ЛЕКЦИЯ 9

Образуване и разлагане на органични вещества.

(Фотосинтеза, дишане, транспирация)

Нека разгледаме по-подробно процесите на натрупване на слънчева енергия по време на образуването на органични вещества и нейното разсейване по време на разрушаването на тези вещества. Животът на Земята зависи от потока енергия, генериран в резултат на термоядрени реакции, протичащи в недрата на Слънцето. Около 1% от слънчевата енергия, достигаща Земята, се преобразува от растителните клетки (и някои бактерии) в химична енергиясинтезирани въглехидрати.

Образуване на органични вещества на светлинанаречена фотосинтеза (гр. Светлина, връзка) Фотосинтезата е натрупване на част от слънчевата енергия чрез преобразуване на нейната потенциална енергия химически връзкиорганични вещества.

фотосинтеза- необходима връзка между живата и неживата природа. Без притока на енергия от Слънцето животът на нашата планета, подчинявайки се на втория закон на термодинамиката, би престанал завинаги. Сравнително наскоро (края на 18 век) беше открито, че в органичните вещества, образувани по време на фотосинтезата, съотношението на въглерод, водород и кислород е такова, че има, така да се каже, 1 молекула вода на 1 въглероден атом ( откъдето идва и името на захарите – въглехидрати). Смята се, че въглехидратите се образуват от въглерод и вода, а кислородът се отделя от CO 2 . По-късно английският лекар Корнелиус ван Ниел, изучавайки фотосинтезиращи бактерии, показа, че в резултат на фотосинтезата серните бактерии отделят сяра, а не кислород:

Той предположи, че не CO 2, а водата се разлага по време на фотосинтезата и предложи следното общо уравнение на фотосинтезата:

За водораслите и зелените растения H 2 A е вода (H 2 O). За лилавите серни бактерии H 2 A е сероводород. За други бактерии това може да е свободен водород или друго окисляемо вещество.

Тази идея през 30-те години на 20 век е потвърдена експериментално с помощта на тежкия изотоп на кислорода (18 O).

За водораслите и зелените растения общото уравнение на фотосинтезата започва да се записва, както следва:

Въглехидратите, синтезирани от растенията (глюкоза, захароза, нишесте и др.), Са основният източник на енергия за повечето хетеротрофни организми, обитаващи нашата планета. Разлагане на органични веществавъзниква в процеса на метаболизъм (гр. промяна) в живите клетки.

Метаболизъме съвкупност от биохимични реакции и енергийни трансформации в живите клетки, придружени от обмен на вещества между организма и околната среда.

Сумата от реакциите, водещи до разграждане или разграждане на молекули и освобождаване на енергия, се нарича катаболизъми води до образуването на нови молекули - анаболизъм.

Енергийните трансформации в живите клетки се извършват чрез прехвърляне на електрони от едно ниво на друго или от един атом или молекула на друг. Енергията на въглехидратите се освобождава в метаболитните процеси по време на дишането на организмите.

Дишането е процесът, при който енергията, освободена от разграждането на въглехидратите, се прехвърля към универсалната пренасяща енергия молекула аденозин трифосфат (АТФ), където се съхранява под формата на високоенергийни фосфатни връзки.

Така, например, по време на разлагането на 1 мол глюкоза се освобождават 686 kcal свободна енергия (1 kcal = 4,18t10 J). Ако тази енергия се освободи бързо, тогава по-голямата част от нея ще се разсее под формата на топлина. Това не би било от полза за клетката, а би довело до фатално за нея повишаване на температурата. Но в живите системи има сложни механизми, които регулират множество химична реакцияпо такъв начин, че енергията се съхранява в химически връзки и след това може да се освобождава постепенно, ако е необходимо. При бозайници, птици и някои други гръбначни животни топлината, отделена при дишане, се съхранява, поради което телесната им температура е по-висока от температурата на околната среда. При растенията скоростта на дишане е ниска, така че отделената топлина обикновено не влияе на температурата на растенията. Дишането може да се случи както при аеробни (в присъствието на кислород), така и при анаеробни (без кислород) условия.

Аеробно дишане- процес, обратен на фотосинтезата, т.е. синтезираната органична материя (C 6 H 12 O 6) се разлага отново с образуването на CO 2 и H 2 O с освобождаване на потенциална енергия Q пот, натрупана в това вещество:

Въпреки това, при липса на кислород, процесът може да не завърши. В резултат на такова непълно дишане се образуват органични вещества, които все още съдържат известно количество енергия, което по-късно може да се използва от други организми при други видове дишане.

Анаеробно дишанепротича без участието на газообразен кислород. Акцепторът на електрони не е кислород, а друго вещество, например оцетна киселина:

енергиен резерв q 1 и може да се използва като гориво или спонтанно да се окислява и запалва в природата според реакцията:

Безкислородното дишане е основата на живота за мнозина сапротрофи(бактерии, дрожди, плесени, протозои), но може да се намери и в тъканите на висши животни.

Ферментация- това е анаеробно дишане, при което самата органична материя служи като акцептор на електрони:

		и полученият алкохол също съдържа

някакво количество енергия q 2, което може да се използва от други организми:

Разлагането може да бъде резултат не само от биотични, но и от абиотични процеси. Например степните и горските пожари връщат голямо количество CO 2 и други газове в атмосферата и минерали в почвата. Те са важен и понякога дори необходим процес в екосистеми, където физическите условия са такива, че микроорганизмите нямат време да разградят получените органични остатъци. Но окончателното разлагане на мъртвите растения и животни се извършва главно от хетеротрофни микроорганизми - разлагачи,пример за които са широко разпространени в отпадъчни и природни води сапрофитни бактерии.Разграждането на органичните вещества е резултат от получаването на необходимите химически елементии енергия в процеса на трансформиране на храната в клетките на телата им. Когато тези процеси спрат, всички биогенни елементи ще бъдат свързани в мъртви останки и продължаването на живота ще стане невъзможно. Комплексът от разрушители в биосферата се състои от огромен брой видове, които, действайки последователно, разлагат органичните вещества в минерални. Процесите на образуване на органични вещества и тяхното разпадане се наричат ​​процеси продукти(лат. създаване, производство) и унищожаване(лат. унищожаване). Производствено-разрушителен балансв биосферата като цяло съвременни условияе положителен. Това се дължи на факта, че не всички части от мъртвите растения и животни се унищожават с еднаква скорост. Мазнините, захарите и протеините се разлагат сравнително бързо, докато дървесината (фибри, лигнин), хитинът и костите се разлагат много бавно. Най-стабилният междинен продукт на разлагането на органичната материя е хумусът. (лат. почва, хумус), чиято по-нататъшна минерализация е много бавна. Бавното разграждане на хумуса е една от причините за забавянето на унищожаването спрямо производството. От гледна точка на химията, хумусните вещества са продукти на кондензация (лат. - натрупване, уплътняване) на ароматни съединения (феноли, бензени и др.) С продукти на разпадане на протеини и полизахариди. за тяхното разделяне, очевидно, са необходими специални ензими, които често липсват в почвените и водните сапротрофи.

По този начин разграждането на органичните остатъци е дълъг, многоетапен и сложен процес, който контролира няколко важни функции на екосистемата: връщане на хранителни вещества в цикъла и енергия в системата; трансформация на инертни вещества на земната повърхност; образуването на безвредни комплексни съединения на токсични вещества; поддържане на състава на атмосферата, необходим за живота на азобите. За биосферата като цяло изоставането на процесите на разграждане на органичните вещества от процесите на техния синтез от зелените растения е от първостепенно значение. Именно това изоставане причини натрупването на изкопаеми горива в недрата на планетата и кислород в атмосферата. Установеният в биосферата положителен баланс на производствено-разрушителните процеси осигурява живота на аеробните организми, включително и на човека.

Основните модели на потребление на вода растения.

транспирацияе процесът на изпаряване на водата от надземните части на растенията.

