PREDAVANJE 9

Nastajanje i razgradnja organskih tvari.

(fotosinteza, disanje, transpiracija)

Razmotrimo detaljnije procese akumulacije sunčeve energije tijekom stvaranja organskih tvari i njezine disipacije tijekom razgradnje tih tvari. Život na Zemlji ovisi o protoku energije koja nastaje kao rezultat termonuklearnih reakcija koje se odvijaju u utrobi Sunca. Oko 1% sunčeve energije koja dospije na Zemlju biljne stanice (i neke bakterije) pretvaraju u kemijska energija sintetizirani ugljikohidrati.

Stvaranje organskih tvari na svjetlu zove se fotosinteza (grč. Svjetlost, veza) Fotosinteza je akumulacija dijela Sunčeve energije pretvorbom njegove potencijalne energije kemijske veze organske tvari.

Fotosinteza- nužna poveznica između žive i nežive prirode. Bez dotoka energije sa Sunca, život na našem planetu bi, poštujući drugi zakon termodinamike, zauvijek prestao. Relativno nedavno (krajem 18. stoljeća) otkriveno je da je u organskim tvarima nastalim tijekom fotosinteze omjer ugljika, vodika i kisika takav da postoji, takoreći, 1 molekula vode po 1 atomu ugljika ( otuda i naziv šećera – ugljikohidrati). 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:

Predložio je da se tijekom fotosinteze ne razgrađuje CO 2, već voda i predložio sljedeću jednadžbu ukupne fotosinteze:

Za alge i zelene biljke, H 2 A je voda (H 2 O). Za purpurne sumporne bakterije H 2 A je sumporovodik. Za druge bakterije to može biti slobodni vodik ili druga oksidirajuća tvar.

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

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

Ugljikohidrati koje sintetiziraju biljke (glukoza, saharoza, škrob itd.) Glavni su izvor energije za većinu heterotrofnih organizama koji nastanjuju naš planet. Razgradnja organske tvari nastaje u procesu metabolizma (grč. promjena) u živim stanicama.

Metabolizam je skup biokemijskih reakcija i energetskih transformacija u živim stanicama, praćen izmjenom tvari između organizma i okoliša.

Zbroj reakcija koje dovode do raspada ili razgradnje molekula i oslobađanja energije nazivaju se katabolizam, i dovodi do stvaranja novih molekula - anabolizam.

Energetske transformacije u živim stanicama odvijaju se prijenosom elektrona s jedne razine na drugu ili s jednog atoma ili molekule na drugu. Energija ugljikohidrata oslobađa se u metaboličkim procesima tijekom disanja organizama.

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

Tako se npr. pri razgradnji 1 mola glukoze oslobađa 686 kcal slobodne energije (1 kcal = 4,18t10 J). Kad bi se ova energija brzo oslobodila, većina bi se raspršila u obliku topline. To ne bi koristilo stanici, ali bi dovelo do kobnog povećanja temperature za nju. Ali u živim sustavima postoje složeni mehanizmi koji reguliraju brojne kemijske reakcije na takav način da se energija skladišti u kemijskim vezama i zatim se prema potrebi postupno oslobađa. Kod sisavaca, ptica i nekih drugih kralješnjaka toplina koja se oslobađa tijekom disanja se skladišti, pa je njihova tjelesna temperatura viša od temperature okoline. Kod biljaka je stopa disanja niska, pa oslobođena toplina obično ne utječe na temperaturu biljaka. Disanje se može odvijati u aerobnim (u prisutnosti kisika) i anaerobnim (bez kisika) uvjetima.

Aerobno disanje- proces obrnut od fotosinteze, tj. sintetizirana organska tvar (C 6 H 12 O 6) ponovno se razgrađuje uz stvaranje 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. Uslijed takvog nepotpunog disanja nastaju organske tvari, koje još uvijek sadrže određenu količinu energije, koju kasnije drugi organizmi mogu iskoristiti u drugim vrstama disanja.

Anaerobno disanje odvija se bez sudjelovanja plinovitog kisika. Akceptor elektrona nije kisik, nego npr. druga tvar octena kiselina:

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

Disanje bez kisika za mnoge je osnova života saprotrofi(bakterije, kvasci, plijesni, protozoe), ali se mogu naći i u tkivima viših životinja.

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

		a dobiveni alkohol također sadrži

neka količina energije q 2 koju mogu iskoristiti drugi organizmi:

Razgradnja može biti rezultat ne samo biotičkih, već i abiotskih procesa. Na primjer, stepski i šumski požari vraćaju veliku količinu CO 2 i drugih plinova u atmosferu i minerala u tlo. Oni su važan, a ponekad čak i neophodan proces u ekosustavima u kojima su fizički uvjeti takvi da mikroorganizmi nemaju vremena za razgradnju nastalih organskih ostataka. Ali konačnu razgradnju mrtvih biljaka i životinja provode uglavnom heterotrofni mikroorganizmi - razlagači, primjer kojih su raširene u otpadnim i prirodnim vodama saprofitne bakterije. Razgradnja organskih tvari rezultat je dobivanja potrebnih kemijski elementi i energije u procesu transformacije hrane unutar stanica njihovih tijela. Kada ti procesi prestanu, svi biogeni elementi bit će vezani u mrtve ostatke i nastavak života bit će nemoguć. Kompleks razarača u biosferi sastoji se od ogromnog broja vrsta, koje, djelujući sekvencijalno, razgrađuju organske tvari u mineralne. Procesi nastanka organskih tvari i njihova raspadanja nazivaju se procesima proizvoda(lat. stvaranje, proizvodnja) i uništenje(lat. uništenje). Proizvodno-destruktivna ravnoteža u biosferi kao cjelini modernim uvjetima je pozitivan. To je zbog činjenice da se svi dijelovi mrtvih biljaka i životinja ne uništavaju istom brzinom. Masti, šećeri i bjelančevine razgrađuju se prilično brzo, dok se drvo (vlakna, lignin), hitin i kosti razgrađuju vrlo sporo. Najstabilniji međuproizvod razgradnje organske tvari je humus. ( lat. tlo, humus), čija je daljnja mineralizacija vrlo spora. Spora razgradnja humusa jedan je od razloga kašnjenja u destrukciji u odnosu na proizvodnju. S gledišta kemije, huminske tvari su proizvodi kondenzacije (lat. - nakupljanje, zbijanje) aromatskih spojeva (fenola, benzena i dr.) s produktima razgradnje proteina i polisaharida. za njihovo cijepanje, očito, potrebni su posebni enzimi, koji često nedostaju u saprotrofima tla i vode.

Dakle, razgradnja organskih ostataka je dug, višefazni i složen proces koji kontrolira nekoliko važnih funkcija ekosustava: povratak hranjivih tvari u ciklus i energije u sustav; transformacija inertnih tvari zemljine površine; stvaranje bezopasnih složenih spojeva otrovnih tvari; održavanje sastava atmosfere potrebnog za život azoba. Za biosferu u cjelini od najveće je važnosti zaostajanje procesa razgradnje organskih tvari od procesa njihove sinteze od strane zelenih biljaka. Upravo je to zaostajanje uzrokovalo nakupljanje fosilnih goriva u utrobi planeta, a kisika u atmosferi. Pozitivna ravnoteža proizvodno-destruktivnih procesa uspostavljena u biosferi osigurava život aerobnih organizama, uključujući i čovjeka.

