PREDAVANJE 9

Formiranje i razgradnja organskih supstanci.

(fotosinteza, disanje, transpiracija)

Razmotrimo detaljnije procese akumulacije sunčeve energije tokom formiranja organskih supstanci i njenog rasipanja tokom uništavanja ovih supstanci. Život na Zemlji ovisi o protoku energije koja nastaje kao rezultat termonuklearnih reakcija koje se odvijaju u utrobi Sunca. Biljne ćelije (i neke bakterije) pretvaraju oko 1% sunčeve energije koja stigne do Zemlje hemijsku energiju sintetizovanih ugljenih hidrata.

Formiranje organskih supstanci na svjetlu nazvana fotosinteza (grč. svetlost, veza) Fotosinteza je akumulacija dela sunčeve energije pretvaranjem njene potencijalne energije hemijske veze Organske materije.

fotosinteza- neophodna veza između žive i nežive prirode. Bez priliva energije sa Sunca, život na našoj planeti, prema drugom zakonu termodinamike, zauvijek bi prestao. Relativno nedavno (kraj 18. veka) otkriveno je da je u organskim supstancama koje nastaju tokom fotosinteze odnos ugljika, vodika i kiseonika takav da na 1 atom ugljika dolazi, takoreći, 1 molekul vode ( otuda i naziv šećera – ugljenih hidrata). Vjerovalo se da ugljikohidrati nastaju iz ugljika i vode, a kisik se oslobađa iz CO 2 . Kasnije je engleski liječnik Cornelius van Niel, proučavajući fotosintetizirajuće bakterije, pokazao da kao rezultat fotosinteze, sumporne bakterije oslobađaju sumpor, a ne kisik:

On je predložio da se tokom fotosinteze ne razgrađuje CO2, već voda, i predložio je sljedeću jednačinu ukupne fotosinteze:

Za alge i zelene biljke, H 2 A je voda (H 2 O). Za ljubičaste sumporne bakterije, H 2 A je vodonik sulfid. Za druge bakterije, to može biti slobodni vodik ili druga supstanca koja se može oksidirati.

Ova ideja je 30-ih godina 20. stoljeća potvrđena eksperimentalno korištenjem teškog izotopa kisika (18 O).

Za alge i zelene biljke, ukupna jednadžba fotosinteze počela se pisati na sljedeći način:

Ugljikohidrati koje sintetiziraju biljke (glukoza, saharoza, škrob, itd.) glavni su izvor energije za većinu heterotrofnih organizama koji naseljavaju našu planetu. Razgradnja organske materije nastaje u procesu metabolizma (gr. promjena) u živim stanicama.

Metabolizam je skup biohemijskih reakcija i energetskih transformacija u živim ćelijama, praćenih razmjenom supstanci između organizma i okoline.

Zbir reakcija koje dovode do razgradnje ili degradacije molekula i oslobađanja energije naziva se katabolizam i dovodi do stvaranja novih molekula - anabolizam.

Energetske transformacije u živim ćelijama provode se prijenosom elektrona s jednog nivoa na drugi ili s jednog atoma ili molekula na drugi. Energija ugljikohidrata oslobađa se u metaboličkim procesima tokom disanja organizama.

Disanje je proces kojim se energija oslobođena razgradnjom ugljikohidrata prenosi na univerzalnu molekulu adenozin trifosfata (ATP) koja nosi energiju, gdje se pohranjuje u obliku visokoenergetskih fosfatnih veza.

Tako, na primjer, prilikom razgradnje 1 mola glukoze oslobađa se 686 kcal slobodne energije (1 kcal = 4,18t10 J). Kada bi se ova energija brzo oslobodila, tada bi se većina raspršila u obliku topline. To ne bi koristilo ćeliji, ali bi dovelo do fatalnog povećanja temperature za nju. Ali u živim sistemima postoje složeni mehanizmi koji regulišu brojne hemijske reakcije na takav način da se energija skladišti u hemijskim vezama, a zatim se može postepeno oslobađati po potrebi. Kod sisara, ptica i nekih drugih kičmenjaka toplina koja se oslobađa pri disanju se pohranjuje, pa je njihova tjelesna temperatura viša od temperature okoline. Kod biljaka je brzina disanja niska, tako da oslobođena toplota obično ne utiče na temperaturu biljaka. Disanje se može dogoditi i u aerobnim (u prisustvu kiseonika) i anaerobnim (bez kiseonika) uslovima.

Aerobno disanje- proces obrnut od fotosinteze, tj. sintetizirana organska tvar (C 6 H 12 O 6) se ponovo razgrađuje stvaranjem CO 2 i H 2 O uz oslobađanje potencijalne energije Q znoja akumulirane u ovoj tvari:

Međutim, u nedostatku kisika, proces možda neće ići do kraja. Kao rezultat takvog nepotpunog disanja nastaju organske tvari koje još uvijek sadrže određenu količinu energije, koju kasnije mogu koristiti drugi organizmi u drugim vrstama disanja.

Anaerobno disanje odvija se bez učešća gasovitog kiseonika. Akceptor elektrona nije kisik, već druga supstanca, na primjer sirćetna kiselina:

rezerva energije q 1 i može se koristiti kao gorivo ili spontano oksidirati i zapaliti se u prirodi prema reakciji:

Disanje bez kiseonika je osnova života mnogih saprotrofi(bakterije, kvasac, plesni, protozoe), ali se mogu naći i u tkivima viših životinja.

Fermentacija- ovo je anaerobno disanje, u kojem sama organska tvar služi kao akceptor elektrona:

		a nastali alkohol takođe sadrži

određena količina energije q 2 koju mogu iskoristiti drugi organizmi:

Razgradnja može biti rezultat ne samo biotičkih, već i abiotičkih procesa. Na primjer, stepski i šumski požari vraćaju veliku količinu CO 2 i drugih plinova u atmosferu, a minerale u tlo. Oni su važan, a ponekad čak i neophodan proces u ekosistemima u kojima su fizički uslovi takvi da mikroorganizmi nemaju vremena da razgrađuju nastale organske ostatke. Ali konačnu razgradnju mrtvih biljaka i životinja provode uglavnom heterotrofni mikroorganizmi - razlagači, primjer koji su rasprostranjeni u otpadnim i prirodnim vodama saprofitne bakterije. Razgradnja organskih supstanci je rezultat dobijanja potrebnih hemijski elementi i energije u procesu transformacije hrane unutar ćelija njihovih tijela. Kada ovi procesi prestanu, svi biogeni elementi će biti vezani u mrtve ostatke i nastavak života će postati nemoguć. Kompleks razarača u biosferi sastoji se od ogromnog broja vrsta, koje, djelujući uzastopno, razgrađuju organske tvari u mineralne. Procesi stvaranja organskih supstanci i njihovog raspadanja nazivaju se procesi proizvodi(lat. stvaranje, proizvodnja) i uništenje(lat. uništenje). Proizvodno-destruktivna ravnoteža u biosferi u celini savremenim uslovima je pozitivan. To je zbog činjenice da se svi dijelovi mrtvih biljaka i životinja ne uništavaju istom brzinom. Masti, šećeri i proteini se razgrađuju prilično brzo, dok se drvo (vlakna, lignin), hitin i kosti razlažu vrlo sporo. Najstabilniji međuprodukt razgradnje organske tvari je humus. ( lat. tlo, humus), čija je dalja mineralizacija veoma spora. Sporo raspadanje humusa jedan je od razloga kašnjenja u uništavanju u odnosu na proizvodnju. Sa stanovišta hemije, huminske supstance su produkti kondenzacije (lat. - akumulacija, zbijanje) aromatičnih jedinjenja (fenola, benzena itd.) sa produktima razgradnje proteina i polisaharida. za njihovo cijepanje, očigledno, potrebni su posebni enzimi, kojih često nema u tlu i vodenim saprotrofima.

Dakle, razgradnja organskih ostataka je dug, višestepeni i složen proces koji kontroliše nekoliko važnih funkcija ekosistema: povratak nutrijenata u ciklus i energije u sistem; transformacija inertnih supstanci zemljine površine; stvaranje bezopasnih kompleksnih spojeva toksičnih tvari; održavanje sastava atmosfere neophodnog za život azoba. Za biosferu u cjelini od najveće je važnosti zaostajanje za procesima razgradnje organskih tvari od procesa njihove sinteze u zelenim biljkama. Upravo je to zaostajanje uzrokovalo nakupljanje fosilnih goriva u utrobi planete i kisika u atmosferi. Pozitivna ravnoteža proizvodno-destruktivnih procesa uspostavljena u biosferi osigurava život aerobnih organizama, uključujući i čovjeka.

Glavni obrasci potrošnje vode biljke.

transpiracija je proces isparavanja vode iz prizemnih dijelova biljaka.