Една от основните физиологични функции на всеки организъм е да поддържа адекватно ниво на вода в тялото. В процеса на еволюция организмите са развили различни адаптации за получаване и икономично използване на вода, както и за преживяване на сух период. Някои пустинни животни получават вода от храната, други чрез своевременно окисляване на складираните мазнини (например камила, способна на биологично окислениеот 100 g мазнини да получите 107 g метаболитна вода). В същото време те имат минимална водопропускливост на външната обвивка на тялото, предимно нощен начин на живот и др. При периодична сухота е характерно изпадане в състояние на покой с минимална скорост на метаболизма.

Сухите растения получават вода главно от почвата. Ниските валежи, бързото оттичане, интензивното изпарение или комбинацията от тези фактори водят до изсушаване, а излишната влага води до преовлажняване и преовлажняване на почвите. Балансът на влага зависи от разликата между количеството на валежите и количеството вода, изпарено от повърхностите на растенията и почвата, както и от транспирацията. От своя страна процесите на изпарение пряко зависят от относителната влажност на атмосферния въздух. При влажност, близка до 100%, изпарението практически спира, а ако температурата се понижи допълнително, тогава започва обратният процес - кондензация (образува се мъгла, роса, пада скреж). влажност на въздуха като фактор на околната средапри екстремни стойности (висока и ниска влажност), той засилва ефекта (изостря) на температурата върху тялото. Насищането на въздуха с водни пари рядко достига максималната си стойност. Дефицит на влажност - разликата между максимално възможната и реално съществуващата наситеност при дадена температура. Това е един от най-важните параметри на околната среда, тъй като характеризира две величини едновременно: температура и влажност. Колкото по-висок е дефицитът на влага, толкова по-сухо и по-топло е и обратното. Режимът на валежите е най-важният фактор, определящ миграцията на замърсителите в естествена средаи ги измийте от атмосферата.

Масата на водата, съдържаща се в живите организми, се оценява на 1,1 10 3 милиарда тона, т.е. по-малко, отколкото съдържат каналите на всички реки в света. Биоценозата на биосферата, съдържаща относително малко количество вода, въпреки това интензивно я прокарва през себе си. Това е особено интензивно в океана, където водата е както местообитание, така и източник на хранителни вещества и газове. По-голямата част от биоценозата на планетата е производители.Във водните екосистеми това са водораслите и фитопланктона, а в сухоземните – растителността. AT водна средарастенията непрекъснато филтрират водата през повърхността си, а на сушата извличат вода от почвата с корените си и отстраняват (транспирират) наземната част. Така за синтеза на един грам биомаса висшите растения трябва да изпарят около 100 g вода.

Най-мощните системи за транспирация на сушата са горите, които са в състояние да изпомпват през себе си цялата маса вода в хидросферата за 50 хиляди години; в същото време океанският планктон филтрира цялата океанска вода за една година, а морските организми заедно - само за шест месеца.

В биосферата работи сложен филтър за фотосинтеза, по време на който водата се разлага и заедно с въглеродния диоксид се използва за синтеза на органични съединения, необходими за изграждането на клетките на организмите. Фотосинтезиращите живи организми могат да разложат цялата маса вода в хидросферата за около 5-6 милиона години, докато други организми възстановяват загубената вода от умираща органична маса за приблизително същия период.

Така биосферата, въпреки незначителния обем вода, съдържаща се в нея, се оказва най-мощният и сложен филтър на хидросферата на Земята.

Каскада от биологични филтри пропуска през себе си маса вода, равна на масата на цялата хидросфера за период от шест месеца до милиони години. Следователно може да се твърди, че хидросферата е продукт на живите организми, среда, която те сами са създали.Академик В. И. Вернадски изрази това с тезата: Организмът работи със среда, към която не само е адаптиран, но и която е адаптирана към него.

Развитие на екосистемата.

Наблюденията в природата показват, че изоставени ниви или изгорели гори постепенно се завладяват от многогодишни диви треви, след това от храсти и накрая от дървета. Развитието на екосистемите във времето е известно в екологията под името екологични сукцесии (лат. поредност, последователност).

Екологичната сукцесия е последователна промяна на биоценози, които последователно възникват на една и съща територия под въздействието на природни или антропогенни фактори.

Някои общности остават стабилни в продължение на много години, други се променят бързо. Промените настъпват във всички екосистеми естествено или изкуствено. Естествената промяна е естествена и се задвижва от самата общност. Ако последователните промени се определят главно от вътрешни взаимодействия, тогава това автогенен,т.е. самопораждащи се последователности. Ако промените са причинени от външни сили на входа на екосистемата (буря, пожар, човешко въздействие), тогава такива сукцесии се наричат алогененгенерирани отвън. Например, обезлесяването бързо се заселва отново от околните дървета; ливадата може да се замени с гора. Подобни явления се случват в езера, по скалисти склонове, голи пясъчници, по улиците на изоставени села и т.н. Процесите на приемственост продължават непрекъснато по цялата планета.

Наричат ​​се последователни общности, които се заместват една друга в дадено пространство серияили етапи.

Нарича се последователност, която започва в незаета преди това област първичен.Например заселване на лишеи върху камъни: под въздействието на секрети от лишеи, каменистият субстрат постепенно се превръща в нещо като почва, където след това се заселват кусти лишеи, зелени треви, храсти и др.

Ако една общност се развие на мястото на вече съществуваща, тогава те говорят за вториприемства. Например промени, настъпили след изкореняване или изсичане на гори, изграждане на езерце или резервоар и др.

Степента на наследяване варира.В исторически аспект промяната на фауната и флората през геоложките периоди не е нищо друго освен екологична сукцесия. Те са тясно свързани с геоложките и изменението на климатаи еволюцията на видовете. Такива промени настъпват много бавно. Първичните последователности отнемат стотици или хиляди години. Вторично протича по-бързо. Последователността започва с небалансирана общност, в която производството (P) на органична материя е или по-голямо, или по-малко от скоростта на дишане (D), и общността клони към състояние, където P = D. Последователността, която започва при P > D е наречен автотрофен, а за П<Д - хетеротрофен. Съотношението P/D е функционален индикатор за зрелостта на екосистемите.

При P> D, биомасата на общността (B) и съотношението на биомасата към производството B / P постепенно се увеличават, т.е. размерът на организмите се увеличава. Увеличението продължава, докато системата се стабилизира. Състоянието на стабилизирана екосистема се нарича менопаузата(гр. стълбище, зрял етап).

Автотрофна сукцесия- широко разпространено в природата явление, което започва в необитаема среда: образуване на гора върху изоставени земи или възстановяване на живот след вулканични изригвания и други природни бедствия. Характеризира се с продължително преобладаване на автотрофни организми.

хетеротрофна последователностхарактеризиращ се с преобладаване на бактерии и възниква, когато средата е пренаситена с органична материя. Например в замърсена река канализацияс високо съдържание на органични вещества или в пречиствателни станции за отпадни води. В хетеротрофните последователности енергийните резерви могат постепенно да изчезнат. Поради липсата на автотрофичен процес менопаузата може да не настъпи; тогава, след като енергийните резерви са изчерпани, екосистемата може да изчезне (срутващо се дърво).

В климаксните системи се формира сложна мрежа от взаимоотношения, които поддържат стабилното си състояние. Теоретично такова състояние трябва да бъде постоянно във времето и да съществува, докато не бъде нарушено от силни външни смущения. Колкото повече съотношението P/D се отклонява от 1, толкова по-зряла и по-малко стабилна е екосистемата. В климаксните общности това съотношение се доближава до 1.

Тенденции в промените в основните характеристики на екосистемите.При автогенните сукцесии се наблюдава закономерна промяна в основните характеристики на екологичните системи (Таблица 2.2).

Наследяванията са свързани с функционално изместване на енергията към увеличени разходи за дишане, тъй като органичната материя и биомасата се натрупват. Общата стратегия за развитие на екосистемите е да се повиши ефективността на използването на енергия и хранителни вещества, да се постигне максимално разнообразие от видове и да се усложни структурата на системата.

Сукцесията е насочено предвидимо развитие на една екосистема до установяване на баланс между биотичното съобщество – биоценозата и абиотичната среда – биотопа.

В процеса на сукцесия на популация от организми функционалните връзки между тях закономерно и обратимо се сменят. Въпреки факта, че екосистемата не е „суперорганизъм“, има много паралели между развитието на екосистема, популация, организъм и общност от хора.