Glavni obrasci potrošnje vode bilje.

transpiracija je proces isparavanja vode iz prizemnih dijelova biljaka.

Jedna od glavnih fizioloških funkcija svakog organizma je održavanje odgovarajuće razine vode u tijelu. U procesu evolucije organizmi su razvili različite prilagodbe za dobivanje i ekonomično korištenje vode, kao i za doživljavanje sušnog razdoblja. Neke pustinjske životinje dobivaju vodu iz hrane, druge pravodobnom oksidacijom pohranjenih masti (na primjer, deva, sposobna biološka oksidacija od 100 g masti dobiti 107 g metaboličke vode). Istodobno, oni imaju minimalnu propusnost vode vanjskog pokrova tijela, pretežno noćni način života, itd. S periodičnom suhoćom karakterističan je pad u stanje odmora s minimalnom stopom metabolizma.

Kopnene biljke dobivaju vodu uglavnom iz tla. Slaba količina oborina, brza drenaža, intenzivno isparavanje ili kombinacija ovih čimbenika dovode do isušivanja, a višak vlage dovodi do natopljenosti i natopljenosti tla. Bilanca vlage ovisi o razlici između količine oborina i količine vode isparene s površine biljaka i tla, kao i transpiracijom. Zauzvrat, procesi isparavanja izravno ovise o relativnoj vlažnosti atmosferskog zraka. Pri vlažnosti blizu 100% isparavanje praktički prestaje, a ako se temperatura dodatno smanji, tada počinje obrnuti proces - kondenzacija (stvara se magla, rosa, pada inje). vlažnost zraka kao ekološki faktor pri svojim ekstremnim vrijednostima (visoka i niska vlažnost zraka) pojačava (pogoršava) djelovanje temperature na tijelo. Zasićenost zraka vodenom parom rijetko dostiže maksimalnu vrijednost. Deficit vlažnosti - razlika između najveće moguće i stvarno postojeće zasićenosti pri određenoj temperaturi. Ovo je jedan od najvažnijih parametara okoliša, jer karakterizira dvije veličine odjednom: temperaturu i vlažnost. Što je deficit vlage veći, to je suše i toplije, i obrnuto. Režim oborina je najvažniji čimbenik koji određuje migraciju onečišćujućih tvari u 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 korita svih svjetskih rijeka. Biocenoza biosfere, koja sadrži relativno malu količinu vode, ipak je intenzivno tjera kroz sebe. To je posebno intenzivno u oceanu, gdje je voda i stanište i izvor hranjivih tvari i plinova. Glavnina biocenoze planeta je proizvođači. U vodenim ekosustavima to su alge i fitoplankton, a u kopnenim ekosustavima vegetacija. NA vodeni okoliš biljke kontinuirano filtriraju vodu svojom površinom, a na kopnu korijenjem izvlače vodu iz tla i uklanjaju (transpiriraju) prizemni dio. Dakle, za sintezu jednog grama biomase više biljke moraju ispariti oko 100 g vode.

Najmoćniji sustavi transpiracije na kopnu su šume, koje su sposobne pumpati kroz sebe cjelokupnu masu vode u hidrosferi u 50 tisuća godina; istovremeno, oceanski plankton filtrira svu oceansku vodu u godinu dana, a morski organizmi zajedno - u samo šest mjeseci.

U biosferi djeluje složeni filtar fotosinteze tijekom kojeg se voda razgrađuje i zajedno s ugljikovim dioksidom koristi u sintezi organskih spojeva potrebnih za izgradnju stanica organizama. Fotosintetski živi organizmi mogu razgraditi cjelokupnu masu vode u hidrosferi za oko 5-6 milijuna godina, dok drugi organizmi vraćaju izgubljenu vodu iz umiruće organske mase u približno istom razdoblju.

Tako se biosfera, usprkos zanemarivoj količini vode sadržane u njoj, pokazuje kao najmoćniji i najsloženiji filter hidrosfere na Zemlji.

Kaskada bioloških filtera kroz sebe propušta masu vode jednaku masi cijele hidrosfere u razdoblju od šest mjeseci do milijuna godina. Stoga se može tvrditi da hidrosfera je proizvod živih organizama, okruženje koje su sami sebi stvorili. Akademik V. I. Vernadsky izrazio je to tezom: Organizam se nosi s okolinom na koju nije samo prilagođen, nego koja je njemu prilagođena.

Razvoj ekosustava.

Promatranja u prirodi pokazuju da napuštena polja ili spaljene šume postupno osvajaju višegodišnje samonikle trave, zatim grmlje i na kraju drveće. Razvoj ekosustava kroz vrijeme poznat je u ekologiji pod nazivom ekološke sukcesije (lat. sukcesija, slijed).

Ekološka sukcesija je sukcesivna izmjena biocenoza koje sukcesivno nastaju na istom teritoriju pod utjecajem prirodnih ili antropogenih čimbenika.

Neke zajednice ostaju stabilne dugi niz godina, druge se brzo mijenjaju. Promjene se događaju u svim ekosustavima prirodno ili umjetno. Prirodne promjene su prirodne i pokreće ih sama zajednica. Ako su sukcesivne promjene uglavnom određene unutarnjim međudjelovanjima, onda ovo autogeni, tj. samogenerirajuće sukcesije. Ako su promjene uzrokovane vanjskim silama na ulazu u ekosustav (oluja, požar, ljudski utjecaj), tada se takve sukcesije nazivaju alogeni tj. generiran izvana. Na primjer, krčenje šuma brzo se ponovno naseljava okolnim drvećem; livada se može zamijeniti šumom. Slični fenomeni događaju se u jezerima, na stjenovitim padinama, golim pješčenjacima, na ulicama napuštenih sela itd. Procesi sukcesije kontinuirano se odvijaju diljem planeta.

Sukcesivne zajednice koje zamjenjuju jedna drugu u određenom prostoru nazivaju se niz ili faze.

Sukcesija koja počinje na prethodno nenaseljenom području naziva se primarni. Na primjer, naslage lišajeva na kamenju: pod utjecajem izlučevina lišaja, kameni supstrat postupno se pretvara u neku vrstu tla, gdje se talože frutikozni lišajevi, zelene trave, grmlje itd.

Ako se zajednica razvije na mjestu već postojeće, onda se o tome govori sekundarni sukcesije. Na primjer, promjene koje nastaju nakon iskorjenjivanja ili sječe šuma, izgradnje ribnjaka ili rezervoara itd.

Stope nasljeđivanja variraju. S povijesnog aspekta, promjena faune i flore kroz geološka razdoblja nije ništa drugo nego ekološka sukcesija. Usko su povezani s geološkim i klimatske promjene i evolucija vrsta. Takve promjene nastaju vrlo sporo. Za primarnu sukcesiju potrebne su stotine ili tisuće godina. Sekundarno teče brže. Sukcesija počinje s neuravnoteženom zajednicom, u kojoj je proizvodnja (P) organske tvari veća ili manja od stope disanja (D), a zajednica teži stanju u kojem je P = D. Sukcesija koja počinje pri P > D Zove se autotrofni, i za P<Д - heterotrofni. Omjer P/D funkcionalni je pokazatelj zrelosti ekosustava.

Pri P > D postupno raste biomasa zajednice (B) i omjer biomase i proizvodnje B/P, tj. povećava se veličina organizama. Povećanje se nastavlja dok se sustav ne stabilizira. Stanje stabiliziranog ekosustava naziva se menopauza(gr. stubište, zrela faza).