Jedna od glavnih fizioloških funkcija svakog organizma je održavanje odgovarajućeg nivoa vode u tijelu. U procesu evolucije organizmi su razvili različite adaptacije za dobijanje i ekonomično korišćenje vode, kao i za doživljavanje sušnog perioda. Neke pustinjske životinje dobijaju vodu iz hrane, druge pravovremenom oksidacijom uskladištenih masti (na primjer, kamila, sposobna za biološka oksidacija od 100 g masti da se dobije 107 g metaboličke vode). Istovremeno, imaju minimalnu vodopropusnost vanjskog integumenta tijela, pretežno noćni način života itd. Kod periodične sušnosti karakterističan je pad u stanje mirovanja s minimalnom brzinom metabolizma.

Kopnene biljke dobijaju vodu uglavnom iz tla. Mala količina padavina, brza drenaža, intenzivno isparavanje ili kombinacija ovih faktora dovode do isušivanja, a višak vlage dovodi do zalijevanja i zalijevanja tla. Bilans vlage zavisi od razlike između količine padavina i količine vode koja je isparila sa površina biljaka i tla, kao i transpiracijom. Zauzvrat, procesi isparavanja direktno zavise od relativne vlažnosti atmosferskog zraka. Pri vlažnosti blizu 100% isparavanje praktički prestaje, a ako se temperatura dalje snizi, tada počinje obrnuti proces - kondenzacija (nastaje magla, rosa, pada mraz). vlažnost vazduha kao faktor životne sredine pri svojim ekstremnim vrijednostima (visoka i niska vlažnost), pojačava učinak (pogoršava) temperaturu na tijelo. Zasićenost zraka vodenom parom rijetko dostiže svoju maksimalnu vrijednost. Deficit vlažnosti - razlika između maksimalno mogućeg i stvarno postojećeg zasićenja na datoj temperaturi. Ovo je jedan od najvažnijih parametara okoliša, jer karakterizira dvije veličine odjednom: temperaturu i vlažnost. Što je veći deficit vlage, to je suvlje i toplije, i obrnuto. Režim padavina je najvažniji faktor koji određuje migraciju zagađujućih materija prirodno okruženje i isprati ih iz atmosfere.

Masa vode sadržana u živim organizmima procjenjuje se na 1,1 10 3 milijarde tona, odnosno manje nego što sadrže kanali svih svjetskih rijeka. Biocenoza biosfere, koja sadrži relativno malu količinu vode, ipak je intenzivno tjera kroz sebe. Ovo je posebno intenzivno u okeanu, gdje je voda i stanište i izvor hranljivih materija i gasova. Najveći dio biocenoze planete je proizvođači. U vodenim ekosistemima to su alge i fitoplankton, au kopnenim ekosistemima vegetacija. AT vodena sredina biljke kontinuirano filtriraju vodu kroz svoju površinu, a na kopnu izvlače vodu iz tla svojim korijenjem i uklanjaju (transpiriraju) prizemni dio. Dakle, za sintezu jednog grama biomase, više biljke moraju ispariti oko 100 g vode.

Najmoćniji sistemi transpiracije na kopnu su šume, koje su sposobne da kroz sebe pumpaju čitavu masu vode u hidrosferi za 50 hiljada godina; istovremeno, okeanski plankton filtrira svu okeansku vodu za godinu dana, a morske organizme sve zajedno - za samo šest mjeseci.

U biosferi djeluje složeni filter fotosinteze, pri čemu se voda razgrađuje i zajedno sa ugljičnim dioksidom koristi se u sintezi organskih spojeva neophodnih za izgradnju ćelija organizama. Fotosintetski živi organizmi mogu razgraditi cijelu masu vode u hidrosferi za oko 5-6 miliona godina, dok drugi organizmi vraćaju izgubljenu vodu iz umiruće organske mase u otprilike istom periodu.

Dakle, biosfera se, unatoč zanemarivoj količini vode koja se u njoj nalazi, pokazala kao najmoćniji i najsloženiji filter hidrosfere na Zemlji.

Kaskada bioloških filtera propušta kroz sebe masu vode jednaku masi cijele hidrosfere u periodu od šest mjeseci do miliona godina. Stoga se može tvrditi da hidrosfera je proizvod živih organizama, okruženje koje su sami sebi stvorili. Akademik V. I. Vernadsky je to izrazio tezom: Organizam se bavi okruženjem na koje je ne samo prilagođen, već mu je i prilagođen.

Razvoj ekosistema.

Promatranja u prirodi pokazuju da napuštena polja ili spaljene šume postepeno osvajaju višegodišnje divlje trave, zatim grmlje i na kraju drveće. Razvoj ekosistema tokom vremena poznat je u ekologiji pod nazivom ekološke sukcesije (lat. sukcesija, sekvenca).

Ekološka sukcesija je uzastopna promjena biocenoza koje sukcesivno nastaju na istoj teritoriji pod uticajem prirodnih ili antropogenih faktora.

Neke zajednice ostaju stabilne dugi niz godina, druge se brzo mijenjaju. Promjene se dešavaju u svim ekosistemima prirodno ili umjetno. Prirodna promjena je prirodna i pokreće je sama zajednica. Ako su sukcesijske promjene određene uglavnom unutrašnjim interakcijama, onda je ovo autogena, tj. samogenerirajuće sukcesije. Ako su promjene uzrokovane vanjskim silama na ulazu ekosistema (oluja, požar, ljudski utjecaj), onda se takve sukcesije nazivaju alogenski tj. generisan izvana. Na primjer, krčenje šuma se brzo ponovo naseljava okolnim drvećem; livada se može zamijeniti šumom. Slične pojave se dešavaju u jezerima, na stenovitim padinama, golim peščarima, na ulicama napuštenih sela itd. Procesi sukcesije se kontinuirano odvijaju širom planete.

Uzastopne zajednice koje zamjenjuju jedna drugu u datom prostoru nazivaju se serije ili faze.

Zove se sukcesija koja počinje u prethodno nezauzetom području primarni. Na primjer, naseljavanje lišajeva na kamenju: pod utjecajem izlučevina lišajeva, kameni supstrat se postepeno pretvara u neku vrstu tla, gdje se talože voćni lišajevi, zelene trave, žbunje itd.

Ako se zajednica razvije na mjestu već postojeće, onda pričaju o tome sekundarno sukcesije. Na primjer, promjene koje nastaju nakon čupanja ili sječe šuma, izgradnje ribnjaka ili akumulacije, itd.

Stope sukcesije variraju. U istorijskom aspektu, promena faune i flore tokom geoloških perioda nije ništa drugo do ekološka sukcesija. Oni su usko povezani sa geološkim i klimatska promjena i evolucija vrsta. Takve promjene se dešavaju vrlo sporo. Primarne sukcesije traju stotine ili hiljade godina. Sekundarni teče brže. Sukcesija počinje sa neuravnoteženom zajednicom, u kojoj je proizvodnja (P) organske materije ili veća ili manja od brzine disanja (D), a zajednica teži stanju u kojem je P = D. Sukcesija koja počinje u P > D se zove autotrofna, a za P<Д - heterotrofna. P/D odnos je funkcionalni pokazatelj zrelosti ekosistema.

Kod P > D, biomasa zajednice (B) i omjer biomase i proizvodnje B/P postepeno se povećavaju, odnosno povećava se veličina organizama. Povećanje se nastavlja sve dok se sistem ne stabilizuje. Stanje stabiliziranog ekosistema naziva se menopauza(gr. stepenište, zrela faza).

Autotrofna sukcesija- pojava raširena u prirodi koja počinje u nenaseljenom okruženju: formiranje šume na napuštenim zemljištima ili obnova života nakon vulkanskih erupcija i drugih prirodnih katastrofa. Karakterizira ga duga dominacija autotrofnih organizama.

heterotrofna sukcesija karakterizira prevladavanje bakterija i javlja se kada je okolina prezasićena organskom tvari. Na primjer, u rijeci zagađenoj kanalizacija sa visokim sadržajem organske materije, ili u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. U heterotrofnim sukcesijama, rezerve energije mogu postepeno nestati. Zbog nedostatka autotrofnog procesa, menopauza možda neće nastupiti; zatim, nakon što se rezerve energije iscrpe, ekosistem može nestati (drvo koje se urušava).

U klimaks sistemima formira se složena mreža odnosa koja održava svoje stabilno stanje. Teoretski, takvo stanje treba biti konstantno u vremenu i postojati sve dok ga ne naruše jake vanjske perturbacije. Što više P/D odnos odstupa od 1, ekosistem je manje zreo i manje stabilan. U zajednicama na vrhuncu, ovaj omjer se približava 1.

Trendovi promjena glavnih karakteristika ekosistema. Kod autogenih sukcesija uočava se redovna promjena glavnih karakteristika ekoloških sistema (tabela 2.2).

Sukcesije su povezane s funkcionalnim pomakom energije prema povećanim troškovima disanja kako se organska tvar i biomasa akumuliraju. Ukupna strategija razvoja ekosistema je povećanje efikasnosti korišćenja energije i nutrijenata, postizanje maksimalne raznovrsnosti vrsta i usložnjavanje strukture sistema.