Еволюцияекосистемите, за разлика от сукцесиите, е дълъг процес историческо развитие. Еволюцията на екосистемите е историята на развитието на живота на Земята от възникването на биосферата до наши дни. В основата на еволюцията е естествен подборна ниво вид или по-ниско. Еволюцията на екосистемите до известна степен се повтаря в тяхното последователно развитие. Еволюционните процеси са необратими и нециклични.Ако сравним състава и структурата на екосистемите в ранните и късните геоложки епохи, тогава има тенденция към увеличаване на видовото разнообразие, степента на затваряне на биогеохимичните цикли на равномерното разпределение и запазване на ресурсите в рамките на системата, усложняването на структурата на общностите и желанието за балансирано състояние, в което темпът на еволюцията се забавя. В такава система еволюцията среща много пречки, т.к общността е гъсто заета и връзките между организмите и популациите са силни. В същото време шансовете за проникване в такава система отвън са много малки и нейната еволюция е донякъде забавена.

Биоми.Физикохимичните и климатичните условия в различните части на биосферата са различни. Климатично обусловените големи колекции от екосистеми се наричат ​​биоми или образувания. Биомът е макросистема или колекция от екосистеми, които са тясно свързани климатични условия, енергийните потоци, циркулацията на веществата, миграцията на организмите и вида на растителността. Всеки биом включва редица по-малки, взаимосвързани екосистеми.

Биомите се разделят на три основни групи според местообитанието им: сухоземни, морски и сладководни. Образуването им зависи от макроклимата, а за сладководните - от географска ширинатерен. Важни фактори са:

циркулация на въздуха,

разпределение на слънчевата светлина

сезонен климат,

височина и ориентация на планините,

хидродинамика на водни системи.

Земни биомисе определят главно от растителността, която е тясно зависима от климата и формира основната биомаса. Ясните граници между биоми са рядкост. По-често те са замъглени и представляват широки преходни зони. На границата на две екосистеми, например в края на гората, се срещат едновременно представители на горски и ливадни видове. Контрастът на околната среда и следователно голямото изобилие от екологични възможности поражда „уплътняване на живота“, т.нар. правило за ръбов ефектили екотоново правило(от гр. къща и комуникация) . Най-богатият на видове биом на планетата е вечнозелената тропическа гора.

Морски биомипо-малко зависими от климата от земните. Те се формират в зависимост от дълбочината на резервоара и вертикалното разположение на организмите. От първостепенно значение е фактът, че фотосинтезата е възможна само в повърхностните хоризонти на водата. Крайбрежната океанска плитка вода, ограничена от едната страна от брега, а от другата - от билото на континенталния склон (до 600 m), се нарича континентална рафт(Английски полк). Площта на шелфа е около 8% от общата площ на Световния океан.

В зоната на рафта се намира крайбрежна зона(лат. крайбрежен). Плитките дълбочини, близостта до континентите, приливите и отливите определят нейното богатство на хранителни вещества, висока продуктивност и разнообразие от организми. Около 80% от общата биомаса на океана се произвежда тук и световният океански риболов е концентриран. От долния ръб на шелфа над континенталния склон до дълбочина 2 - 3 хиляди метра се простира батиална зона(гр. дълбок). Площта на тази зона е малко над 15% от общата площ на океана. В сравнение с крайбрежието фауната и флората на баните са много по-бедни; общата биомаса не надвишава 10% от биомасата на световния океан. От подножието на континенталния склон до дълбочини от 6 - 7 хиляди m има абисална зона (гр. бездна) на океана. Покрива площ от повече от 75% от океанското дъно. Абисалът се характеризира с липса на слънчева светлина на дъното, ниска подвижност на водните маси, ограничени хранителни вещества, бедна фауна, ниско видово разнообразие и биомаса. В района на бездната има дълбоки депресии - до 11 хиляди m, чиято площ е около 2% от общата площ на океанското дъно.

пресни вътрешни води,обикновено плитки. Скоростта на циркулация на водата става водещ фактор в тези екосистеми. На тази основа се разграничава лотик(лат. промиване) течащи води (реки, потоци) и лента(лат, бавно, спокойно) застояла вода(езера, езера, локви).

Големи биоми Глобусътса стабилни.

Образуването на органична материя както на сушата, така и в океана започва с действието на слънчевата светлина върху хлорофила на зелените растения. От всеки милион фотони, които достигат до географската обвивка, не повече от 100 отиват за производството на храна. От тях 60 се консумират от сухоземни растения и 40 от океански фитопланктон. Тази част от светлината осигурява на планетата органична материя.

Фотосинтезата протича при температура от 3 до 35°C. В съвременния климат растителността заема 133,4 милиона km 2 на сушата. Останалата част от района пада върху ледници, резервоари, сгради и скалисти повърхности.

На съвременния етап от развитието на Земята се различават континенталната и океанската част на биосферата. В океана почти няма висши растения. Площта на крайбрежието, върху която растат растения, прикрепени към дъното, е само 2% от общата площ на океанското дъно. Основата на живота в океана са микроскопични фитопланктонни водорасли и микроскопични зоопланктонни тревопасни животни. И двете са изключително разпръснати във водата, концентрацията на живот е стотици хиляди пъти по-малка, отколкото на сушата. Предишни надценки на океанската биомаса бяха ревизирани. Според нови оценки тя е 525 пъти по-малка като обща маса, отколкото на сушата. Според В. Г. Богоров (1969) и А. М. Рябчиков (1972) годишната продуктивност на биомасата на Земята е 177 милиарда тона сухо вещество, от които 122 милиарда тона идват от земната растителност и 55 милиарда тона от морския фитопланктон. Въпреки че обемът на биомасата в морето е много по-малък, отколкото на сушата, нейната продуктивност е 328 пъти по-висока (А. М. Рябчиков), отколкото на континента, това се дължи на бързата смяна на поколенията водорасли.

Земната биомаса се състои от фитомаса, зоомаса, включително както насекоми, така и биомаса от бактерии и гъби. Общата маса на почвените организми достига около 1-10 9 тона, а в състава на зоомасата основният дял (до 99%) се пада на безгръбначните организми.
Като цяло веществото на растенията, предимно дървесни, абсолютно преобладава в наземната биомаса: фотомасата е 97-98%, а зоомасата 1-3% от теглото (Ковда, 1971).
Въпреки че масата на живата материя не е голяма в сравнение с обема на лито-, хидро- и дори атмосферата, нейната роля в природата е несравнимо по-голяма от нейното специфично тегло. Например, на 1 хектар, зает от растения, площта на техните листа може да достигне 80 хектара, можете да правите бизнес директно, а площта на хлорофилните зърна, тоест активно работеща повърхност, е стотици пъти по-голям. Площта на хлорофилните зърна на всички зелени растения на Земята е приблизително равна на площта на Юпитер.

Още веднъж подчертаваме, че фотосинтезата е много перфектна форманатрупване на енергия, чието количество се изразява с числото 12,6-10 21 J (3-1021 кал). Тази енергия произвежда годишно около 5,8-10 11 тона органична материя на Земята, включително 3,1 ∙ 10 10 тона на сушата. От този брой горите представляват 2,04-10 10, степите, блатата и ливадите 0,38-10 10, пустините 0,1 ∙ 10 10 и култивираната растителност 0,58-10 10 t (Kovla, 1971).

1 g почва в памуково поле съдържа 50-100 хиляди микроорганизми, което е няколко тона на хектар (Ковда, 1969). Някои почви съдържат до 10 милиарда на хектар. кръгли червеи, до 3 милиона земни червеи и 20 милиона насекоми.

7 клас.

Урок______

Тема: Образуване на органична материя в растението.

Целта на урока : да се формират идеи на учениците за образуването на органични вещества в растението.

Задачи:

относнообразователен : ще повтори знанията на учениците за външната структура на листата, разнообразието от листа. Да разкрие понятието "хлорофил", "фотосинтеза", "хранене на растенията", да запознае учениците с процеса на образуване на органични вещества и условията за тяхното образуване,със значението на лист за растенията,значението на зелените растения за живота на Земята.