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

heterotrofna sukcesija karakterizira prevlast bakterija i javlja se kada je okoliš prezasićen organskom tvari. Na primjer, u rijeci zagađenoj kanalizacija s visokim udjelom organske tvari ili u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda. U heterotrofnim sukcesijama, rezerve energije mogu postupno nestati. Zbog nedostatka autotrofnog procesa, menopauza se možda neće pojaviti; zatim, nakon što se iscrpe rezerve energije, ekosustav može nestati (stablo koje se ruši).

U klimaksnim sustavima formira se složena mreža odnosa koja održava svoje stabilno stanje. Teoretski, takvo bi stanje trebalo biti konstantno u vremenu i postojati sve dok ga ne naruše jaki vanjski poremećaji. Što više omjer P/D odstupa od 1, to je ekosustav manje zreo i manje stabilan. U zajednicama klimaksa ovaj omjer se približava 1.

Trendovi promjena glavnih karakteristika ekosustava. Kod autogenih sukcesija uočava se pravilna promjena glavnih značajki ekoloških sustava (tablica 2.2).

Sukcesije su povezane s pomakom funkcionalne energije prema povećanim troškovima disanja kako se organska tvar i biomasa akumuliraju. Ukupna strategija razvoja ekosustava je povećanje učinkovitosti korištenja energije i hranjivih tvari, postizanje maksimalne raznolikosti vrsta i usložnjavanje strukture sustava.

Sukcesija je usmjereni predvidljivi razvoj ekosustava sve dok se ne uspostavi ravnoteža između biotske zajednice – biocenoze i abiotičkog okoliša – biotopa.

U procesu sukcesije populacije organizama, funkcionalni odnosi među njima redovito i reverzibilno zamjenjuju jedni druge. Unatoč činjenici da ekosustav nije "superorganizam", postoje mnoge paralele između razvoja ekosustava, populacije, organizma i zajednice ljudi.

Evolucija ekosustavi su, za razliku od sukcesija, dug proces povijesni razvoj. Evolucija ekosustava je povijest razvoja života na Zemlji od nastanka biosfere do danas. U srcu evolucije je prirodni odabir na razini vrste ili niže. Evolucija ekosustava se u određenoj mjeri ponavlja u njihovom sukcesivnom razvoju. Evolucijski procesi su ireverzibilni i neciklički. Usporedimo li sastav i strukturu ekosustava u ranim i kasnim geološkim epohama, onda postoji trend prema povećanju raznolikosti vrsta, stupnja zatvorenosti biogeokemijskih ciklusa, ujednačenosti distribucije i očuvanja resursa unutar sustava, komplikacije strukture zajednica i želje za uravnoteženim stanjem, u kojem se tempo evolucije usporava. U takvom sustavu evolucija nailazi na mnoge prepreke jer zajednica ima gusto osoblje i veze između organizama i populacija su jake. Pritom su šanse da se izvana prodre u takav sustav vrlo male, a njegova evolucija donekle usporena.

Biomi. Fizikalno-kemijski i klimatski uvjeti u različitim dijelovima biosfere su različiti. Klimatski uvjetovane velike zbirke ekosustava nazivaju se biomi ili formacije. Biom je makrosustav ili skup ekosustava koji su usko povezani klimatskim uvjetima, tokovi energije, kruženje tvari, migracija organizama i vrsta vegetacije. Svaki biom uključuje niz manjih, međusobno povezanih ekosustava.

Biomi su podijeljeni u tri glavne skupine prema staništu: kopneni, morski i slatkovodni. Njihova formacija ovisi o makroklimi, a za slatkovodne - o geografska širina teren. Važni čimbenici su:

cirkulacija zraka,

raspodjela sunčeve svjetlosti

sezonska klima,

visina i orijentacija planina,

hidrodinamika vodnih sustava.

Zemaljski biomi uglavnom su određene vegetacijom koja je usko ovisna o klimi i čini glavnu biomasu. Jasne granice između bioma su rijetke. Češće su zamagljene i predstavljaju široke prijelazne zone. Na granici dvaju ekosustava, na primjer, na rubu šume, istovremeno se nalaze predstavnici šumskih i livadskih vrsta. Kontrast okoliša, a time i veliko obilje ekoloških mogućnosti, rađa „zgušnjavanje života“, tzv. pravilo rubnog učinka ili pravilo ekotona(od gr. kuća i komunikacija) . Biom s najviše vrsta na planeti je zimzelena tropska prašuma.

Morski biomi manje ovisne o klimi od kopnenih. Oni se formiraju ovisno o dubini rezervoara i okomitom položaju organizama. Od iznimne je važnosti činjenica da je fotosinteza moguća samo u površinskim horizontima vode. Obalna oceanska plitka voda, ograničena s jedne strane obalom, a s druge - vrhom kontinentalne padine (do 600 m), naziva se kontinentalna polica(engleska pukovnija). Površina šelfa je oko 8% ukupne površine svjetskih oceana.

U prostoru polica nalazi se primorska zona(lat. obalni). Male dubine, blizina kontinenata, plime i oseke uvjetuju njezino bogatstvo hranjivim tvarima, visoku produktivnost i raznolikost organizama. Ovdje se proizvodi oko 80% ukupne biomase oceana i koncentriran je svjetski oceanski ribolov. Od donjeg ruba šelfa iznad kontinentalne padine do dubine od 2 - 3 tisuće metara proteže se batijalna zona(gr. duboko). Područje ove zone je nešto više od 15% ukupne površine oceana. U usporedbi s primorjem, fauna i flora kupatila znatno je siromašnija; ukupna biomasa ne prelazi 10% biomase svjetskih oceana. Od podnožja kontinentalne padine do dubine od 6 - 7 tisuća m nalazi se abisalna zona ( gr. ponor) oceana. Pokriva površinu od više od 75% oceanskog dna. Bezdan karakterizira nedostatak sunčeve svjetlosti na dnu, mala pokretljivost vodenih masa, ograničeni hranjivi sastojci, siromašna fauna, niska raznolikost vrsta i biomase. U području ponora postoje duboke depresije - do 11 tisuća m, čija je površina oko 2% ukupne površine oceanskog dna.

slatke kopnene vode, obično plitko. Brzina cirkulacije vode postaje vodeći čimbenik u tim ekosustavima. Na temelju toga razlikuje se lotic(lat. ispiranje) tekuće vode (rijeke, potoci) i traka(lat, polako, mirno) voda stajaćica(jezera, bare, lokve).

Veliki biomi globus su stabilni.

Stvaranje organske tvari na kopnu i u oceanu počinje djelovanjem sunčeve svjetlosti na klorofil zelenih biljaka. Od svakog milijuna fotona koji dospije u geografsku ovojnicu, ne više od 100 odlazi na proizvodnju hrane. Od toga, 60 konzumiraju kopnene biljke, a 40 oceanski fitoplankton. Ovaj dio svjetlosti osigurava planetu organsku tvar.

Fotosinteza se odvija u rasponu topline od 3 do 35°C. U suvremenoj klimi vegetacija zauzima 133,4 milijuna km 2 kopna. Ostatak područja pada na ledenjake, rezervoare, zgrade i stjenovite površine.