Sukcesija je usmjereni predvidljivi razvoj ekosistema sve dok se ne uspostavi ravnoteža između biotičke zajednice - biocenoze i abiotičke sredine - biotopa.

U procesu sukcesije populacije organizama, funkcionalni odnosi između njih redovito i reverzibilno zamjenjuju jedni druge. Uprkos činjenici da ekosistem nije „superorganizam“, postoje mnoge paralele između razvoja ekosistema, populacije, organizma i zajednice ljudi.

Evolucija ekosistemi, za razliku od sukcesije, je dug proces istorijski razvoj. Evolucija ekosistema je istorija razvoja života na Zemlji od nastanka biosfere do danas. U srcu evolucije je prirodna selekcija na nivou vrste ili niže. Evolucija ekosistema se u određenoj mjeri ponavlja u njihovom sukcesivnom razvoju. Evolucijski procesi su nepovratni i neciklični. Ako uporedimo sastav i strukturu ekosistema u ranim i kasnim geološkim epohama, onda se uočava trend povećanja raznolikosti vrsta, stepena zatvorenosti biogeohemijskih ciklusa, ujednačenosti distribucije i očuvanja resursa unutar sistema, komplikacije. strukture zajednica i želje za uravnoteženom državom, u kojoj se tempo evolucije usporava. U takvom sistemu evolucija nailazi na mnoge prepreke, jer zajednica je gusto popunjena i veze između organizama i populacija su jake. Istovremeno, šanse za prodor u takav sistem izvana su vrlo male, a njegova evolucija je donekle retardirana.

Biomes. Fizičko-hemijski i klimatski uslovi u različitim dijelovima biosfere su različiti. Klimatski određene velike zbirke ekosistema nazivaju se biomi ili formacije. Biom je makrosistem ili kolekcija ekosistema koji su blisko povezani klimatskim uslovima, tokovi energije, cirkulacija tvari, migracija organizama i vrsta vegetacije. Svaki biom uključuje niz manjih, međusobno povezanih ekosistema.

Biomi su podijeljeni u tri glavne grupe prema njihovom staništu: kopneni, morski i slatkovodni. Njihovo formiranje zavisi od makroklime, a za slatke vode - od geografska širina teren. Važni faktori su:

cirkulacija vazduha,

distribucija sunčeve svetlosti

sezonska klima,

visina i orijentacija planina,

hidrodinamika vodnih sistema.

Zemaljski biomi uglavnom su određene vegetacijom, koja usko ovisi o klimi i čini glavnu biomasu. Jasne granice između bioma su rijetke. Češće su zamućene i predstavljaju široke prelazne zone. Na granici dva ekosistema, na primjer, na rubu šume, istovremeno se nalaze predstavnici šumskih i livadskih vrsta. Kontrast okoline, a samim tim i veliko obilje ekoloških mogućnosti, dovodi do „kondenzacije života“, tzv. pravilo efekta ivice ili ekotonsko pravilo(od gr. kuća i komunikacija) . Najbogatiji biom na planeti je zimzelena tropska prašuma.

Morski biomi manje ovisni o klimi od kopnenih. Nastaju ovisno o dubini rezervoara i vertikalnom smještaju organizama. Od najveće važnosti je činjenica da je fotosinteza moguća samo u površinskim horizontima vode. Obalna oceanska plitka voda, ograničena s jedne strane obalom, a s druge grebenom kontinentalne padine (do 600 m), naziva se kontinentalnom. polica(engleski puk). Površina polica je oko 8% ukupne površine svjetskih okeana.

U prostoru polica se nalazi primorska zona(lat. primorski). Male dubine, blizina kontinenata, oseke i tokovi određuju njeno bogatstvo nutrijentima, visoku produktivnost i raznovrsnost organizama. Ovdje se proizvodi oko 80% ukupne biomase oceana i koncentriran je svjetski oceanski ribolov. Od donjeg ruba police iznad kontinentalne padine do dubine od 2 - 3 hiljade metara proteže se batijalnu zonu(gr. dubok). Površina ove zone je nešto više od 15% ukupne površine okeana. U poređenju sa primorjem, fauna i flora batijala su znatno siromašnije; ukupna biomasa ne prelazi 10% biomase svjetskih okeana. Od podnožja kontinentalne padine do dubine od 6 - 7 hiljada m, postoji ponorska zona ( gr. ponor) okeana. Pokriva površinu od više od 75% okeanskog dna. Ponor karakterizira nedostatak sunčeve svjetlosti na dnu, niska pokretljivost vodenih masa, ograničeni nutrijenti, siromašna fauna, niska raznolikost vrsta i biomasa. U području ponora postoje duboke depresije - do 11 hiljada m, čija je površina oko 2% ukupne površine dna okeana.

svježe kopnene vode, obično plitko. Brzina cirkulacije vode postaje vodeći faktor u ovim ekosistemima. Na osnovu toga se razlikuje lotic(lat. flushing) tekuće vode (rijeke, potoci) i traka(lat, polako, mirno) stajaća voda(jezera, bare, lokve).

Veliki biomi globus su stabilne.

Formiranje organske tvari i na kopnu i u oceanu počinje djelovanjem sunčeve svjetlosti na hlorofil zelenih biljaka. Od svakog miliona fotona koji stignu do geografskog omotača, ne više od 100 odlazi u proizvodnju hrane. Od toga, 60 ih konzumiraju kopnene biljke, a 40 okeanski fitoplankton. Ovaj dio svjetlosti obezbjeđuje planetu organskom materijom.

Fotosinteza se odvija u rasponu topline od 3 do 35°C. U savremenim klimatskim uslovima, vegetacija zauzima 133,4 miliona km 2 na kopnu. Ostatak područja otpada na glečere, rezervoare, zgrade i kamenite površine.

U sadašnjoj fazi razvoja Zemlje, kontinentalni i okeanski dijelovi biosfere se razlikuju. Gotovo da nema viših biljaka u okeanu. Područje litorala, na kojem rastu biljke pričvršćene za dno, iznosi samo 2% ukupne površine okeanskog dna. Osnova života u okeanu su mikroskopske fitoplanktonske alge i mikroskopski zooplankton biljojedi. Obje su izuzetno rasute u vodi, koncentracija života je stotine hiljada puta manja nego na kopnu. Prethodne precijenjene biomase oceana su revidirane. Prema novim procjenama, ukupne mase je 525 puta manja nego na kopnu. Prema V. G. Bogorovu (1969) i A. M. Ryabčikovu (1972), godišnja produktivnost biomase na Zemlji iznosi 177 milijardi tona suhe tvari, od čega 122 milijarde tona potiče od kopnene vegetacije i 55 milijardi tona od morskog fitoplanktona. Iako je volumen biomase u moru mnogo manji nego na kopnu, njegova produktivnost je 328 puta veća (A. M. Ryabchikov) nego na kopnu, to je zbog brze promjene generacija algi.

Biomasa zemljišta sastoji se od fitomase, zoomase, uključujući i insekte, i biomase bakterija i gljiva. Ukupna masa organizama u tlu dostiže oko 1-10 9 tona, a u sastavu zoomase glavni udio (do 99%) otpada na organizme beskičmenjaka.
U cjelini, supstanca biljaka, uglavnom drvenasta, apsolutno dominira u biomasi zemljišta: fotomasa čini 97-98%, a zoomasa 1-3% mase (Kovda, 1971).
Iako masa žive materije nije velika u poređenju sa zapreminom lito-, hidro-, pa čak i atmosfere, njena uloga u prirodi je neuporedivo veća od njene specifične težine. Na primjer, na 1 hektaru koji zauzimaju biljke, površina njihovog lišća može doseći 80 hektara, možete poslovati direktno, a površina zrna klorofila, odnosno aktivno radne površine, stotine je puta veća. Površina zrna hlorofila svih zelenih biljaka na Zemlji približno je jednaka površini Jupitera.

Još jednom naglašavamo da je fotosinteza veoma savršena forma akumulacija energije, čija se količina izražava brojem 12,6-10 21 J (3-1021 cal). Ova energija godišnje proizvodi oko 5,8-10 11 tona organske materije na Zemlji, uključujući 3,1 ∙ 10 10 tona na kopnu. Od ovog broja na šume otpada 2,04-10 10, stepe, močvare i livade 0,38-10 10, pustinje 0,1 ∙ 10 10 i kultivisanu vegetaciju 0,58-10 10 t (Kovla, 1971).

1 g zemlje u pamučnom polju sadrži 50-100 hiljada mikroorganizama, što je nekoliko tona po hektaru (Kovda, 1969). Neka tla sadrže i do 10 milijardi po hektaru. okrugli crvi, do 3 miliona glista i 20 miliona insekata.

7. razred.

Lekcija______

Tema: Formiranje organske materije u biljci.