коректив - развиващи се: развитие на съгласувана реч, обогатяване на речника с нови понятия, развитие на умствени операции (способност за сравняване, обобщаване, правене на изводи,установяване на причинно-следствени връзки); - образователни: култивирайте уважение към природата,помогнете на децата да развият чувство за отговорност за състоянието на околната среда.

Тип урок - комбинирани.

Форма на организация: готин урок.

Оборудване : компютър, презентация на тема „Образуване на органични вещества”, лазерно оборудване за демонстриране на експерименти, задачи за самостоятелна проверка, карти с учебни материали и задачи, тестови материали, хербарий, учебник по биология 7 клас.

1. Организационен момент.

Проверка на готовността на учениците за урока. Психологическо настроение.

Мобилизиращо начало.

От бъбреците се появяват

цъфтят през пролетта,

шумолене през лятото,

През есента те летят.

2. Проверка на домашните. „Външна структура на листа. Разнообразие от листа.

а). Предна анкета:

Какво е листо?

От кой орган на ембриона се развива?

Каква е външната структура на листа?

Как може да се прикрепи лист?

Какви видове жилки познавате?

Към какви растения принадлежат дъговидното и успоредното жилкуване?

Към кои растения принадлежи мрежестото жилкуване?

Какво е значението на вените в живота на растенията?

Кои листа се наричат ​​прости и кои сложни?

б). Работа с карти.

Карта "Външна структура на листа, разнообразие от листа"

1. Довършете изреченията:

Листът е ________________________________________________________________

2. От какво се състои листът. _________________________________________

3. Определете жилкуването на листата

4. Какви листа се наричат ​​прости?

5. Какви листа се наричат ​​сложни?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Свържете със стрелки:

прости листа сложни листа

в). Хербарна работа. Самостоятелна работа

Сега трябва да изпълните задачата. Разгледайте листата на растенията, проучете външния вид на листа и формата, определете вида на жилките. Запишете събраните данни в таблица.

име на растението

Форма на листа

Прости или сложни

Тип жилка

Клас

Бреза

Роза

Момина сълза

Живовляк

Учителят проверява заедно с учениците изпълнената задача.

3. Актуализиране на знанията по темата на урока.

Корените дават на растенията само вода и минерални соли, но растенията също се нуждаят от органични вещества за нормален растеж и развитие. Откъде идват тези вещества в растението? Много учени са се опитвали да разгадаят тази мистерия на дивата природа.В началотоXVIв. Холандският натуралист Ян ван Хелмонт също се заинтересува от този въпрос и реши да експериментира. Той поставил 80 кг пръст в саксия и засадил върбова клонка. Той покри земята в саксия, за да не попадне прах върху нея. Поливах клона само с дъждовна вода, която не съдържаше хранителни вещества. След 5 години порасналата върба била извадена от земята и претеглена. Теглото й е нараснало с 65 кг за 5 години. Масата на земята в саксия е намаляла само с 50 g! Откъде растението е взело 64 кг 950 г органична материя Много учени са се опитвали да разгадаят тази мистерия на дивата природа. В началотоXVIв. Холандският натуралист Ян ван Хелмонт също се заинтересува от този въпрос и реши да експериментира. Той поставил 80 кг пръст в саксия и засадил върбова клонка. Той покри земята в саксия, за да не попадне прах върху нея. Поливах клона само с дъждовна вода, която не съдържаше хранителни вещества. След 5 години порасналата върба била извадена от земята и претеглена. Теглото й е нараснало с 65 кг за 5 години. Масата на земята в саксия е намаляла само с 50 g! Откъде растението е взело 64 kg 950 g органична материя?

Отговорите на учениците, базирани на знания и житейски опит.

( Растенията са способни да произвеждат собствена органична материя.

4. Съобщаване на темата и целта на урока.

Тема: Образуване на органични вещества в растенията Ще научите какви условия са необходими за образуването на органични вещества и значението на този процес за живота на земята.

5. Работа по темата на урока.

Разказ на учителя, презентация, демонстрация на експерименти.

1. От какво са направени растенията?

Растенията са съставени от органични и неорганични вещества.

неорганични вещества, както си спомняте от 6 клас, това е вода, минерални соли.

А органичните вещества, които съставляват растенията, включват захар (усещате го, когато ядете грозде), витамини (от които има особено много в лимона, касиса и др.), растителни протеини (в боба, граха и др.)

растителен състав

органична материя

неорганични вещества

захар

дебел

вода

Минерали

нишесте

витамини

катерици

Довършете попълването на схемата в тетрадката въз основа на резултатите от експериментите.

Демонстрация на експерименти:

Опит 1. Откриване на мазнини на примера на слънчоглед.

1. Обелете няколко слънчогледови семки.

2. Поставете семето върху попивателна хартия.

3. Натиснете семето и отстранете смачканото семе.

Какво виждаш? Върху попивателната хартия имаше мазно петно.

Извод: това означава, че в слънчогледовите семки има мазнини.

Опит 2. "Откриване на нишесте."

1. Вземете един картоф и го нарежете на две.

2. Вземете пипета и йод. Капнете 2-3 капки йод върху разреза на картофа.

Какво виждаш? На разреза на картофа ще видите синьо петно.

Заключение: това означава, че картофите имат нишесте.

Но все пак откъде идват всички тези вещества в растенията? Растението взема ли вода и минерални соли от почвата? Откъде идват органичните вещества?

2. Образуване на органични вещества в растенията

На този въпрос отговори руският учен Климент Аркадиевич Темирязев.

Той установява, че в листата се образуват органични вещества.

Листата са не само част от издънката, но и особени, уникални

лаборатории, в които се образуват органични вещества: захар и нишесте. Това

е може би най-забележителният процес, който се случва на нашия

планета. Благодарение на него съществува целият живот на Земята.

Помислете за зелено листо на растение. (пързалка)

Листът е зелен на цвят. Това се дължи на факта, че листът съдържа зелено вещество - хлорофил.

речникова работа. Работа с биологичен речник с.221.

На дъската е поставена карта с думата "Хлорофил".

Хлорофил - зеленото вещество на растенията, което се намира в специални тела - хлоропласти.

Те образуват органични вещества.Но за образуването на органични вещества са необходими определени условия.

3. Условия за образуване на органични вещества от растенията.

На първо място, имате нужда от хлорофил. Хлорофилът ще работи, ако светлината падне върху листа. Осветеното листо поема въглероден диоксид от въздуха. Водата в листата идва от корените. И целият този процес протича в присъствието на топлина.

Речник работа "Фотосинтеза"

Образуването на органични вещества в присъствието на светлина с помощта на хлорофил се наричафотосинтеза.

Фотосинтеза - / фото светлина, синтез - образование /.

Писане в тетрадка

Условия за образуване на органични вещества от растенията

1 наличието на хлорофил.

2 светлина.

3. въглероден диоксид.

4 топло.

5 вода.

Когато всички тези условия - хлорофил, светлина, въглероден диоксид, топлина, вода - са налице, в листата се образува захар. Частично вече в листата захарта се превръща в нишесте.Образуването на нишесте в листата е храненето на растенията.

Показване на презентацията "Образуването на нишесте в листата на растенията на светлина"

1. Растението здравец се поставя в тъмен шкаф за 3 дни, така че да има изтичане на хранителни вещества от листата,

2. След това растението се поставя на светлина за 8 часа,

3. Извадихме листа на растението и го поставихме първо в гореща вода (в този случай покривната и основната тъкан на листа се свиха), листът стана по-мек, след което го поставихме във врящ алкохол.(В същото време , листът се обезцвети и алкохолът стана яркозелен от хлорофила).

4. След това обезцветеният лист се третира със слаб разтвор на йод

5. Резултат: поява на син цвят при третиране на листа с йод.

Заключение: В листата наистина се образува нишесте.

Не забравяйте, че за разлика от други живи организми, растенията не абсорбират органични вещества, те ги синтезират сами.

В процеса на създаване на органична материя растенията отделят кислород.