U sadašnjem stupnju razvoja Zemlje razlikuju se kontinentalni i oceanski dio biosfere. U oceanu gotovo da nema viših biljaka. Površina priobalja, na kojoj rastu biljke pričvršćene za dno, iznosi samo 2% ukupne površine oceanskog dna. Osnova života u oceanu su mikroskopski fitoplankton alge i mikroskopski zooplankton biljojedi. Oba su izrazito raštrkana u vodi, koncentracija života je stotinama tisuća puta manja nego na kopnu. Prethodne precijenjene oceanske biomase su revidirane. Prema novim procjenama, ukupne je mase 525 puta manje nego na kopnu. Prema V. G. Bogorovu (1969.) i A. M. Rjabčikovu (1972.), godišnja produktivnost biomase na Zemlji iznosi 177 milijardi tona suhe tvari, od čega 122 milijarde tona dolazi iz kopnene vegetacije, a 55 milijardi tona iz morskog fitoplanktona. Iako je količina biomase u moru mnogo manja nego na kopnu, njena produktivnost je 328 puta veća (A. M. Rjabčikov) nego na kopnu, što se objašnjava brzom izmjenom generacija algi.

Kopnenu biomasu čine fitomasa, zoomasa, uključujući i kukce, te biomasa bakterija i gljiva. Ukupna masa organizama tla doseže oko 1-10 9 tona, au sastavu zoomase glavni udio (do 99%) otpada na organizme beskralježnjaka.
U cjelini, tvar biljaka, uglavnom drvenastih, apsolutno prevladava u kopnenoj biomasi: fotomasa čini 97-98%, a zoomasa 1-3% mase (Kovda, 1971).
Iako masa žive tvari nije velika u usporedbi s volumenom lito-, hidro-, pa čak i atmosfere, njezina je uloga u prirodi neusporedivo veća od specifične težine. Na primjer, na 1 hektaru koji zauzimaju biljke, površina njihovog lišća može doseći 80 hektara, možete izravno poslovati, a površina zrnaca klorofila, odnosno aktivno radne površine, stotinama je puta veća. Površina zrnaca klorofila svih zelenih biljaka na Zemlji približno je jednaka površini Jupitera.

Još jednom naglašavamo da je fotosinteza vrlo savršen oblik akumulacija energije, čija se količina izražava brojem 12,6-10 21 J (3-1021 cal). Ova energija godišnje proizvede oko 5,8-10 11 tona organske tvari na Zemlji, uključujući 3,1 ∙ 10 10 tona na kopnu. Od toga na šume otpada 2,04-10 10 , na stepe, močvare i livade 0,38-10 10 , na pustinje 0,1 ∙ 10 10 i na kultivirano raslinje 0,58-10 10 t (Kovla, 1971).

1 g tla u polju pamuka sadrži 50-100 tisuća mikroorganizama, što je nekoliko tona po hektaru (Kovda, 1969). Neka tla sadrže i do 10 milijardi po hektaru. valjkasti crvi, do 3 milijuna glista i 20 milijuna kukaca.

7. razred.

Lekcija______

Tema: Stvaranje organske tvari u biljci.

Svrha lekcije : formirati predodžbe učenika o nastanku organskih tvari u biljci.

Zadaci:

okoobrazovni : ponovit će znanja učenika o vanjskoj građi lista, raznolikosti listova. Otkriti pojam "klorofil", "fotosinteza", "ishrana biljaka", upoznati učenike s procesom stvaranja organskih tvari i uvjetima za njihov nastanak,sa značenjem lista za biljke,važnost zelenih biljaka za život na Zemlji.

popravni - razvoj: razvoj koherentnog govora, obogaćivanje rječnika novim pojmovima, razvoj mentalnih operacija (sposobnost uspoređivanja, generaliziranja, izvođenja zaključaka,uspostaviti uzročno-posljedične veze); - obrazovni: njegovati poštovanje prema prirodi,promicati kod djece osjećaj odgovornosti za stanje okoliša.

Vrsta lekcije - kombinirano.

Oblik organizacije: cool lekcija.

Oprema : računalo, prezentacija na temu “Tvorba organskih tvari”, laserska oprema za demonstraciju pokusa, zadaci za individualnu provjeru, kartice s edukativnim materijalima i zadacima, listići za testove, herbarij, udžbenik biologije 7. razred.

1. Organizacijski trenutak.

Provjera spremnosti učenika za nastavni sat. Psihološko raspoloženje.

Mobilizirajući početak.

Iz bubrega se pojavljuju

cvjetati u proljeće,

šum ljeta,

U jesen lete.

2. Provjera domaće zadaće. “Vanjska građa lista. Raznolikost lišća.

a). Prednja anketa:

Što je list?

Iz kojeg organa embrija se razvija?

Kakva je vanjska građa lista?

Kako se list može pričvrstiti?

Koje vrste žilanja poznajete?

Kojim biljkama pripada lučno i paralelno žilanje?

Kojim biljkama pripada mrežasta žilavost?

Koja je važnost žila u životu biljaka?

Koji se listovi nazivaju jednostavnim, a koji složenim?

b). Rad s kartama.

Kartica "Vanjska struktura lišća, raznolikost lišća"

1. Dopuni rečenice:

List je _________________________________________________________________

2. Od čega se sastoji list. _________________________________________

3. Odredite žilavost lišća

4. Koji se listovi nazivaju jednostavnim?

5. Koje listove nazivamo složenima?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Povežite strelicama:

jednostavni listovi složeni listovi

u). Herbarijski rad. Samostalni rad

Sada morate izvršiti zadatak. Pregledajte lišće biljaka, proučite izgled lista i oblik, odredite vrstu žilavosti. Prikupljene podatke zabilježite u tablicu.

ime biljke

Oblik lista

Jednostavno ili složeno

Vrsta venacije

Klasa

Breza

Ruža

Đurđevak

Trputac

Učitelj zajedno s učenicima provjerava urađen zadatak.

3. Aktualizacija znanja o temi lekcije.

Korijenje daje biljkama samo vodu i mineralne soli, ali biljke trebaju i organsku tvar za normalan rast i razvoj. Odakle te tvari u biljci? Mnogi znanstvenici pokušali su odgonetnuti ovu misteriju divljih životinja.Na početkuXVIu. Nizozemski prirodoslovac Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio eksperimentirati. U posudu je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Pokrio je zemlju u loncu tako da prašina ne padne na nju. Granu sam zalijevala samo kišnicom u kojoj nema nikakvih hranjiva. Nakon 5 godina izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njezina se težina u 5 godina povećala za 65 kg. Masa zemlje u posudi smanjila se za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske tvari Mnogi su znanstvenici pokušali odgonetnuti ovu misteriju divljih životinja. Na početkuXVIu. Nizozemski prirodoslovac Jan van Helmont također se zainteresirao za ovo pitanje i odlučio eksperimentirati. U posudu je stavio 80 kg zemlje i zasadio granu vrbe. Pokrio je zemlju u loncu tako da prašina ne padne na nju. Granu sam zalijevala samo kišnicom u kojoj nema nikakvih hranjiva. Nakon 5 godina izrasla vrba je izvađena iz zemlje i izvagana. Njezina se težina u 5 godina povećala za 65 kg. Masa zemlje u posudi smanjila se za samo 50 g! Odakle biljci 64 kg 950 g organske tvari?

Odgovori učenika temeljeni na znanju i životnom iskustvu.

( Biljke su sposobne stvarati vlastitu organsku tvar.

4. Priopćavanje teme i svrhe lekcije.

Tema: Nastanak organskih tvari u biljkama Naučit ćete koji su uvjeti potrebni za nastanak organskih tvari i značenje tog procesa za život na Zemlji.