Svrha lekcije : formirati ideje učenika o nastanku organskih materija u biljci.

Zadaci:

oobrazovni : ponoviće znanja učenika o vanjskoj građi lista, sorti listova. Otkriti pojam "hlorofil", "fotosinteza", "ishrana biljaka", upoznati učenike sa procesom nastajanja organskih materija i uslovima za njihovo stvaranje,sa značenjem lista za biljke,važnost zelenih biljaka za život na Zemlji.

korektivno - razvoj: razvoj koherentnog govora, obogaćivanje rječnika novim pojmovima, razvoj mentalnih operacija (sposobnost poređenja, generalizacije, izvođenja zaključaka,uspostaviti uzročno-posledične veze); - edukativni: negovati poštovanje prema prirodi,pomoći djeci da razviju osjećaj odgovornosti za stanje životne sredine.

Vrsta lekcije - kombinovano.

Oblik organizacije: cool lekcija.

Oprema : kompjuter, prezentacija na temu „Formiranje organskih supstanci“, laserska oprema za demonstriranje eksperimenata, zadaci za individualnu verifikaciju, kartice sa edukativnim materijalom i zadacima, testni materijali, herbarijum, udžbenik biologije 7. razred.

1. Organizacioni momenat.

Provjera spremnosti učenika za čas. Psihološko raspoloženje.

Mobilizirajući početak.

Iz bubrega se pojavljuju

cvjetati u proljeće,

šuštati ljeti,

U jesen lete.

2. Provjera domaćeg zadatka. „Spoljna struktura lista. Raznolikost listova.

a). Prednja anketa:

Šta je list?

Iz kog organa embriona se razvija?

Koja je vanjska struktura lista?

Kako se može pričvrstiti list?

Koje vrste venacije poznajete?

Kojim biljkama pripadaju lučno i paralelno žilanje?

Kojim biljkama pripada mrežasti žilac?

Kakav je značaj vena u biljnom životu?

Koji listovi se nazivaju jednostavni, a koji složeni?

b). Rad na karticama.

Kartica "Spoljna struktura lista, raznolikost listova"

1. Dopuni rečenice:

List je ________________________________________________________________

2. Od čega se sastoji list. _________________________________________

3. Odredite žile na listovima

4. Koji listovi se nazivaju jednostavnim?

5. Koji listovi se nazivaju složeni?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Povežite se strelicama:

jednostavni listovi složeni listovi

in). Herbarijski rad. Samostalan rad

Sada morate završiti zadatak. Pregledajte lišće biljaka, proučite izgled i oblik lista, odredite vrstu venacije. Zapišite prikupljene podatke u tabelu.

naziv biljke

Oblik lista

Jednostavna ili složena

Vrsta venacije

Klasa

Breza

Rose

Đurđevak

Plantain

Nastavnik zajedno sa učenicima provjerava urađen zadatak.

3. Aktuelizacija znanja o temi časa.

Korijeni daju biljkama samo vodu i mineralne soli, ali biljkama je potrebna i organska tvar za normalan rast i razvoj. Odakle dolaze ove tvari u biljci? Mnogi naučnici su pokušali da razotkriju ovu misteriju divljih životinja.Na početkuXVIin. Nizozemski prirodnjak Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio eksperimentirati. U saksiju je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Zemlju je pokrio u loncu da na nju ne dođe prašina. Zalijevao sam granu samo kišnicom, koja nije sadržavala hranljive materije. Nakon 5 godina, izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njena težina se za 5 godina povećala za 65 kg. Masa zemlje u loncu se smanjila za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske materije Mnogi naučnici su pokušali da razotkriju ovu misteriju divljih životinja. Na početkuXVIin. Nizozemski prirodnjak Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio eksperimentirati. U saksiju je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Zemlju je pokrio u loncu da na nju ne dođe prašina. Zalijevao sam granu samo kišnicom, koja nije sadržavala hranljive materije. Nakon 5 godina, izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njena težina se za 5 godina povećala za 65 kg. Masa zemlje u loncu se smanjila za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske materije?

Odgovori učenika na osnovu znanja i životnog iskustva.

( Biljke su sposobne stvarati vlastitu organsku materiju.

4. Komunikacija teme i svrhe lekcije.

Tema: Formiranje organskih materija u biljkama Saznaćete koji su uslovi potrebni za stvaranje organskih materija i značaj ovog procesa za život na zemlji.

5. Radite na temi lekcije.

Priča nastavnika, prezentacija, demonstracija eksperimenata.

1. Od čega se sastoje biljke?

Biljke se sastoje od organskih i neorganskih materija.

neorganske supstance, kao što se sjećate iz 6. razreda, ovo je voda, mineralne soli.

A organske tvari koje čine biljke uključuju šećer (osjetite ga kada jedete grožđe), vitamine (kojih posebno ima u limunu, ribizli, itd.), biljne proteine ​​(u grahu, grašku itd.)

biljni sastav

organska materija

neorganske supstance

Šećer

debeo

vode

Minerali

Škrob

vitamini

vjeverice

Dovršite popunjavanje šeme u svesci na osnovu rezultata eksperimenata.

Demonstracija eksperimenata:

Iskustvo 1. Detekcija masti na primjeru suncokreta.

1. Ogulite nekoliko sjemenki suncokreta.

2. Stavite sjeme na upijajući papir.

3. Pritisnite sjeme i uklonite zgnječeno sjeme.

Šta vidiš? Na papiru za upijanje bila je masna mrlja.

Zaključak: znači da u sjemenkama suncokreta ima masti.

Iskustvo 2. "Detekcija škroba."

1. Uzmite krompir i prepolovite ga.

2. Uzmite pipetu i jod. Kapnite 2-3 kapi joda na rez krompira.

Šta vidiš? Na rezu krompira videćete plavu mrlju.

Zaključak: znači da krompir ima skrob.

Ali ipak, odakle sve te tvari dolaze u biljkama? Da li biljka uzima vodu i mineralne soli iz tla? Odakle dolazi organska materija?

2. Formiranje organskih tvari u biljkama

Na ovo pitanje je odgovorio ruski naučnik Kliment Arkadjevič Temirjazev.

Otkrio je da se organske tvari formiraju u listovima.

Listovi nisu samo dio izdanaka, već su i osebujni, jedinstveni

laboratorije u kojima nastaju organske tvari: šećer i škrob. Ovo

proces je možda najznačajniji proces koji se dešava na našoj

planeta. Zahvaljujući njemu, sav život na Zemlji postoji.

Zamislite zeleni list biljke. (slajd)

List je zelene boje. To je zbog činjenice da list sadrži zelenu tvar - hlorofil.

rad na vokabularu. Rad sa biološkim rječnikom str.221.

Na tabli je postavljena kartica sa natpisom "Hlorofil".

Hlorofil - zelena tvar biljaka, koja se nalazi u posebnim tijelima - hloroplastima.

Oni formiraju organsku materiju.Ali za nastanak organskih tvari potrebni su određeni uvjeti.

3. Uslovi za stvaranje organskih materija u biljkama.

Prije svega, potreban vam je hlorofil. Klorofil će djelovati ako svjetlost padne na list. Osvijetljeni list uzima ugljični dioksid iz zraka. Voda u listu dolazi iz korena. I ceo ovaj proces se odvija u prisustvu toplote.

Rječnik rad "Fotosinteza"

Tvorba organskih tvari u prisustvu svjetlosti uz pomoć hlorofila naziva sefotosinteza.

fotosinteza - / foto svjetlo, sinteza - obrazovanje /.

Pisanje u svesku

Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama

1 prisustvo hlorofila.

2 svjetlo.

3. ugljični dioksid.

4 toplo.

5 vode.

Kada su svi ovi uslovi - hlorofil, svetlost, ugljen-dioksid, toplota, voda - prisutni, u listu se formira šećer. Djelomično već u listu, šećer se pretvara u škrob.Formiranje škroba u listovima je ishrana biljaka.

Prikaz prezentacije "Formiranje škroba u listovima biljaka na svjetlu"

1. Biljka geranija je stavljena u tamni ormar na 3 dana, tako da je došlo do odliva hranjivih tvari iz listova,

2. Zatim je biljka stavljena na svjetlo 8 sati,

3. Uklonili smo list biljke i stavili ga prvo u vrelu vodu (u ovom slučaju je došlo do urušavanja pokrovnog i glavnog tkiva lista), list je postao mekši, pa smo ga stavili u ključao alkohol.(Istovremeno , list je izgubio boju, a alkohol je postao svijetlo zelen od hlorofila).

4. Zatim je promijenjeni list tretiran slabom otopinom joda

5. Rezultat: pojava plave boje kada se list tretira jodom.

Zaključak: Zaista, skrob se formirao u listovima.

Zapamtite, za razliku od drugih živih organizama, biljke ne upijaju organske tvari, one ih same sintetiziraju.