През 18 век През 1771 г. английски химикДжоузеф Пристлинаправи следния експеримент: постави две мишки под стъклен буркан, но постави стайно растение под един от бурканите. Погледнете снимката и кажете какво се случи с мишката, където нямаше стайно растение. Мишката е мъртва.

Да, за съжаление мишката умря. Помислете как можете да обясните факта, че мишката под втората капачка, където е поставено стайното растение, е останала жива?

Спомнете си кой от следните газове е необходим за дишането на живите същества? Кислород.

вярно Така отговорихме на въпроса защо мишката е останала жива. Стайното растение отделяше кислород, а мишката го използваше за дишане.

Органичните вещества, които се произвеждат по време на фотосинтезата, са необходими за подхранването на всички части на растението, от корените до цветята и плодовете. Колкото повече слънчева енергия и въглероден двуокисще получи растение, толкова повече органична материя ще образува. Така растението се храни, расте и наддава.

Всъщност растенията създават органични вещества за собствените си нужди, но също така осигуряват храна за други живи организми, осигуряват на всички живи същества кислород за дишане. Растителната покривка на земята се нарича „зелените бели дробове на планетата“. А дали ще бъдат здрави зависи от нас с вас, от това колко мъдро ще се разпоредим с даденото ни богатство.

ФИЗМИНУТКА

ГИМНАСТИКА ЗА ОЧИТЕ

Момчета, чуйте думите на K.A. Тимирязев „Дайте на най-добрия готвач колкото искате чист въздух, толкова слънчева светлина, колкото искате, и цяла река чиста водаи го помолете да приготви от всичко това захар, нишесте, мазнини и зърна - той ще си помисли, че му се смеете.

Но това, което изглежда абсолютно фантастично за човек, се осъществява безпрепятствено в зелените листа.

Как разбирате този израз?

6. Първично затвърдяване и коригиране на знанията.

Какъв газ се абсорбира от зелените листа на растенията? въглероден.

Какво вещество навлиза в листата през съдовете на стъблото? вода.

Какво е същественото условие? Слънчева светлина.

Какъв газ отделят зелените листа на растенията? Кислород.

Какви сложни вещества се образуват в листата. органична материя

Дайте име на този процес. фотосинтеза.

Как се нарича веществото, в което протича фотосинтезата? Хлорофил.

Начертайте и запишете схемата на фотосинтезата

ВЪГЛЕРОДЕН ДИОКСИД + ВОДА = ОРГАНИЧНИ ВЕЩЕСТВА + КИСЛОРОД

Фотосинтезата е процес, който протича в зелени листа растения в светлината , в който от въглероден диоксид и вода образувани органична материя и кислород.

7. Затвърдяване на изучения материал.

(променлива задача)

1. Фронтално проучване

Момчета, днес в урока научихте много нови и интересни неща.

Отговори на въпросите:

1. Какъв процес се нарича фотосинтеза?

2. С помощта на какво вещество протича процесът на фотосинтеза в листата?

3. От какви органични вещества се образуват зелените листа?

4. Какъв газ се отделя от зелените листа на светлина? Какво е значението му за живите организми?

5. Какви условия са необходими за процеса на фотосинтеза?

2. Тестване

„Образуването на органични вещества в листата“.

Коя част от растението произвежда органична материя?

корен;

лист;

стъбло;

цвете.

Какви условия са необходими за образуването на органични вещества в растението?

хлорофил, светлина, топлина, въглероден диоксид, вода;

хлорофил, топлина;

въглероден диоксид, вода.

Какъв газ се отделя от растението по време на образуването на нишесте?

азот;

кислород;

въглероден двуокис.

Как растението консумира органична материя?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Карта "Условия за образуване на органични вещества в растенията."

Допълнителенпо дяволите

Прочетете текста на писмото. Намерете грешките, допуснати от автора на писмото?

Коригирайте грешките.

Здравейте, млади Bio-Heads! С уважение към вас, Альоша Перепуткин. Аз съм голям познавач

процес на фотосинтеза. О, познаваш ли го? отосинтезата се извършва в корените и листата

само през нощта, никой не се притеснява. По време на този процес се произвежда вода и се консумира кислород. Луната изпраща своята енергия и в клетките се образуват органични съединения.

вещества: първо нишесте, а след това захар. По време на фотосинтезата мн

енергия, така че растенията не се страхуват от студа през зимата. Без фотосинтеза бихме се задушили, тъй като няма да има обогатяване на атмосферата с въглероден диоксид.

Обобщаване на урока

По време на урока научихте как растенията се хранят и растат, беше доказано, че без зелено листо не само растението не може да живее, но изобщо няма да има живот на Земята, тъй като кислородът земна атмосфера, който всички живи същества дишат, е произведен в процеса на фотосинтеза. Големият руски ботаник К. А. Тимирязев нарича зеления лист великата фабрика на живота. Суровината за него е въглероден диоксид и вода, двигателят е лек. Зелените растения, които постоянно отделят кислород, няма да позволят на човечеството да загине. И трябва да се грижим за чистотата на въздуха.

В рока бих искал да завърша с поезия

Фотосинтезата протича през цялата година.

И той дава на хората храна и кислород.

Много важен процес е фотосинтезата, приятели,

Не можем без него на Земята.

Плодове, зеленчуци, хляб, въглища, сено, дърва за огрев -

Фотосинтезата е главата на всичко това.

Въздухът ще бъде чист, свеж, колко лесно е да дишат!

И озонов слойще ни защити.

Домашна работа

Федерална агенция за образование

Държавно учебно заведение

Новгород Държавен университеттях. Ярослав Мъдри

Факултет по природни науки и природни ресурси

Катедра по химия и екология

производство и консумация на органични вещества от растенията

Сборник насоки

Велики Новгород

Образуване и консумация на органични вещества от растенията: Сборник с насоки за лабораторна работа / Съставител Кузмина И. А. - Новгородски държавен университет, Велики Новгород, 2007. - 12 с.

Насоките са предназначени за студенти от специалност 020801.65 - "Екология" и всички студенти, изучаващи "Обща екология".

Въведение

За образуването на органични вещества - основата на растителната биомаса на Земята, са необходими атмосферен въглероден диоксид и вода, както и почвени минерали. С помощта на светлина с определена дължина на вълната въглеродният диоксид се фиксира в растенията по време на фотосинтезата. В резултат на това в атмосферата се отделя кислород, който се образува при фотолизата на водата. Това е първият етап от биохимичния въглероден цикъл.

Количеството енергия, съхранявано на Земята чрез фотосинтеза, е огромно. Всяка година в резултат на фотосинтеза от зелени растения се образуват 100 милиарда тона органични вещества, които съдържат около 450-1015 kcal слънчева енергия, преобразувана в енергията на химичните връзки. Тези процеси са придружени от такива грандиозни явления като асимилацията на около 170 милиарда тона въглероден диоксид от растенията, фотохимичното разлагане на около 130 милиарда тона вода, от което се отделят 115 милиарда тона свободен кислород.

Кислородът е основата на живота на всички живи същества, които го използват за окисляване на различни органични съединения в процеса на дишане; се откроява в това CO2.Това е вторият етап от биохимичния въглероден цикъл, свързан с функцията въглероден диоксид на живите организми. В същото време освобождаването на кислород в първия етап е приблизително с порядък по-високо от усвояването му във втория, в резултат на което по време на функционирането на зелените растения кислородът се натрупва в атмосферата.

Енергията, свързана от автотрофите в процеса на фотосинтеза, впоследствие се изразходва за жизнената дейност на различни хетеротрофи, включително хора, частично се превръща в топлинна енергия и се съхранява в редица компоненти, които изграждат биосферата (растения и почва). В земните биоми въглеродът по време на фотосинтезата се фиксира най-силно от горите (-11 милиарда тона годишно), след това от обработваема земя (-4 милиарда тона), степите (-1,1 милиарда тона), пустините (-0,2 милиарда тона). Но по-голямата част от въглерода свързва Световния океан, който заема около 70% от повърхността на Земята (127 милиарда тона годишно).

