптили ростков для растений в разных горшках установите разную норму полива (10; 20; 50 мл воды).
3. Ведите наблюдения за ростом растений 10–12 дней, периодически делайте промеры.
4. Сделайте выводы о влиянии влажности почвы на рост.
25. Определение фототропизма и геотропизма у растений
А. Оборудование: семена гороха, горшочек с древесными опилками, фототропическая камера.
1. В горшочек с древесными опилками высевают 8–10 семян гороха и выставляют его в темноту.
2. Когда ростки достигнут высоты 3–4 см, горшочек переносят в фототропическую камеру, которая своей прорезью должна быть обращена к источнику света.
3. Через 1–2 дня вынимают горшочек из камеры и рассматривают растения.
4. Пронаблюдайте, какие стебли у растений. Сделайте вывод о фототропизме стебля.
Б. Оборудование: семена подсолнечника, хлопчатобумажная тряпочка, блюдце, стакан, фильтровальная бумага, ножницы.
1. В течение суток размочите в блюдце на тряпочке несколько семян подсолнечника.
2. Семена заложите в стакан между стенкой и прилежащей к ней влажной фильтровальной бумагой в разных положениях: два заостренным концом книзу, два – кверху и по два – вправо и влево.
3. Стакан с заложенными семенами надо держать в тепле и в темноте.
4. Пронаблюдайте, в каком направлении растет корень. Сделайте вывод.
5. Что такое геотропизм?
Литература
1. Генкель П.А. Физиология растений. Учебное пособие по факультативному курсу для 9-х классов. – М.: Просвещение, 1985.
2. Рейви П., Эверт Р., Айкхори С. Современная ботаника в 2-х томах. – М.: Мир, 1990.
3. Тетюрев В.А. Методика экспериментов по физиологии растений. Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1980.
4. Хрипкова А.Г., Манке Г.Г., Михеева Р.Д., Мягков А.Н. Методика преподавания факультативных курсов по биологии. – М.: Просвещение, 1981.
5. Якушкина Н.И. Физиология растений. Учебное пособие для студентов биологической специальности педагогических институтов. – М.: Просвещение, 1980.