U procesu stvaranja organske tvari, biljke oslobađaju kisik.

U 18. veku 1771. engleski hemičarJoseph Priestleyuradio sledeći eksperiment: stavio je dva miša ispod staklene tegle, ali je stavio sobnu biljku ispod jedne tegle. Pogledajte sliku i recite šta se desilo sa mišem gde nije bilo sobne biljke. Miš je mrtav.

Da, nažalost miš je uginuo. Razmislite kako možete objasniti činjenicu da je miš ispod druge kapice, gdje je postavljena sobna biljka, ostao živ?

Sjetite se koji od sljedećih plinova je neophodan da bi živa bića mogla disati? Kiseonik.

U redu. Tako smo odgovorili na pitanje zašto je miš ostao živ. Sobna biljka je ispuštala kiseonik, a miš ga je koristio za disanje.

Organske supstance koje nastaju tokom fotosinteze potrebne su za ishranu svih delova biljke, od korena do cvetova i plodova. Što više solarne energije i ugljen-dioksidće primiti biljku, to će više organske tvari formirati. Tako se biljka hrani, raste i dobija na težini.

Zaista, biljke stvaraju organske tvari za svoje potrebe, ali također obezbjeđuju hranu za druge žive organizme, obezbjeđuju svim živim bićima kisik za disanje. Vegetacijski pokrivač zemlje naziva se "zelena pluća planete". A da li će biti zdravi zavisi od tebe i mene, od toga koliko ćemo mudro raspolagati bogatstvom koje nam je dato.

PHYSMINUTKA

GIMNASTIKA ZA OČI

Ljudi, slušajte riječi K.A. Timiryazev „Dajte najboljem kuvaru onoliko svežeg vazduha koliko želite, sunčeve svetlosti koliko želite i celu reku čista voda i zamolite ga da od svega toga pripremi šećer, skrob, masti i žitarice - pomisliće da mu se smejete.

Ali ono što se čovjeku čini apsolutno fantastičnim postiže se nesmetano u zelenom lišću.

Kako razumete ovaj izraz?

6. Primarna konsolidacija i korekcija znanja.

Koji gas apsorbuje zeleno lišće biljaka? Carbonic.

Koja tvar ulazi u lišće kroz žile stabljike? Voda.

Šta je osnovni uslov? Sunce.

Koji plin emituje zeleno lišće biljaka? Kiseonik.

Koje složene tvari se formiraju u listovima. organska materija

Dajte ime ovom procesu. fotosinteza.

Kako se zove supstanca u kojoj se odvija fotosinteza? Hlorofil.

Nacrtajte i zapišite shemu fotosinteze

UGLJENI DIOKSID + VODA = ORGANSKE SUPSTANCE + KISENIK

Fotosinteza je proces koji se odvija u zeleno lišće biljke na svjetlu , u kojem od ugljični dioksid i voda formirana organske materije i kiseonika.

7. Konsolidacija proučenog gradiva.

(promjenjivi zadatak)

1. Frontalni pregled

Ljudi, danas ste na lekciji naučili puno novih i zanimljivih stvari.

Odgovori na pitanja:

1. Koji proces se naziva fotosinteza?

2. Uz pomoć koje supstance se u listovima odvija proces fotosinteze?

3. Od kojih organskih materija nastaju zeleno lišće?

4. Koji se plin oslobađa iz zelenog lišća na svjetlu? Kakav je njen značaj za žive organizme?

5 . Koji su uslovi neophodni za proces fotosinteze?

2. Testiranje

"Formiranje organskih supstanci u listu".

Koji dio biljke proizvodi organsku materiju?

korijen;

list;

stabljika;

cvijet.

Koji su uslovi neophodni za stvaranje organskih materija u biljci?

hlorofil, svjetlost, toplina, ugljični dioksid, voda;

hlorofil, toplota;

ugljični dioksid, voda.

Koji gas oslobađa biljka prilikom stvaranja škroba?

nitrogen;

kiseonik;

ugljen-dioksid.

Kako biljka troši organsku materiju?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Kartica "Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama."

Dodatnopakao.

Pročitajte tekst pisma. Pronađite greške koje je napravio autor pisma?

Ispravite greške.

Zdravo, mladi Bio-glave! S poštovanjem, Aljoša Pereputkin. Ja sam veliki poznavalac

proces fotosinteze. Oh, znaš ga? Otosinteza se javlja u korijenu i lišću

samo noću, niko ne smeta. Tokom ovog procesa nastaje voda i troši se kiseonik. Mjesec šalje svoju energiju i organska jedinjenja se formiraju u ćelijama.

supstance: prvo skrob, a zatim šećer. Tokom fotosinteze, mnogi

energije, tako da se biljke ne plaše hladnoće zimi. Bez fotosinteze, ugušili bismo se, jer ne bi došlo do obogaćivanja atmosfere ugljičnim dioksidom.

Sumiranje lekcije

Tokom lekcije ste naučili kako biljke jedu i rastu, dokazano je da bez zelenog lista ne samo da biljka ne može živjeti, već ne bi bilo života na Zemlji, jer kisik zemljina atmosfera, koji sva živa bića dišu, nastala je u procesu fotosinteze. Veliki ruski botaničar K.A. Timiryazev nazvao je zeleni list velikom fabrikom života. Sirovina za to su ugljični dioksid i voda, motor je lagan. Zelene biljke, koje neprestano ispuštaju kiseonik, neće dozvoliti da čovečanstvo propadne. I moramo voditi računa o čistoći vazduha.

U roku bih voleo da završim poezijom

Fotosinteza se odvija tokom cijele godine.

I daje ljudima hranu i kiseonik.

Veoma važan proces je fotosinteza, prijatelji,

Ne možemo bez toga na Zemlji.

Voće, povrće, hleb, ugalj, sijeno, ogrevno drvo -

Fotosinteza je glavni u svemu tome.

Vazduh će biti čist, svež, kako im je lako da dišu!

I ozonski slojće nas zaštititi.

Zadaća

Federalna agencija za obrazovanje

Državna obrazovna ustanova

Novgorod Državni univerzitet njima. Jaroslav Mudri

Fakultet prirodnih nauka i prirodnih resursa

Katedra za hemiju i ekologiju

proizvodnja i potrošnja organskih tvari od strane biljaka

Zbirka smjernica

Velikiy Novgorod

Formiranje i potrošnja organskih tvari u biljkama: Zbirka smjernica za laboratorijski rad / Sastavio Kuzmina I. A. - Novgorodski državni univerzitet, Veliki Novgorod, 2007. - 12 str.

Smjernice su namijenjene studentima specijalnosti 020801.65 - "Ekologija" i svim studentima koji studiraju "Opšta ekologija".

Uvod

Za formiranje organskih tvari - osnove biljne biomase na Zemlji, potrebni su atmosferski ugljični dioksid i voda, kao i minerali tla. Uz pomoć svjetlosti određene valne dužine, ugljični dioksid se fiksira u biljkama tokom fotosinteze. Kao rezultat, kisik se oslobađa u atmosferu, koji nastaje tokom fotolize vode. Ovo je prva faza biohemijskog ciklusa ugljenika.

Količina energije pohranjene na Zemlji putem fotosinteze je ogromna. Svake godine, kao rezultat fotosinteze zelenih biljaka, formira se 100 milijardi tona organskih tvari koje sadrže oko 450-1015 kcal sunčeve energije pretvorene u energiju kemijskih veza. Ovi procesi su praćeni tako grandioznim pojavama kao što su asimilacija oko 170 milijardi tona ugljičnog dioksida od strane biljaka, fotohemijska razgradnja oko 130 milijardi tona vode, iz koje se oslobađa 115 milijardi tona slobodnog kisika.

Kiseonik je osnova života za sva živa bića koja ga koriste za oksidaciju raznih organskih jedinjenja u procesu disanja; ističe se u ovome CO2. Ovo je druga faza biohemijskog ciklusa ugljika koji je povezan sa funkcijom ugljičnog dioksida živih organizama. Istovremeno, oslobađanje kisika u prvoj fazi je otprilike za red veličine veće od njegove apsorpcije u drugoj, zbog čega se tijekom funkcioniranja zelenih biljaka kisik akumulira u atmosferi.

Energija vezana autotrofima u procesu fotosinteze potom se troši na vitalnu aktivnost različitih heterotrofa, uključujući i čovjeka, djelomično se pretvarajući u toplinsku energiju i pohranjuje se u niz komponenti koje čine biosferu (biljke i tlo). U biomima zemljišta, ugljenik tokom fotosinteze najjače je fiksiran šumama (-11 milijardi tona godišnje), zatim obradivim zemljištem (-4 milijarde tona), stepama (-1,1 milijardi tona), pustinjama (-0,2 milijarde tona). Ali većina ugljika veže Svjetski okean, koji zauzima oko 70% Zemljine površine (127 milijardi tona godišnje).