Получените органични вещества на автотрофите навлизат в хранителните вериги на различни хетеротрофи и, преминавайки през тях, се трансформират, губят маса и енергия (пирамиди на маса, енергия), последната се изразходва за жизнените процеси на всички организми, които са част от храната веригите като връзки, отива в световното пространство под формата на топлинна енергия.

Органичната материя на различни живи организми след смъртта им става собственост (храна) на хетеротрофни микроорганизми. Микроорганизмите разграждат органичната материя чрез процеса на хранене, дишане и ферментация. Когато въглехидратите се разлагат, се образува въглероден диоксид, който се освобождава в атмосферата от разложената органична материя на земята, както и от почвата. По време на разграждането на протеините се образува амоняк, който частично се освобождава в атмосферата и основно попълва запасите от азот в почвата по време на процеса на нитрификация.

Част от органичните вещества не се разлагат, а образуват "резервен фонд". В праисторията по този начин са се образували въглища, газ, шисти, а сега - торф и почвен хумус.

Всички горепосочени процеси са най-важните етапи и фази на биохимичните цикли (въглерод, кислород, азот, фосфор, сяра и др.). По този начин живата материя в процеса на своя метаболизъм осигурява стабилността на съществуването на биосферата с определен състав на въздух, вода, почва и без човешка намеса тази хомеостаза на екосистемата „Земя“ би се запазила за неопределено време.

2 Изисквания за безопасност

Експериментите се провеждат стриктно в съответствие с методическите указания. При извършване на работа спазвайте общите правила за безопасност за химически лаборатории. В случай на контакт на реагентите с кожата или дрехите, засегнатата област трябва бързо да се измие обилно с вода.

3 Експериментално

Работа № 1. Определяне на образуването на органична материя в листата на растенията по време на фотосинтеза (по съдържание на въглерод)

Фотосинтезата е основният процес на натрупване на материя и енергия на Земята, в резултат на което CO2и H2Oсе образуват органични вещества (в тази формула - глюкоза):

6CO2 + 6H2O + светлинна енергия → С6Н12О6+ 602t

Един от начините за измерване на интензивността на фотосинтезата е да се определи образуването на органична материя в растенията чрез съдържание на въглерод, което се взема предвид чрез метода на мокро изгаряне, разработен за почви и модифициран за дървесни растения от F. Z. Borodulina.

В взетата проба от листа се определя съдържанието на въглерод, след което листата се държат 2-3 часа или повече на светлина и съдържанието на въглерод се определя отново. Разликата между второто и първото определяне, изразена на единица листна повърхност за единица време, показва количеството образувана органична материя.

По време на горенето въглеродът на листата се окислява с 0,4 N разтвор на калиев бихромат в сярна киселина. Реакцията протича съгласно следното уравнение:

2K2Cr2О7 + 8H2SO4 + 3C = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + 3СО2

Неизползваното количество калиев бихромат се определя чрез обратно титруване с 0,2 N разтвор на солта на Мор:

6FeSO4 ∙ (NH4)2SO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 =

Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 6(NH4)2SO4 + K2SO4 + 7H2O

Като индикатор се използва безцветен разтвор на дифениламин, който при окисляване се превръща в дифенилбензидиново виолетово. синьо-виолетов цвят. Калиевият бихромат окислява дифениламина и сместа става червено-кафява на цвят. Когато се титрува със сол на Мор, шествалентният хром се редуцира до тривалентен хром. В резултат на това цветът на разтвора става син, а до края на титруването - синьо-виолетов. Когато хромът се титрува, последващото добавяне на сол на Мор предизвиква прехода на окислената форма на индикатора към редуцираната (безцветна); появява се зелен цвят, който се придава на разтвора от йони на тривалентен хром. Ясен преход от синьо-виолетово към зелено се предотвратява от железни йони, които се появяват по време на реакцията. За да бъде краят на реакцията на титруване по-ясен, тя се провежда в присъствието на фосфорна киселина, която свързва йоните Fe3+ в безцветен комплексен йон 3- и предпазва дифениламина от окисляване.

Оборудване, реактиви, материали:

1) конични колби от 250 ml; 2) термоустойчиви конични колби от 100 ml; 3) малки стъклени фунии, използвани като обратен хладник; 4) бюрети; 5) 0,4 N разтвор на калиев дихромат (в разредена сярна киселина (1:1)); 6) 0,2 N разтвор на сол на Мор; 7) дифениламин; 8) 85% фосфорна киселина; 9) коркова бормашина или друго устройство за избиване на дискове с диаметър 1 cm; 10) измервателен цилиндър; 11) вегетативни растения със симетрично широко и тънко листно острие (гераниум, фуксия, листа от дървесни растения).

Напредък

Листът на вегетативното растение се разделя на две половини по дължината на главната жилка и на едната от тях с коркова бормашина се изрязват 3 диска с диаметър 1 cm, поставени на дъното на 100 ml конична термоустойчива колба, където 10 мл от 0,4 N разтвор на K2Cr2O7 се наливат . Колбата се затваря с малка фуния с гърлото надолу и се поставя върху котлон със затворена спирала в абсорбатор. Когато разтворът заври, оставете да къкри за 5 минути, като от време на време колбата се разклаща леко с кръгови движения, така че дисковете да са добре покрити с течността. На върха на колбата (без да се затваря гърлото) е укрепен колан от няколко слоя дебела хартия, който ще предотврати изгаряния на ръцете при разбъркване на съдържанието на колбата и когато се пренарежда.

След това колбата се отстранява от отоплението, поставя се върху керамична плочка и се охлажда. Течността трябва да е кафеникава на цвят. Ако цветът му е зеленикав, това показва недостатъчно количество калиев бихромат, взет за окисляване на органични вещества. В този случай определянето трябва да се повтори с повече реагент или по-малко разфасовки.

150 ml дестилирана вода се излива в охладения разтвор на малки порции на няколко етапа, след което тази течност постепенно се излива в колба от 250 ml, където се добавят 3 ml 85% фосфорна киселина и 10 капки дифениламин. Съдържанието се разклаща и се титрува с 0,2 N разтвор на сол на Мор.

В същото време се извършва контролно определяне (без растителен материал), като внимателно се наблюдават всички горепосочени операции. Солта на Мор губи титър относително бързо, така че разтворът трябва да се проверява периодично преди започване на определянето.

Количеството въглерод от органична материя, съдържащо се в 1 dm2 листна повърхност, се изчислява по формулата:

a - количеството сол на Мор в ml, използвано за титруване на контролния разтвор;

b е количеството сол на Мор в ml, използвано за титруване на тестовия разтвор;

k - корекция на титъра на солта на Мор;

0,6 - милиграми въглерод, съответстващи на 1 ml точно 0,2 N разтвор на сол на Мор;

S - площ на изрязване, cm2.

Схема за записване на резултатите

Пример за изчисляване на количеството въглерод:

1. В началото на опита:

a = 19 ml, b = 9 ml, k = 1, S = πr2∙3 = (3,14∙12)∙3 = 9,4 cm2

Водород" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark"> водородът се изпарява под формата на въглероден диоксид, вода и азотни оксиди. Останалият нелетлив остатък (пепел) съдържа елементи, наречени пепел. Разликата между масата на цялата суха проба и пепелния остатък е масата на органичната материя.

1) аналитични или прецизни технохимични везни; 2) муфелна пещ; 3) щипки за тигели; 4) електрическа печка със затворена спирала; 5) порцеланови тигли или чаши за изпаряване; 6) дисекционни игли; 7) ексикатор; 8) алкохол; 9) дестилирана вода; 10) калциев хлорид; 11) изсушени до абсолютно суха маса дървени стърготини, натрошени кори, листа, хумусна почва.

Напредък

Сухи и натрошени проби от дърво, кора, листа, както и почва (3-6 g или повече), избрани по метода на средната проба, се претеглят до 0,01 g върху проследяваща хартия. Поставят се в калцинирани и претеглени порцеланови тигли или чаши за изпаряване (5-7 см в диаметър), подписани с 1% разтвор на железен хлорид, който при нагряване става кафяв и не изчезва при калциниране. Тигелите с органична материя се поставят върху загрята електрическа печка в абсорбатор и се нагряват, докато овъгляването и черният дим изчезнат. В този случай, ако има по-голямо количество растителен материал, той може да бъде допълнен от предварително претеглена проба.