5. Rad na temi lekcije.

Priča učitelja, izlaganje, demonstracija pokusa.

1. Od čega se sastoje biljke?

Biljke se sastoje od organskih i anorganskih tvari.

anorganske tvari, kao što se sjećate iz 6. razreda, ovo je voda, mineralne soli.

A u organske tvari koje čine biljke spadaju šećer (osjeti se kad jedete grožđe), vitamini (kojih ima posebno mnogo u limunu, ribizu itd.), biljne bjelančevine (u grahu, grašku itd.)

biljni sastav

organska tvar

anorganske tvari

Šećer

mast

voda

Minerali

Škrob

vitamini

vjeverice

Dovršite popunjavanje sheme u bilježnici na temelju rezultata pokusa.

Demonstracija pokusa:

Iskustvo 1. Detekcija masti na primjeru suncokreta.

1. Očistite nekoliko sjemenki suncokreta.

2. Stavite sjeme na upijajući papir.

3. Pritisnite sjeme i uklonite zgnječeno sjeme.

Što vidiš? Na upijajućem papiru bila je masna mrlja.

Zaključak: znači da u sjemenkama suncokreta ima masti.

Iskustvo 2. "Otkrivanje škroba."

1. Uzmite krumpir i prerežite ga na pola.

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

Što vidiš? Na rezu krumpira vidjet ćete plavu mrlju.

Zaključak: znači da krumpir ima škroba.

Ali ipak, odakle sve te tvari u biljkama? Uzima li biljka vodu i mineralne soli iz tla? Odakle dolaze organske tvari?

2. Stvaranje organskih tvari u biljkama

Na ovo pitanje odgovorio je ruski znanstvenik Kliment Arkadijevič Temirjazev.

Ustanovio je da se u lišću stvaraju organske tvari.

Listovi nisu samo dio izdanka, već i osebujni, jedinstveni

laboratoriji u kojima nastaju organske tvari: šećer i škrob. Ovaj

proces je možda najznačajniji proces koji se odvija na našem

planeta. Zahvaljujući njemu postoji sav život na Zemlji.

Razmotrite zeleni list biljke. (slajd)

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

rad na rječniku. Rad s biološkim rječnikom 221. str.

Na ploču je postavljena kartica s natpisom "Klorofil".

Klorofil - zelena tvar biljaka, koja se nalazi u posebnim tijelima - kloroplastima.

Oni tvore organsku tvar.Ali za nastanak organskih tvari potrebni su određeni uvjeti.

3. Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama.

Prije svega, potreban vam je klorofil. Klorofil će djelovati ako svjetlost padne na list. Osvijetljeni list uzima ugljični dioksid iz zraka. Voda u listu dolazi iz korijena. I cijeli ovaj proces odvija se uz prisutnost topline.

Rječničko djelo "Fotosinteza"

Stvaranje organskih tvari u prisutnosti svjetlosti uz pomoć klorofila naziva sefotosinteza.

Fotosinteza - / foto svjetlo, sinteza - obrazovanje /.

Zapisivanje u bilježnicu

Uvjeti za stvaranje organskih tvari u biljkama

1 prisutnost klorofila.

2 svjetlo.

3. ugljikov dioksid.

4 toplo.

5 vode.

Kada su svi ovi uvjeti - klorofil, svjetlost, ugljikov dioksid, toplina, voda - prisutni, u listu se stvara šećer. Dijelom već u listu šećer se pretvara u škrob.Stvaranje škroba u lišću je prehrana biljaka.

Prikaz prezentacije "Stvaranje škroba u lišću biljaka na svjetlu"

1. Biljka geranija stavljena je u tamni ormarić 3 dana, tako da je došlo do odljeva hranjivih tvari iz lišća,

2. Zatim je biljka stavljena na svjetlo 8 sati,

3. Uklonili smo list biljke i stavili ga prvo u vruću vodu (u ovom slučaju je propalo pokrovno i glavno tkivo lista), list je postao mekši, zatim smo ga stavili u kipući alkohol.(Istovremeno , list je izgubio boju, a alkohol je postao svijetlo zelen od klorofila).

4. Zatim je obezbojeni list tretiran slabom otopinom joda

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

Zaključak: Doista, škrob se stvorio u lišću.

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

U procesu stvaranja organske tvari biljke oslobađaju kisik.

U 18. st. Godine 1771. engleski kemičarJoseph Priestleynapravio je sljedeći pokus: stavio je dva miša pod staklenu teglu, ali je ispod jedne tegle stavio sobnu biljku. Pogledaj sliku i reci što se dogodilo s mišem gdje nije bilo sobne biljke. Miš je mrtav.

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

Sjetite se koji je od sljedećih plinova neophodan za disanje živih bića? Kisik.

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

Organske tvari koje nastaju tijekom fotosinteze potrebne su za ishranu svih dijelova biljke, od korijena do cvjetova i plodova. Što je više sunčeve energije i ugljični dioksid hoće li biljka primiti, to će više organske tvari formirati. Tako se biljka hrani, raste i dobiva na težini.

Doista, biljke stvaraju organske tvari za vlastite potrebe, ali i daju hranu drugim živim organizmima, svim živim bićima osiguravaju kisik za disanje. Vegetacijski pokrov Zemlje naziva se "zelenim plućima planeta". A hoće li oni biti zdravi ovisi o tebi i meni, o tome koliko ćemo mudro raspolagati bogatstvom koje nam je dano.

FIZMINUTKA

GIMNASTIKA ZA OČI

Ljudi, poslušajte riječi K.A. Timiryazev “Dajte najboljem kuharu koliko god želite svježeg zraka, koliko god želite sunčeve svjetlosti i cijelu rijeku čista voda i zamolite ga da od svega toga pripremi šećer, škrob, masti i žitarice – mislit će da mu se smijete.

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

Kako razumiješ ovaj izraz?

6. Primarno učvršćivanje i ispravljanje znanja.

Koji plin apsorbira zeleno lišće biljaka? Karbonski.

Koja tvar ulazi u lišće kroz žile stabljike? Voda.

Koji je bitan uvjet? Sunčeva svjetlost.

Koji plin emitira zeleno lišće biljaka? Kisik.

Koje složene tvari nastaju u lišću. organska tvar

Dajte ime ovom procesu. Fotosinteza.

Kako se zove tvar u kojoj se odvija fotosinteza? Klorofil.

Nacrtajte i zapišite shemu fotosinteze

UGLJIK DIOKSID + VODA = ORGANSKE TVARI + KISIK

Fotosinteza je proces koji se odvija u zeleno lišće bilje u svjetlu , u kojem od ugljikov dioksid i vodu formirana organske tvari i kisika.

7. Konsolidacija proučenog materijala.

(varijabilni zadatak)

1. Frontalno ispitivanje

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

Odgovori na pitanja:

1. Koji se proces naziva fotosinteza?

2. Uz pomoć koje tvari se proces fotosinteze javlja u lišću?

3. Od kojih organskih tvari nastaju zeleni listovi?

4. Koji plin se oslobađa iz zelenog lišća na svjetlu? Koje je njegovo značenje za žive organizme?

5 . Koji su uvjeti potrebni za proces fotosinteze?

2. Testiranje

"Stvaranje organskih tvari u listu".

Koji dio biljke proizvodi organsku tvar?

korijen;

list;

stabljika;

cvijet.