Nastale organske tvari autotrofa ulaze u prehrambene lance različitih heterotrofa i, prolazeći kroz njih, transformiraju se, gube masu i energiju (piramide mase, energija), a potonja se troši na vitalne procese svih organizama koji su dio hrane. lancima kao karikama, odlazi u svetski prostor u vidu toplotne energije.

Organska tvar različitih živih organizama nakon njihove smrti postaje vlasništvo (hrana) heterotrofnih mikroorganizama. Mikroorganizmi razgrađuju organsku materiju kroz proces ishrane, disanja i fermentacije. Kada se ugljikohidrati razgrađuju, nastaje ugljični dioksid koji se u atmosferu ispušta iz razložene organske tvari na tlu, kao i iz tla. Prilikom razgradnje proteina nastaje amonijak koji se djelimično oslobađa u atmosferu, a uglavnom popunjava zalihe dušika u tlu tokom procesa nitrifikacije.

Dio organske materije se ne razgrađuje, već formira "rezervni fond". U prapovijesnim vremenima tako su nastajali ugalj, gas, škriljac, a danas - treset i humus.

Svi navedeni procesi su najvažnije faze i faze biohemijskih ciklusa (ugljik, kiseonik, azot, fosfor, sumpor, itd.). Tako živa tvar u procesu svog metabolizma osigurava stabilnost postojanja biosfere određenim sastavom zraka, vode, tla, a bez ljudske intervencije ova homeostaza ekosistema „Zemlje“ bi se očuvala u nedogled.

2 Sigurnosni zahtjevi

Eksperimenti se izvode striktno u skladu sa metodološkim uputstvima. Prilikom izvođenja radova pridržavati se općih sigurnosnih propisa za hemijske laboratorije. U slučaju kontakta reagensa sa kožom ili odjećom, zahvaćeno područje se mora brzo isprati s puno vode.

3 Eksperimentalno

Rad br. 1. Određivanje formiranja organske materije u listovima biljaka tokom fotosinteze (prema sadržaju ugljenika)

Fotosinteza je glavni proces akumulacije materije i energije na Zemlji, kao rezultat toga CO2 i H2O nastaju organske supstance (u ovoj formuli - glukoza):

6CO2 + 6H2O + svjetlosna energija → S6N12O6+ 602t

Jedan od načina mjerenja intenziteta fotosinteze je određivanje formiranja organske tvari u biljkama prema sadržaju ugljika, što se uzima u obzir metodom mokrog sagorijevanja koju je za tla razvio F. Z. Borodulina i modificirao za drvenaste biljke.

U uzetom uzorku listova određuje se sadržaj ugljika, zatim se listovi drže 2-3 sata ili više na svjetlu i ponovo se utvrđuje sadržaj ugljika. Razlika između drugog i prvog određivanja, izražena po jedinici površine lista u jedinici vremena, ukazuje na količinu formirane organske tvari.

Tokom sagorevanja, ugljenik u listovima se oksidira sa 0,4 N rastvorom kalijum bihromata u sumpornoj kiselini. Reakcija se odvija prema sljedećoj jednadžbi:

2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O + 3SO2

Neiskorištena količina kalijevog dihromata određuje se povratnom titracijom s 0,2 N otopinom Mohrove soli:

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

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

Kao indikator koristi se bezbojna otopina difenilamina, koja, kada se oksidira, prelazi u difenilbenzidin ljubičastu. plavo-ljubičaste boje. Kalijev bihromat oksidira difenilamin i smjesa postaje crveno-braon boje. Kada se titrira Mohrovom soli, heksavalentni hrom se redukuje u trovalentni hrom. Kao rezultat, boja otopine postaje plava, a do kraja titracije - plavo-ljubičasta. Kada se krom titrira, naknadno dodavanje Mohrove soli uzrokuje prijelaz oksidiranog oblika indikatora u reduciran (bezbojan); pojavljuje se zelena boja, koju rastvoru daju trovalentni joni hroma. Jasan prijelaz iz plavo-ljubičaste u zelenu sprječavaju feri joni koji se pojavljuju tokom reakcije. Da bi završetak reakcije titracije bio jasniji, ona se izvodi u prisustvu fosforne kiseline, koja veže ione Fe3+ u bezbojni kompleksni ion 3- i štiti difenilamin od oksidacije.

Oprema, reagensi, materijali:

1) tikvice od 250 ml; 2) konusne tikvice od 100 ml otporne na toplotu; 3) mali stakleni lijevci koji se koriste kao refluks kondenzatori; 4) birete; 5) 0,4 N rastvor kalijum dihromata (u razblaženoj sumpornoj kiselini (1:1)); 6) 0,2 N rastvora Mohrove soli; 7) difenilamin; 8) 85% fosforne kiseline; 9) bušilica za pluto ili drugi uređaj za izbijanje diskova prečnika 1 cm; 10) merni cilindar; 11) vegetativne biljke sa simetričnom širokom i tankom listnom pločom (geranijum, fuksija, listovi drvenastih biljaka).

Napredak

List vegetativne biljke podijeljen je na dvije polovice duž glavne žile i na jednoj od njih su bušilicom za plute izrezana 3 diska prečnika 1 cm, postavljena na dno konične tikvice otporne na toplinu od 100 ml, gdje je 10 sipaju se ml 0,4 N rastvora K2Cr2O7 . Tikvica se zatvara malim lijevom, izljevom prema dolje, i stavlja na ringlu sa zatvorenom spiralom u dimovodu. Kada rastvor proključa, lagano krčkajte 5 minuta, povremeno lagano protresite bocu kružnim pokretima tako da diskovi budu dobro prekriveni tečnošću. Na vrhu tikvice (bez zatvaranja grla) ojačan je pojas od nekoliko slojeva debelog papira koji će spriječiti opekotine ruku prilikom miješanja sadržaja tikvice i kada se ona preuređuje.

Zatim se tikvica skida sa grijanja, stavlja na keramičku pločicu i hladi. Tečnost treba da bude braonkaste boje. Ako je njegova boja zelenkasta, to ukazuje na nedovoljnu količinu kalijevog bihromata uzetog za oksidaciju organske tvari. U tom slučaju, određivanje se mora ponoviti sa više reagensa ili manje rezova.

U ohlađeni rastvor se u malim porcijama u nekoliko faza sipa 150 ml destilovane vode, zatim se ova tečnost postepeno sipa u tikvicu od 250 ml, gde se dodaje 3 ml 85% fosforne kiseline i 10 kapi difenilamina. Promućkati sadržaj i titrirati sa 0,2 N otopine Mohrove soli.

Istovremeno se vrši kontrolno određivanje (bez biljnog materijala), pažljivo posmatrajući sve gore navedene radnje. Mohrova sol relativno brzo gubi titar, tako da se otopina mora periodično provjeravati prije početka određivanja.

Količina ugljika organske tvari sadržana u 1 dm2 površine lista izračunava se po formuli:

a - količina Mohrove soli u ml koja se koristi za titraciju kontrolne otopine;

b je količina Mohrove soli u ml koja se koristi za titraciju ispitne otopine;

k - korekcija titra Mohrove soli;

0,6 - miligrama ugljika koji odgovara 1 ml tačno 0,2 N Mohrove soli;

S - površina reza, cm2.

Šema za snimanje rezultata

Primjer izračunavanja količine ugljika:

1. Na početku iskustva:

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

Vodik" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark"> vodik isparava u obliku ugljičnog dioksida, vode i dušikovih oksida. Preostali neisparljivi ostatak (pepeo) sadrži elemente zvane pepeo. Razlika između masa cijelog suhog uzorka i ostatka pepela je masa organske tvari.

1) analitičke ili precizne tehnohemijske vage; 2) muflna peć; 3) klešta za lončiće; 4) električni šporet sa zatvorenom spiralom; 5) porcelanske lončiće ili čaše za isparavanje; 6) igle za seciranje; 7) eksikator; 8) alkohol; 9) destilovana voda; 10) kalcijum hlorid; 11) osušena do potpuno suve mase drvna sječka, drobljena kora, lišće, humusna zemlja.

Napredak

Suhi i zdrobljeni uzorci drveta, kore, lišća, kao i zemlje (3-6 g ili više), odabrani metodom prosječnog uzorka, vagaju se do 0,01 g na paus papiru. Stavljaju se u kalcinirane i izvagane porculanske lončiće ili čaše za isparavanje (5-7 cm u prečniku), potpisane sa 1% rastvorom željeznog hlorida, koji pri zagrevanju dobija smeđu boju i ne nestaje pri kalcinaciji. Lonci sa organskom materijom stavljaju se na zagrijani električni šporet u dimovodu i zagrijavaju dok ne nestane ugljenisanje i crni dim. U tom slučaju, ako postoji veća količina biljnog materijala, može se dopuniti iz prethodno izvaganog uzorka.