След това тигелите се поставят в муфелна пещ при температура 400-450 ° C и се изгарят още 20-25 минути, докато пепелта стане сиво-бяла. При по-висока температура на калциниране може да има значителни загуби на сяра, фосфор, калий и натрий. Може също да се наблюдава слепване със силициева киселина, което пречи на пълното опепеляване. В този случай калцинирането се спира, тигелът се охлажда и към него се добавят няколко капки гореща дестилирана вода; изсушете върху плочка и продължете с калцинирането.

Възможен следните опциипепелни цветове: червено-кафяв (с високо съдържание на железни оксиди в пробата), зеленикав (в присъствието на манган), сиво-бял.

При липса на муфелна пещ, изгарянето може да се извърши за тренировъчни цели на електрическа печка при течение. За да се създадат по-високи температури, е необходимо плътно да се защити плочката с железен лист под формата на страна с височина 5-7 см от листа на плочката и да се покрие отгоре с парче азбест. Изгарянето се извършва в продължение на 30-40 минути. При изгаряне е необходимо периодично разбъркване на материала с дисекционна игла. Изгарянето се извършва и до бяла пепел.

При бавно горене малко количество алкохол се налива в охладени тигли и се запалва. В пепелта не трябва да има забележими черни частици от въглища. В противен случай пробите се третират с 1 ml дестилирана вода, разбъркват се и калцинирането се повтаря.

След приключване на горенето тигелите се охлаждат в ексикатор с капак и се претеглят.

Изявление" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">изявление, начертано на дъската.

Схема за записване на резултатите

Работа номер 3. Определяне на консумацията на органична материя от растенията по време на дишане

Всяка общност от живи организми на Земята се характеризира със своята продуктивност и устойчивост. Производителността се определя по-специално като разликата между натрупването и потреблението на органична материя в такива кардинални процеси като фотосинтеза и дишане. В първия процес органичната материя се синтезира от въглероден диоксид и вода с освобождаване на кислород, във втория се разлага поради окислителни процеси, протичащи в митохондриите на клетките с абсорбция на кислород. Различните растения се различават значително в съотношението на тези процеси. Да, при C4растения (царевица, сорго, захарна тръстика, мангрови дървета), се наблюдава висока интензивност на фотосинтезата с малко светлинно дишане, което осигурява тяхната висока продуктивност в сравнение с C3растения (пшеница, ориз).

C3 - растения. Това е по-голямата част от растенията на Земята, които извършват C3- начинът на фиксиране на въглеродния диоксид по време на фотосинтезата, което води до образуването на три въглеродни съединения (глюкоза и др.). Това са предимно растения от умерени ширини, чиято оптимална температура е + 20 ... + 25 ° С, а максималната е + 35 ... + 45 ° С.

C4 -растения. Това са тези, чиито продукти за фиксиране CO2са четиривъглеродни органични киселини и аминокиселини. Те включват предимно тропически растения (царевица, сорго, захарна тръстика, мангрови дървета). C4- фиксиращ път CO2сега се среща в 943 вида от 18 семейства и 196 рода, включително редица житни растения в умерените ширини. Тези растения се отличават с много висока интензивност на фотосинтезата, издържат на високи температури (оптимумът им е +35 ... + 45 ° С, максимум + 45 ... + 60 ° С). Те са много приспособени към горещи условия, използват ефективно водата, понасят добре стреса - суша, засоляване, отличават се с повишена интензивност на всички физиологични процеси, което предопределя тяхната много висока биологична и стопанска продуктивност.

Аеробното дишане (с участието на кислород) е обратният процес на фотосинтезата. В този процес органичните вещества, синтезирани в клетките (захароза, органични и мастни киселини), се разлагат с освобождаване на енергия:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + енергия

Всички растения и животни получават енергия, за да поддържат живота си чрез дишане.

Методът за определяне на интензивността на дишането в растенията се основава на отчитане на количеството въглероден диоксид, отделен от растенията, който се абсорбира от барита:

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

Излишък от барит, който не е реагирал с CO2,титриран със солна киселина:

Ba(OH)2 + 2HCl = BaC12 + H2O

Оборудване, реактиви, материали

1) конични колби с широко гърло с вместимост 250 ml; 2) гумени запушалки с пробити отвори, в които се вкарва стъклена тръба; в тръбата се изтегля тънък проводник с дължина 12-15 см; 3) технохимични везни; 4) тежести; 5) черна непрозрачна хартия; 6) бюрети с разтвор на Ba (OH) 2 и запушалка отгоре, в която се вкарва тръба с натриева вар; 7) 0,1 N разтвор на Ba(OH)2; 8) 0,1 N разтвор на НС1; 9) 1% разтвор на фенолфталеин в капкомер; 10) зелени листа, прясно откъснати в естествена среда или листа от стайни растения.

Напредък

5-8 г зелени, прясно откъснати листа от растения се претеглят с дръжките на технохимически везни, като дръжките се закрепват с единия край на телта, която се издърпва през отвора на тапата (фиг. 1).

Ориз. 1. Монтирана колба за определяне на интензивността на дишането:

1 - тел, 2 - стъклена тръба, 3 - гумена запушалка, 4 - купчина листа, 5 - барит.

Препоръчва се предварително да се извърши пробен монтаж, като материалът се спусне в колбата и се затвори колбата със запушалка. Уверете се, че корковата тапа затваря плътно колбата, купчината листа е разположена на върха на колбата и разстоянието между барита и купчината е достатъчно голямо. Препоръчително е всички отвори между колбата, запушалката и епруветката да се запечатат с пластилин и да се изолира системата с парче фолио в горния изход на жицата от епруветката.

В опитните колби се налива от бюрета 10 ml 0,1 N разтвор на Ba(OH)2, материалът се поставя и изолира по горния метод. Контролата (без растенията) се поставя в 2-3 повторения. Всички колби се покриват с черна непрозрачна хартия, за да се изключи фотосинтезата и идентичността на всички колби, отбелязва се началният час на експеримента, който продължава 1 час. По време на експеримента внимателно разклащайте колбите периодично, за да унищожите филма BaCO3, който се образува върху баритна повърхност и предотвратява пълното усвояване на CO2.

След един час отворете леко запушалката и извадете материала от колбите, като бързо издърпате жицата с листата. Затворете веднага запушалката, като изолирате горната част на тубата с фолио. Преди титруване добавете 2-3 капки фенолфталеин във всяка колба: разтворът става пурпурен. Титрува се свободният барит с 0,1 N HCl. Първо се титруват контролните колби. Вземете средната стойност и след това титруйте експерименталните колби. Титрувайте внимателно разтворите, докато станат безцветни. Запишете резултатите в таблица (на дъската и в тетрадка).

Краен продукт" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">крайни продукти

Друга форма на разграждане на органичната материя до най-прости съединения са микробиологичните процеси в почвите и водите, водещи до образуването на почвен хумус и различни дънни утайки от полуразложена органична материя (сапропел и др.). Основният от тези процеси е биологичното разграждане от сапрофити на органични вещества, съдържащи азот и въглерод, което е интегрална частцикли на тези елементи в природните цикли. Бактериите-амонификатори минерализират протеини от растителни и животински остатъци, както и други микроорганизми (включително азотфиксатори), урея, хитин, нуклеинови киселини, което води до образуването на амоняк (NH3). Растителните и животински протеини, съдържащи сяра, също се разлагат, което води до образуването на сероводород (H2S). Продуктът от жизнената дейност на микроорганизмите също е индолови съединения, които действат като стимуланти на растежа. Най-известната е β-индолилоцетна киселина или хетероауксин. Индолните вещества се образуват от аминокиселината триптофан.

Процесът на разграждане на органичните вещества до прости съединения е ензимен. Крайният етап на амонификацията е амониеви соли, достъпни за растенията.