Koji su uvjeti potrebni za stvaranje organskih tvari u biljci?

klorofil, svjetlost, toplina, ugljikov dioksid, voda;

klorofil, toplina;

ugljikov dioksid, voda.

Koji plin oslobađa biljka tijekom stvaranja škroba?

dušik;

kisik;

ugljični dioksid.

Kako biljka troši organsku tvar?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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

Dodatnipakao.

Pročitajte tekst pisma. Pronađite pogreške autora pisma?

Ispravi greške.

Pozdrav, mlade bioglave! S poštovanjem prema Vama, Aljoša Pereputkin. Ja sam veliki znalac

proces fotosinteze. Oh, poznaješ ga? otosinteza se odvija u korijenu i lišću

samo noću, nitko ne smeta. Tijekom ovog procesa proizvodi se voda i troši kisik. Mjesec šalje svoju energiju i u stanicama se stvaraju organski spojevi.

tvari: prvo škrob, a zatim šećer. Tijekom fotosinteze, mnogi

energije, pa se biljke zimi ne boje hladnoće. Bez fotosinteze bismo se ugušili, jer ne bi bilo obogaćivanja atmosfere ugljičnim dioksidom.

Sažimanje lekcije

Tijekom lekcije naučili ste kako se biljke hrane i rastu, dokazano je da bez zelenog lista ne samo da biljka ne može živjeti, već uopće ne bi bilo života na Zemlji, jer kisik zemljina atmosfera, koji udišu sva živa bića, nastao je u procesu fotosinteze. Veliki ruski botaničar K. A. Timirjazev nazvao je zeleni list velikom tvornicom života. Sirovina za njega je ugljični dioksid i voda, motor je lagan. Zelene biljke, koje neprestano ispuštaju kisik, neće dopustiti da čovječanstvo propadne. I moramo voditi računa o čistoći zraka.

U rocku bih volio završiti s poezijom

Fotosinteza se odvija tijekom cijele godine.

I daje ljudima hranu i kisik.

Vrlo važan proces je fotosinteza, prijatelji,

Ne možemo bez toga na Zemlji.

Voće, povrće, kruh, ugljen, sijeno, drva za ogrjev -

Fotosinteza je glava svega ovoga.

Zrak će biti čist, svjež, kako im je lako disati!

I ozonski omotač zaštitit će nas.

Domaća zadaća

Federalna agencija za obrazovanje

Državna obrazovna ustanova

Novgorod Državno sveučilište ih. Jaroslav Mudri

Fakultet prirodnih znanosti i prirodnih resursa

Odjel za kemiju i ekologiju

proizvodnja i potrošnja organskih tvari od strane biljaka

Zbirka smjernica

Veliki Novgorod

Stvaranje i potrošnja organskih tvari u biljkama: Zbirka smjernica za laboratorijski rad / Sastavio Kuzmina I. A. - Novgorodsko državno sveučilište, Veliki Novgorod, 2007. - 12 str.

Smjernice su namijenjene studentima specijalnosti 020801.65 - "Ekologija" i svim studentima studija "Opća ekologija".

Uvod

Za nastanak organskih tvari – temelja biljne biomase na Zemlji, potrebni su atmosferski ugljični dioksid i voda, kao i minerali tla. Uz pomoć svjetlosti određene valne duljine ugljični dioksid se fiksira u biljkama tijekom fotosinteze. Kao rezultat toga, u atmosferu se oslobađa kisik koji nastaje tijekom fotolize vode. Ovo je prva faza biokemijskog ciklusa ugljika.

Količina energije pohranjena na Zemlji fotosintezom je ogromna. Svake godine, kao rezultat fotosinteze zelenih biljaka, nastaje 100 milijardi tona organskih tvari, koje sadrže oko 450-1015 kcal sunčeve energije pretvorene u energiju kemijskih veza. Ti su procesi popraćeni takvim grandioznim fenomenima kao što je asimilacija oko 170 milijardi tona ugljičnog dioksida od strane biljaka, fotokemijska razgradnja oko 130 milijardi tona vode, iz koje se oslobađa 115 milijardi tona slobodnog kisika.

Kisik je osnova života svih živih bića koja ga koriste za oksidaciju raznih organskih spojeva u procesu disanja; ističe se u ovome CO2. Ovo je druga faza biokemijskog ciklusa ugljika povezana s funkcijom ugljičnog dioksida živih organizama. Istodobno, oslobađanje kisika u prvoj fazi je otprilike za red veličine veće od njegove apsorpcije u drugoj, zbog čega se tijekom funkcioniranja zelenih biljaka kisik nakuplja u atmosferi.

Energija koju vezuju autotrofi u procesu fotosinteze kasnije se troši na vitalnu aktivnost različitih heterotrofa, uključujući ljude, djelomično pretvarajući se u toplinsku energiju, i pohranjuje se u nizu komponenti koje čine biosferu (biljke i tlo). U kopnenim biomima ugljik tijekom fotosinteze najjače fiksiraju šume (-11 milijardi tona godišnje), zatim obradivo zemljište (-4 milijarde tona), stepe (-1,1 milijarda tona), pustinje (-0,2 milijarde tona). No najveći dio ugljika veže Svjetski ocean koji zauzima oko 70% Zemljine površine (127 milijardi tona godišnje).

Rezultirajuće 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 lanci kao karike, odlazi u svjetski prostor u obliku toplinske energije.

Organska tvar raznih živih organizama nakon njihove smrti postaje vlasništvo (hrana) heterotrofnih mikroorganizama. Mikroorganizmi razgrađuju organsku tvar procesima prehrane, disanja i fermentacije. Pri razgradnji ugljikohidrata nastaje ugljični dioksid koji se oslobađa u atmosferu iz razgrađene organske tvari na tlu, ali i iz tla. Tijekom razgradnje bjelančevina nastaje amonijak koji se djelomično oslobađa u atmosferu, a uglavnom nadopunjuje rezerve dušika u tlu tijekom procesa nitrifikacije.

Dio organske tvari se ne razgrađuje, već čini "rezervni fond". U prapovijesti su na taj način nastajali ugljen, plin, škriljevac, a danas treset i humus tla.

Svi navedeni procesi najvažniji su stupnjevi i faze biokemijskih ciklusa (ugljik, kisik, dušik, fosfor, sumpor i dr.). Dakle, živa tvar u procesu svog metabolizma osigurava stabilnost postojanja biosfere s određenim sastavom zraka, vode, tla, a bez intervencije čovjeka ta homeostaza ekosustava „Zemlje“ bila bi očuvana na neodređeno vrijeme.

2 Sigurnosni zahtjevi

Pokusi se provode strogo u skladu s metodološkim uputama. Pri obavljanju poslova pridržavaju se općih propisa zaštite na radu kemijski laboratoriji. U slučaju kontakta reagensa s kožom ili odjećom, zahvaćeno područje mora se brzo isprati s puno vode.

3 Eksperimentalno

Rad br. 1. Određivanje stvaranja organske tvari u listovima biljaka tijekom fotosinteze (po sadržaju ugljika)

Fotosinteza je glavni proces akumulacije tvari i energije na Zemlji, uslijed čega CO2 i H2O nastaju organske tvari (u ovoj formuli - glukoza):

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

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

U uzetom uzorku lišća odredi se sadržaj ugljika, zatim se listovi drže 2-3 sata ili više na svjetlu te se ponovno odredi sadržaj ugljika. Razlika između drugog i prvog određivanja, izražena po jedinici površine lista po jedinici vremena, pokazuje količinu formirane organske tvari.