Zatim se lončići stavljaju u muflnu peć na temperaturi od 400-450 ° C i spaljuju još 20-25 minuta dok pepeo ne postane sivo-bijel. Na višoj temperaturi kalcinacije može doći do značajnih gubitaka sumpora, fosfora, kalija i natrijuma. Može se primijetiti i spajanje sa silicijumskom kiselinom, što ometa potpuno pepeo. U tom slučaju se kalcinacija zaustavlja, lončić se hladi i dodaje se nekoliko kapi vruće destilovane vode; osušite na pločici i nastavite sa kalcinacijom.

Moguće sljedeće opcije boje pepela: crveno-braon (sa visokim sadržajem željeznih oksida u uzorku), zelenkaste (u prisustvu mangana), sivo-bijele.

U nedostatku peći za prigušivanje, sagorijevanje se može izvoditi za potrebe obuke na električnoj peći pod propuhom. Za stvaranje viših temperatura potrebno je pločicu dobro zaštititi željeznim limom u obliku stranice visine 5-7 cm od lima, a odozgo je pokriti komadom azbesta. Spaljivanje se izvodi 30-40 minuta. Prilikom spaljivanja potrebno je periodično miješanje materijala iglom za seciranje. Spaljivanje se vrši i do bijelog pepela.

U slučaju sporog sagorijevanja, mala količina alkohola se sipa u ohlađene lončiće i zapali. U pepelu ne bi trebalo biti vidljivih crnih čestica uglja. U suprotnom, uzorci se tretiraju sa 1 ml destilovane vode, mešaju i kalcinacija se ponavlja.

Nakon završenog sagorevanja, lončići se hlade u eksikatoru sa poklopcem i vagaju.

Izjava" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">izjava nacrtana na tabli.

Šema za snimanje rezultata

Rad broj 3. Utvrđivanje utroška organske materije kod biljaka tokom disanja

Svaka zajednica živih organizama na Zemlji karakterizira njena produktivnost i održivost. Produktivnost se posebno definira kao razlika između akumulacije i potrošnje organske tvari u takvim kardinalnim procesima kao što su fotosinteza i disanje. U prvom procesu, organska tvar se sintetizira iz ugljičnog dioksida i vode uz oslobađanje kisika, u drugom se razgrađuje zbog oksidativnih procesa koji se odvijaju u mitohondrijima stanica uz apsorpciju kisika. Različite biljke se jako razlikuju u odnosu ovih procesa. Da, u C4 biljke (kukuruz, sirak, šećerna trska, stabla mangrova), uočava se visok intenzitet fotosinteze uz malo svjetlosnog disanja, što osigurava njihovu visoku produktivnost u odnosu na C3 biljke (pšenica, pirinač).

C3 - biljke. Ovo je većina biljaka na Zemlji koje provode C3- način fiksiranja ugljičnog dioksida tokom fotosinteze, što rezultira stvaranjem trougljičnih spojeva (glukoze itd.). To su uglavnom biljke umjerenih geografskih širina, čija je optimalna temperatura + 20 ... + 25 ° C, a maksimalna + 35 ... + 45 ° C.

C4 - biljke. To su oni čiji proizvodi fiksacije CO2 su organske kiseline sa četiri ugljika i aminokiseline. To uključuje pretežno tropske biljke (kukuruz, sirak, šećerna trska, mangrove). C4- fiksacijski put CO2 sada se nalazi u 943 vrste iz 18 porodica i 196 rodova, uključujući brojne biljke žitarica u umjerenim geografskim širinama. Ove biljke odlikuju se vrlo visokim intenzitetom fotosinteze, podnose visoke temperature (njihov optimum je +35 ... + 45 ° C, maksimum + 45 ... + 60 ° C). Veoma su prilagođeni toplim uslovima, efikasno koriste vodu, dobro podnose stres - sušu, slanost, odlikuju se povećanim intenzitetom svih fizioloških procesa, što predodređuje njihovu vrlo visoku biološku i ekonomsku produktivnost.

Aerobno disanje (uz učešće kiseonika) je obrnuti proces fotosinteze. U tom procesu se organske tvari sintetizirane u stanicama (saharoza, organske i masne kiseline) razgrađuju uz oslobađanje energije:

S6N12O6 + 6O2 → 6SO2 + 6N2O + energija

Sve biljke i životinje dobijaju energiju za održavanje života kroz disanje.

Metoda za određivanje intenziteta disanja u biljkama temelji se na uzimanju u obzir količine ugljičnog dioksida koje biljke oslobađaju, a koji apsorbira barit:

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

Višak barita koji nije reagovao sa CO2, titrirano hlorovodoničnom kiselinom:

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

Oprema, reagensi, materijali

1) konične tikvice sa širokim grlom kapaciteta 250 ml; 2) gumeni čepovi sa izbušenim rupama u koje se ubacuje staklena cev; u cijev se uvlači tanka žica dužine 12-15 cm; 3) tehnohemijske vage; 4) težine; 5) crni neprozirni papir; 6) birete sa rastvorom Ba(OH)2 i čepom na vrhu, u koji se ubacuje epruveta sa natrijum-kalcem; 7) 0,1 N rastvor Ba(OH)2; 8) 0,1 N rastvor HCl; 9) 1% rastvor fenolftaleina u kapaljci; 10) zeleno lišće, sveže iščupano u prirodnom okruženju ili listovi sobnih biljaka.

Napredak

5-8 g zelenih, svježe počupanih listova biljaka izvaga se sa peteljkama na tehnohemijskoj vagi, peteljke se pričvrste jednim krajem žice koja se provuče kroz otvor od plute (Sl. 1).

Rice. 1. Montirana tikvica za određivanje intenziteta disanja:

1 - žica, 2 - staklena cijev, 3 - gumeni čep, 4 - snop listova, 5 - barit.

Preporučuje se da se prethodno izvrši probna instalacija spuštanjem materijala u tikvicu i zatvaranjem tikvice čepom. Vodite računa da čep čvrsto zatvara tikvicu, da se snop listova nalazi na vrhu tikvice i da je razmak između barita i grozda dovoljno velik. Preporučuje se da se sve rupe između tikvice, čepa i epruvete zapečate plastelinom, a sistem izoluje komadom folije na gornjem izlazu žice iz cevi.

U eksperimentalne tikvice iz birete se sipa 10 ml 0,1 N rastvora Ba(OH)2, materijal se stavlja i izoluje gore navedenom metodom. Kontrola (bez biljaka) se postavlja u 2-3 ponavljanja. Sve tikvice su prekrivene crnim neprozirnim papirom kako bi se isključila fotosinteza i identitet svih tikvica, bilježi se vrijeme početka eksperimenta koji traje 1 sat.Tokom eksperimenta povremeno lagano protresite tikvice kako biste uništili film BaCO3 koji se stvara na baritna površina i sprečava potpunu apsorpciju CO2.

Nakon jednog sata lagano otvorite čep i izvadite materijal iz tikvica brzim izvlačenjem žice s listovima. Odmah zatvorite čep izolacijom vrha cijevi folijom. Prije titracije dodajte 2-3 kapi fenolftaleina u svaku tikvicu: rastvor postaje grimiz. Titrirajte slobodni barit sa 0,1 N HCl. Kontrolne tikvice se prvo titriraju. Uzmite prosjek i zatim titrirajte eksperimentalne tikvice. Pažljivo titrirajte rastvore dok ne postanu bezbojni. Zapišite rezultate u tabelu (na tabli i u svesku).

Finalni proizvod" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">gotovi proizvodi

Drugi oblik razgradnje organske tvari do najjednostavnijih spojeva su mikrobiološki procesi u tlu i vodama koji rezultiraju stvaranjem humusa u tlu i raznih donjih sedimenata polurazložene organske tvari (sapropel i dr.). Glavni od ovih procesa je biološka razgradnja od strane saprofita organskih tvari koje sadrže dušik i ugljik, što je sastavni dio ciklusi ovih elemenata u prirodnim ciklusima. Bakterije-amonifikatori mineraliziraju proteine ​​biljnih i životinjskih ostataka, kao i druge mikroorganizme (uključujući fiksatore dušika), ureu, hitin, nukleinske kiseline, što rezultira stvaranjem amonijaka (NH3). Biljni i životinjski proteini koji sadrže sumpor se također razlažu, što rezultira stvaranjem sumporovodika (H2S). Produkt vitalne aktivnosti mikroorganizama su i spojevi indola, koji djeluju kao stimulansi rasta. Najpoznatija je β-indolioctena kiselina ili heteroauksin. Indolske supstance nastaju iz aminokiseline triptofana.

Proces razgradnje organskih supstanci do jednostavnih jedinjenja je enzimski. Završna faza amonifikacije su amonijeve soli dostupne biljkama.