Оборудване, реактиви, материали

1) технохимични везни; 2) термостат; 3) епруветки; 4) памучни тапи; 5) химически стъкла; 6) Петри; 7) NaHCO3 8) 5% PbNO3 или Pb(CH3COO)2; 9) реактив на Салковски; 10) реактив на Ерлих; 11) нинхидринов реактив; 12) реактив на Неслер; 13) хумусна почва; 14) пресни листа от лупина или сушени листа от други бобови растения; 15) риба, месно брашно или парчета месо, риба.

Напредък

А. Амонификация на животински протеини

а) Поставете 0,5-1 g прясна риба или малко парче месо в епруветка. Добавете утаена вода до половината от обема на епруветката и 25-50 mg NaHCO3 (на върха на скалпела) за неутрализиране на средата, която благоприятства дейността на амонификаторите (неутралната или леко алкална среда е благоприятна за тях при pH = 7 и повече). Добавете малка бучка хумусна почва, за да въведете амонификатори в средата, смесете съдържанието на епруветката, запушете епруветката с памучна запушалка, като първо поставите парче оловна хартия между запушалката и епруветката (фиг. 2) така че да не докосва разтвора. Увийте всяка тръба отгоре с фолио, за да предотвратите излизането на газ от тръбата. Поставете всичко в термостат на 25-30°C за 7-14 дни.

Ориз. 2. Монтирана епруветка за определяне на амонификация на протеини: 1 - епруветка; 2 - памучна тапа; 3 - оловна хартия; 4 - сряда.

Този експеримент симулира разлагането на органични остатъци във водната среда на застоял резервоар (например езерце), където частици почва от съседни полета могат да влязат чрез промиване.

б) Изсипете хумусна почва в чаша, залейте я с утаена вода, заровете малко парче месо в почвата, закрепете оловната хартия между почвата и ръба на чашата, затворете системата с петриево блюдо (страната надолу) , поставете в термостат на 25-30 ° C за една или две седмици.

Този експеримент имитира разлагането на органични остатъци (червеи, различни почвени животни) в почвата.

Б. Амонификация на растителни остатъци

Проследете разграждането на зеления тор в почвата, за което напълнете чаша от 100 ml с хумусна почва и заровете няколко парчета зелени стъбла и листа от многогодишна лупина, грах и боб, засадени в саксия през есента. Можете да използвате сухи части от летни бобови растения, задушени във вода. Затворете чашите с капак от петриево блюдо, поставете в термостат при температура 25-30 ° C за една до две седмици, поддържайки нормална влажност на почвата по време на експеримента (60% от общия капацитет на влага), без прекомерна влажност намокряне.

Продължение на работа № 4 (извършва се за 7-14 дни)

а) Филтрирайте част от културалния разтвор от епруветките, в които е станало разлагането на животинските протеини. Обърнете внимание на образуването на лошо миришещи продукти (сероводород - миризма на развалени яйца, индолови съединения и др.).

Открийте образуването на амоняк, като добавите 2-3 капки реактив на Неслер към 1 ml от културалния разтвор. За да направите това, е удобно да използвате часовниково стъкло, поставено върху лист бяла хартия или порцеланова чаша. Пожълтяването на разтвора показва наличието на амоняк, образуван по време на разрушаването на протеините.

Открийте наличието на сероводород, като почерните оловната хартия върху разтвора или като я спуснете в разтвора.

Капнете културалния разтвор върху филтърна или хроматографска хартия с микропипета с прибран нос (10-20 капки в една точка), изсушете го над вентилатор, капнете реагента Salkowsky, Erlich или нинхидрин. Загрейте над котлона. Индоловите съединения с реактива на Салковски дават сини, червени, пурпурни петна в зависимост от състава на индоловия продукт (ауксин индолоцетната киселина дава червено петно). Реактивът на Ерлих дава пурпурен цвят с индолови производни. Нинхидриновият реагент е реакция за аминокиселината триптофан (прекурсорът на индол ауксините). При нагряване - синьо оцветяване.

b) Извадете парче месо или риба от почвата заедно с пръстта, прилежаща към парчето, поставете в чаша, налейте малко вода, смачкайте със стъклена пръчка, разклатете, филтрирайте. Определете амоняка, сероводорода, индоловите вещества във филтрата, като използвате горните методи. Подобни процеси се случват в почвата, когато мъртвите животни гният.

в) Полуразложените стъбла на зелената маса на лупина се отстраняват от почвата, почистват се от пръстта и се смилат с малко вода. Филтрирайте 1-2 ml от разтвора и направете тест за амониев азот, отделен при минерализацията на растителните белтъци (с реактив на Неслер). Подобни процеси протичат в почвата при разораване на зелено торене или органични остатъци под формата на тор, торф, сапропел и др.

Определете наличието на сероводород, индолови вещества, триптофан.

г) Поставете върху предметно стъкло капка културална течност от епруветка, в която е разложен животински протеин, и я разгледайте под микроскоп при увеличение 600. Открити са множество микроорганизми, които причиняват разлагането на органични вещества. Често те се движат енергично и като червей извиват.

Въведение. 3

2 Изисквания за безопасност. четири

3 Експериментална част. четири

Работа № 1. Определяне на образуването на органична материя в листата на растенията по време на фотосинтеза (по съдържание на въглерод) 4

Работа № 2. Определяне на натрупването на органична материя в растителната биомаса и в почвата. осем

Работа № 3. Определяне на консумацията на органична материя от растенията по време на дишане 11

Работа № 4. Разлагане на органични вещества във вода и почва с определяне на някои крайни продукти. четиринадесет

резюме на други презентации

"Култура на клетки и тъкани на растения" - Функции на хормоните в калусогенезата. Фактори, влияещи върху синтеза. диференцирани клетки. Видове клетъчни и тъканни култури. генетична хетерогенност. Растителни клетъчни култури. Дедиференциация. Характеризиране на калусните клетки. Исторически аспекти. Образуване на коронни жлъчки. Култура от единични клетки. Причини за асинхронност. Синтез на вторични метаболити. диференциация на калусните тъкани. физически фактори.

"Листа на растенията" - Дръжкови листа. Какъв е ръбът на листното острие? Листът също е орган на дишане, изпарение и гутация (отделяне на водни капки) на растението. Какъв тип вентилация? Сложни листа. Опишете листа. Листата са разположени от двете страни на дръжката на известно разстояние един от друг. сесилни листа. Ръбът на листното острие. Троичен. Отсреща. Мутовчато. Вени. Прости листа. Лист - в ботаниката, външният орган на растението, чиято основна функция е фотосинтезата.

"Класификация на плодовете" - Tykvin. померан. Класификация на плодовете. Органи на цъфтящи растения. Сравнете. Бери. Ябълка. Сочни плодове. Намерете екстрата. Поликостянка. Затвърдяване на изучения материал. костилка. Перикарп. репродуктивни органи. Плодове, тяхната класификация.

„Плодове и семена” – Под. Не позволявайте на душата ви да бъде мързелива. Лабораторна работа. Тиквин. зърно. знание. костилка. Трансфер. Дърво на знанието. Въпроси за консолидация. Намазване по нанасяне. Разпръсква се с вода. Знаци за семена. Безплодие. Невзрачно цвете. Трансфер върху външните корици. Образование на плода. Кутия. Групова работа. Поликостянка. Плодът. Разпространява се от вятъра. Защо семената се разпространяват?

"Ескейп структура" - Грудка. Видове бъбреци. Образува се от пъпки в основата на стъблото. Външната структура на бягството. органични вещества. Вътрешна структура. Развитие на бягство от бъбрека. Междувъзлията са ясно изразени. Бягството. Корен грудка. Растеж на стъблото. Стъбло. Бягство от модификации. Ескейп разнообразие. Корм. Транспорт на вещества по стеблото. Коренище. Крушка. Разклоняване. Луковица и грудка. Везни. пъпка

"Задания по структурата на растенията" - Разположението на проводимите снопове. Разгледайте снимката и отговорете на въпросите. хоризонтален транспорт. Подземни модификации на издънки. Структурата на бъбреците. Разположение на леторастите в пространството. растителни тъкани. Разклонени издънки. Структурата на растежния конус. Външна структура на корена. братене. Коренни модификации. Разгледайте чертежа. Дидактика за интерактивна дъска по биология. Подреждане на листа.