Tijekom izgaranja ugljik lišća oksidira se 0,4 N otopinom kalijevog bikromata u sumpornoj kiselini. Reakcija se odvija prema sljedećoj jednadžbi:

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

Neiskorištena količina kalijevog bikromata 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 oksidacijom prelazi u difenilbenzidin ljubičastu. plavo-ljubičasta boja. Kalijev bikromat oksidira difenilamin i smjesa postaje crveno-smeđe boje. Kada se titrira s Mohrovom soli, heksavalentni krom se reducira u trovalentni krom. Kao rezultat, boja otopine postaje plava, a do kraja titracije - plavo-ljubičasta. Kada se krom titrira, naknadni dodatak Mohrove soli uzrokuje prijelaz oksidiranog oblika indikatora u reducirani (bezbojni); javlja se zelena boja koju otopini daju ioni trovalentnog kroma. Jasan prijelaz iz plavo-ljubičaste u zelenu sprječavaju ioni željeza koji se pojavljuju tijekom reakcije. Kako bi kraj reakcije titracije bio jasniji, ona se provodi u prisutnosti fosforne kiseline koja veže ione Fe3+ u bezbojni kompleksni ion 3- i štiti difenilamin od oksidacije.

Oprema, reagensi, materijali:

1) konusne tikvice od 250 ml; 2) konusne tikvice od 100 ml otporne na toplinu; 3) mali stakleni lijevci koji se koriste kao povratni kondenzatori; 4) birete; 5) 0,4 N otopina kalijevog dikromata (u razrijeđenoj sumpornoj kiselini (1:1)); 6) 0,2 N otopina Mohrove soli; 7) difenilamin; 8) 85% fosforna kiselina; 9) svrdlo za čep ili drugi uređaj za izbijanje diskova promjera 1 cm; 10) mjerni cilindar; 11) vegetativne biljke sa simetričnom širokom i tankom lisnom pločom (geranij, fuksija, listovi drvenastih biljaka).

Napredak

List vegetativne biljke razdijeli se na dvije polovice duž glavne žile i na jednoj od njih svrdlom za pluto izrezuju se 3 diska promjera 1 cm, koji se stavljaju na dno konusne termootporne tikvice od 100 ml, gdje se 10 ulije se ml 0,4 N otopine K2Cr2O7 . Tikvica se zatvori malim lijevkom, grlom prema dolje, i stavi na vruću ploču sa zatvorenom spiralom u komoru za odvodnju. Kad otopina zakipi, lagano kuhajte 5 minuta, povremeno lagano protresajući tikvicu kružnim pokretima kako bi diskovi bili dobro prekriveni tekućinom. Na vrhu tikvice (bez zatvaranja grla) ojačan je pojas od nekoliko slojeva debelog papira, koji će spriječiti opekline ruku prilikom miješanja sadržaja tikvice i kada se preuređuje.

Zatim se tikvica makne s grijanja, stavi na keramičku pločicu i ohladi. Tekućina bi trebala biti smećkaste boje. Ako je njegova boja zelenkasta, to ukazuje na nedovoljnu količinu kalijevog bikromata uzetog za oksidaciju organske tvari. U tom slučaju, određivanje se mora ponoviti s više reagensa ili manje rezova.

U ohlađenu otopinu ulije se 150 ml destilirane vode u malim obrocima u nekoliko faza, zatim se ta tekućina postupno ulije u tikvicu od 250 ml, u koju se dodaju 3 ml 85% fosforne kiseline i 10 kapi difenilamina. Promućkati sadržaj i titrirati s 0,2 N otopinom Mohrove soli.

Istodobno se provodi kontrolna determinacija (bez biljnog materijala), pažljivo promatrajući sve gore navedene radnje. Mohrova sol relativno brzo gubi titar, pa se otopina mora povremeno 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 odgovaraju 1 ml točno 0,2 N otopine Mohrove soli;

S - površina izreza, cm2.

Shema za bilježenje rezultata

Primjer izračuna 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 nehlapljivi ostatak (pepeo) sadrži elemente koji se nazivaju pepeo. Razlika između masa cjelokupnog suhog uzorka i ostatka pepela je masa organske tvari.

1) analitičke ili precizne tehnokemijske vage; 2) mufelna peć; 3) hvataljke za tiglice; 4) električni štednjak sa zatvorenom spiralom; 5) porculanski tiglovi ili čaše za isparavanje; 6) igle za seciranje; 7) eksikator; 8) alkohol; 9) destilirana voda; 10) kalcijev klorid; 11) osušena do apsolutno suhe mase drvna sječka, usitnjena kora, lišće, humusna zemlja.

Napredak

Suhi i zgnječeni uzorci drva, kore, lišća, kao i zemlje (3-6 g ili više), odabrani metodom prosječnog uzorka, važu se do 0,01 g na paus papiru. Stavljaju se u kalcinirane i izvagane porculanske lončiće ili čaše za isparavanje (promjera 5-7 cm), potpisane 1%-tnom otopinom željeznog klorida, koji grijanjem postaje smeđi, a kalciniranjem ne nestaje. Lonci s organskom tvari stavljaju se na zagrijani električni štednjak u dimnjaku i zagrijavaju dok ne nestanu pougljenje i crni dim. U tom slučaju, ako postoji veća količina biljnog materijala, može se nadopuniti iz prethodno izvaganog uzorka.

Zatim se lončići stavljaju u muflnu peć na temperaturu od 400-450 °C i spaljuju još 20-25 minuta dok pepeo ne postane sivo-bijel. Pri višoj temperaturi kalcinacije može doći do značajnih gubitaka sumpora, fosfora, kalija i natrija. Također se može primijetiti taljenje sa silicijskom kiselinom, što ometa potpuno pepeljenje. U tom slučaju se kalcinacija zaustavlja, lončić se ohladi i u njega se doda nekoliko kapi vruće destilirane vode; osušiti na pločici i nastaviti kalcinirati.

moguće sljedeće opcije boje pepela: crveno-smeđa (s visokim sadržajem željeznih oksida u uzorku), zelenkasta (u prisutnosti mangana), sivo-bijela.

U nedostatku prigušne peći, izgaranje se može provesti u svrhu obuke na električnom štednjaku pod propuhom. Za stvaranje viših temperatura potrebno je pločicu čvrsto zaštititi željeznim limom u obliku stranice visine 5-7 cm od ploče pločice, a odozgo je pokriti komadom azbesta. Spaljivanje se provodi 30-40 minuta. Kod spaljivanja je potrebno povremeno miješati materijal disekcijskom iglom. Spaljivanje se također provodi do bijelog jasena.

U slučaju sporog izgaranja, mala količina alkohola se ulije u ohlađene lončiće i zapali. U pepelu ne bi trebalo biti vidljivih crnih čestica ugljena. U suprotnom, uzorci se tretiraju s 1 ml destilirane vode, promiješaju i kalcinacija se ponovi.

Nakon što je izgaranje završeno, lončići se ohlade u eksikatoru s poklopcem i važu.

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

Shema za bilježenje rezultata

Rad broj 3. Određivanje potrošnje organske tvari biljaka tijekom disanja

Svaka zajednica živih organizama na Zemlji odlikuje se svojom produktivnošću i održivošću. Produktivnost se definira kao razlika između akumulacije i potrošnje organske tvari u 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 jako se razlikuju u omjeru tih procesa. Da, u C4 biljke (kukuruz, sirak, šećerna trska, stabla mangrova), uočava se visok intenzitet fotosinteze s malo svjetlosnog disanja, što osigurava njihovu visoku produktivnost u usporedbi s C3 biljke (pšenica, riža).