Oprema, reagensi, materijali

1) tehnohemijske vage; 2) termostat; 3) epruvete; 4) pamučni čepovi; 5) hemijska stakla; 6) Petrijeve posude; 7) NaHCO3 8) 5% PbNO3 ili Pb(CH3COO)2; 9) reagens Salkovskog; 10) Erlihov reagens; 11) ninhidrinski reagens; 12) Nesslerov reagens; 13) humusno zemljište; 14) svježi listovi lupine ili sušeni listovi drugih mahunarki; 15) riba, mesno brašno ili komadi mesa, ribe.

Napredak

A. Amonifikacija životinjskih proteina

a) Stavite 0,5-1 g svježe ribe ili komadić mesa u epruvetu. Dodajte staloženu vodu do polovine zapremine epruvete i 25-50 mg NaHCO3 (na vrhu skalpela) za neutralizaciju okoline, što pogoduje aktivnosti amonifikatora (neutralna ili blago alkalna sredina je pogodna za njih pri pH = 7 i više). Dodajte malu grudu humusne zemlje za uvođenje amonifikatora u podlogu, pomiješajte sadržaj epruvete, začepite epruvetu pamučnim čepom, prvo pričvrstite komad olovnog papira između čepa i epruvete (slika 2) tako da ne dodiruje rastvor. Svaku epruvetu na vrhu omotajte folijom kako biste spriječili izlazak plina iz cijevi. Stavite sve u termostat na 25-30°C 7-14 dana.

Rice. 2. Montirana epruveta za određivanje amonifikacije proteina: 1 - epruveta; 2 - pamučni čep; 3 - olovni papir; 4 - srijeda.

Ovaj eksperiment simulira razgradnju organskih ostataka u vodenom okruženju stajaće akumulacije (na primjer, ribnjak), gdje čestice tla iz susjednih polja mogu ući ispiranjem.

b) U šolju sipajte humusnu zemlju, prelijte je otopljenom vodom, zakopajte mali komad mesa u zemlju, ojačajte olovni papir između zemlje i ivice čaše, zatvorite sistem Petrijevom posudom (stranom nadole) , staviti u termostat na 25-30°C jednu ili dvije sedmice.

Ovaj eksperiment imitira razgradnju organskih ostataka (crva, raznih životinja u tlu) u tlu.

B. Amonifikacija biljnih ostataka

Prati razlaganje zelenog đubriva u zemljištu, za šta napuniti čašu od 100 ml humusnom zemljom i zakopati nekoliko komada zelenih stabljika i listova višegodišnje vučije, graška i pasulja posađenih u saksiju u jesen. Možete koristiti suhe dijelove ljeti ubranih mahunarki poparene u vodi. Čaše zatvorite poklopcem od Petrijeve zdjelice, stavite u termostat na temperaturu od 25-30 °C na jednu do dvije sedmice, održavajući normalnu vlažnost tla tokom eksperimenta (60% ukupnog kapaciteta vlage), bez prekomjerne vlažnosti. vlaženje.

Nastavak radova br.4 (izveden za 7-14 dana)

a) Filtrirati dio rastvora kulture iz epruveta u kojima je došlo do razgradnje životinjskih proteina. Obratite pažnju na stvaranje proizvoda lošeg mirisa (vodonik sulfid - miris pokvarenih jaja, spojevi indola itd.).

Otkrijte stvaranje amonijaka dodavanjem 2-3 kapi Nesslerovog reagensa u 1 ml rastvora kulture. Da biste to učinili, prikladno je koristiti staklo za sat postavljeno na list bijelog papira ili porculansku čašu. Žutilo otopine ukazuje na prisustvo amonijaka nastalog tokom uništavanja proteina.

Otkrijte prisustvo sumporovodika tako što ćete zacrniti olovni papir preko rastvora ili ga spustiti u rastvor.

Nanesite rastvor kulture na filter ili hromatografski papir mikropipetom sa uvučenim nosom (10-20 kapi u jednoj tački), osušite je preko ventilatora, ispustite Salkowsky, Erlich ili ninhidrin reagens. Zagrijati preko šporeta. Jedinjenja indola sa reagensom Salkowskog daju plavu, crvenu, boju maline u zavisnosti od sastava indolnog proizvoda (auksin indoloctena kiselina daje crvenu boju). Erlihov reagens daje ljubičastu boju sa derivatima indola. Ninhidrinski reagens je reakcija za aminokiselinu triptofan (prekursor indol auksina). Kada se zagreje - plava boja.

b) Izvaditi komad mesa ili ribe iz zemlje zajedno sa zemljom uz komad, staviti u čašu, naliti sa malo vode, izgnječiti staklenom šipkom, protresti, filtrirati. Odredite amonijak, sumporovodik, indol u filtratu koristeći gore navedene metode. Slični procesi se dešavaju u tlu kada mrtve životinje trunu.

c) Ukloniti iz zemlje poluraspadnute stabljike zelene mase vučije, očistiti od zemlje i samljeti sa malo vode. Filtrirati 1-2 ml rastvora i napraviti test na amonijum azot koji se oslobađa tokom mineralizacije biljnih proteina (sa Nesslerovim reagensom). Slični procesi se dešavaju u tlu kada se zeleno gnojivo ili organski ostaci oru u obliku stajnjaka, treseta, sapropela itd.

Odredite prisustvo sumporovodika, indola, triptofana.

d) Stavite na stakalcu kap tečnosti kulture iz epruvete u kojoj se razgradio životinjski protein i pregledajte je pod mikroskopom pri uvećanju od 600. Pronađeni su brojni mikroorganizmi koji izazivaju razgradnju organskih materija. Često se kreću snažno i crvičastim krivinama.

Uvod. 3

2 Sigurnosni zahtjevi. četiri

3 Eksperimentalni dio. četiri

Rad br. 1. Određivanje formiranja organske materije u listovima biljaka tokom fotosinteze (prema sadržaju ugljenika) 4

Rad br. 2. Određivanje akumulacije organske materije u biljnoj biomasi i zemljištu. osam

Rad broj 3. Utvrđivanje utroška organske materije kod biljaka tokom disanja 11

Rad br. 4. Razgradnja organskih materija u vodi i zemljištu sa određivanjem nekih krajnjih produkata. četrnaest

sažetak ostalih prezentacija

"Kultura ćelija i tkiva biljaka" - Funkcije hormona u kalusogenezi. Faktori koji utiču na sintezu. diferencirane ćelije. Vrste kultura ćelija i tkiva. genetska heterogenost. Kulture biljnih ćelija. Dediferencijacija. Karakterizacija ćelija kalusa. Istorijski aspekti. Formiranje krunskih žuči. Kultura pojedinačnih ćelija. Razlozi za asinhroniju. Sinteza sekundarnih metabolita. diferencijacija tkiva kalusa. fizički faktori.

"Lišće biljaka" - Peteljkasti listovi. Šta je ivica lisne ploče? List je i organ disanja, isparavanja i gutacije (izlučivanja kapljica vode) biljke. Koja vrsta venacije? Složeni listovi. Opišite list. Listovi se nalaze na obje strane peteljke na određenoj udaljenosti jedan od drugog. sjedeći listovi. Rub lisne plocice. Ternary. Nasuprot. Whorled. Vene. Jednostavni listovi. List - u botanici, vanjski organ biljke, čija je glavna funkcija fotosinteza.

"Klasifikacija voća" - Tykvin. Pomeranac. Klasifikacija voća. Organi cvjetnica. Uporedite. Berry. Apple. Juicy fruits. Pronađite ekstra. Polykostyanka. Konsolidacija proučenog materijala. Drupe. Pericarp. reproduktivnih organa. Voće, njihova klasifikacija.

"Voće i sjemenke" - Pod. Ne dozvoli da ti duša bude lenja. Laboratorijski rad. Tykvin. Zrno. Znanje. Drupe. Transfer. Drvo znanja. Pitanja za konsolidaciju. Širenje širenjem. Širenje vodom. Znakovi sjemena. Neplodnost. Neupadljiv cvijet. Prijenos na vanjske poklopce. Obrazovanje fetusa. Kutija. Grupni rad. Polykostyanka. Fetus. Širi se vjetrom. Zašto se sjeme širi?

"Struktura za bijeg" - gomolja. Vrste bubrega. Formira se od pupoljaka pri dnu stabljike. Vanjska struktura bijega. organska materija. Unutrašnja struktura. Razvoj bijega iz bubrega. Internodije su jasno definisane. Bekstvo. Root gomolja. Rast stabljike. Stem. Escape modifikacije. Izbjegnite raznolikost. Corm. Transport tvari duž stabljike. Rhizome. Sijalica. Grananje. Lukovica i kora. Vage. Bud.

"Zadaci o strukturi biljaka" - Lokacija provodnih snopova. Pogledajte sliku i odgovorite na pitanja. horizontalni transport. Podzemne modifikacije izdanaka. Struktura bubrega. Lokacija izdanaka u prostoru. biljnih tkiva. Grananje izdanaka. Struktura konusa rasta. Vanjska struktura korijena. bockanje. Root modifikacije. Razmotrite crtež. Didaktika za interaktivnu tablu iz biologije. Raspored listova.