C3 - biljke. Ovo je većina biljaka na Zemlji koje izvode C3- način fiksiranja ugljičnog dioksida tijekom fotosinteze, što rezultira stvaranjem spojeva s tri ugljika (glukoza, itd.). To su uglavnom biljke umjerenih geografskih širina, čija je optimalna temperatura + 20 ... + 25 ° S, a maksimalna + 35 ... + 45 ° S.

C4 - bilje. To su oni čiji proizvodi za fiksiranje CO2 su organske kiseline s četiri ugljika i aminokiseline. Tu spadaju pretežno tropske biljke (kukuruz, sirak, šećerna trska, mangrove). C4- fiksacijski put CO2 sada se nalazi u 943 vrste iz 18 obitelji i 196 rodova, uključujući brojne žitarice 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). Vrlo su prilagođene toplim uvjetima, učinkovito koriste vodu, dobro podnose stres - sušu, slanost, odlikuju se pojačanim intenzitetom svih fizioloških procesa, što predodređuje njihovu vrlo visoku biološku i gospodarsku produktivnost.

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

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

Sve biljke i životinje disanjem dobivaju energiju za održavanje života.

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

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

Višak barita koji nije reagirao s CO2, titrirano klorovodičnom kiselinom:

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

Oprema, reagensi, materijali

1) konusne tikvice širokog grla zapremine 250 ml; 2) gumeni čepovi s izbušenim rupama u koje se uvlači staklena cjevčica; u cijev se uvlači tanka žica duljine 12-15 cm; 3) tehnokemijske vage; 4) utezi; 5) crni neprozirni papir; 6) birete s otopinom Ba(OH)2 i čepom na vrhu, u koji je umetnuta cijev s natrijum-vapnom; 7) 0,1 N otopina Ba(OH)2; 8) 0,1 N otopina HCl; 9) 1% otopina fenolftaleina u kapaljki; 10) zeleno lišće, svježe ubrano u prirodnom okruženju ili lišće sobnih biljaka.

Napredak

5-8 g zelenog, svježe otrganog lišća biljke odvaže se s peteljkama na tehnokemijskoj vagi, peteljke se pričvrste jednim krajem žice koja se provuče kroz rupu od čepa (slika 1).

Riža. 1. Montirana tikvica za određivanje intenziteta disanja:

1 - žica, 2 - staklena cijev, 3 - gumeni čep, 4 - hrpa lišća, 5 - barit.

Preporuča se prethodno izvršiti probnu ugradnju spuštanjem materijala u tikvicu i zatvaranjem tikvice čepom. Pazite da pluteni čep čvrsto zatvori tikvicu, da se hrpa lišća nalazi na vrhu tikvice i da je razmak između barita i grozda dovoljno velik. Preporuča se sve rupe između tikvice, čepa i epruvete zatvoriti plastelinom, a sustav izolirati komadom folije na gornjem izlazu žice iz epruvete.

U pokusne tikvice iz birete se ulije 10 ml 0,1 N otopine Ba(OH)2, materijal se stavi i izolira 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 pokusa koji traje 1 sat. Tijekom pokusa povremeno lagano protresite tikvice kako biste uništili BaCO3 film koji se stvara na baritnu površinu i sprječava potpunu apsorpciju CO2.

Nakon jednog sata malo otvoriti čep i brzo izvlačenjem žice s listićima izvaditi materijal iz tikvica. Odmah zatvorite čep izolirajući vrh tube folijom. Prije titracije dodajte 2-3 kapi fenolftaleina u svaku tikvicu: otopina postaje grimiznocrvena. Slobodni barit titrirajte s 0,1 N HCl. Prvo se titriraju kontrolne tikvice. Uzmite prosjek i zatim titrirajte pokusne tikvice. Pažljivo titrirajte otopine dok ne postanu bezbojne. Rezultate zabilježite u tablicu (na ploču i u bilježnicu).

Konačni proizvod" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">konačni proizvodi

Drugi oblik razgradnje organske tvari do najjednostavnijih spojeva su mikrobiološki procesi u tlu i vodama, koji rezultiraju stvaranjem zemljišnog humusa i raznih pridnenih sedimenata polurazgrađene organske tvari (sapropel i dr.). Glavni od tih procesa je biološka razgradnja organskih tvari koje sadrže dušik i ugljik putem saprofita, 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). Biljne i životinjske bjelančevine koje sadrže sumpor također se razgrađuju, što rezultira stvaranjem sumporovodika (H2S). Proizvod vitalne aktivnosti mikroorganizama također su spojevi indola, koji djeluju kao stimulansi rasta. Najpoznatija je β-indoliloctena kiselina ili heteroauksin. Indolske tvari nastaju iz aminokiseline triptofana.

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

Oprema, reagensi, materijali

1) tehnokemijske vage; 2) termostat; 3) epruvete; 4) pamučni čepovi; 5) kemijska stakla; 6) Petrijeve zdjelice; 7) NaHC03 8) 5% PbNO3 ili Pb(CH3COO)2; 9) Salkovskyjev reagens; 10) Erlichov reagens; 11) ninhidrin reagens; 12) Nesslerov reagens; 13) humusno tlo; 14) svježe lišće lupine ili osušeno lišće drugih mahunarki; 15) riba, mesno brašno ili komadi mesa, riba.

Napredak

A. Amonifikacija životinjskih bjelančevina

a) U epruvetu stavite 0,5-1 g svježe ribe ili manji komad mesa. Dodajte staloženu vodu do polovice volumena epruvete i 25-50 mg NaHCO3 (na vrhu skalpela) za neutralizaciju okoline, koja pogoduje djelovanju amonifikatora (za njih je povoljna neutralna ili blago alkalna sredina pri pH = 7 i više). Dodati malu grudicu humusne zemlje za unošenje amonifikatora u medij, promiješati sadržaj epruvete, začepiti epruvetu pamučnim čepom, prvo pričvrstiti komad olovnog papira između čepa i epruvete (slika 2.) tako da ne dodiruje otopinu. Svaku epruvetu pri vrhu omotajte folijom kako plin ne bi izlazio iz epruvete. Stavite sve u termostat na 25-30°C 7-14 dana.

Riža. 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 okolišu stajaćeg rezervoara (na primjer, ribnjak), gdje čestice tla sa susjednih polja mogu ući ispiranjem.

b) U čašu nasuti humusnu zemlju, preliti odstajalom vodom, u zemlju zakopati komadić mesa, između zemlje i ruba čaše učvrstiti olovni papir, zatvoriti sustav Petrijevom zdjelicom (strana prema dolje) , stavite u termostat na 25-30 °C na jedan ili dva tjedna.

Ovaj pokus oponaša razgradnju organskih ostataka (crva, raznih životinja iz tla) u tlu.

B. Amonifikacija biljnih ostataka

Pratite razgradnju zelenog gnojiva u tlu, za što čašu od 100 ml napunite humusnom zemljom i zakopajte nekoliko komadića zelenih stabljika i listova višegodišnje lupine, graška i graha posađenih u jesen u posudu. Možete koristiti suhe dijelove ljeti ubranih mahunarki poparene u vodi. Zatvorite čaše poklopcem iz Petrijeve zdjelice, stavite u termostat na temperaturu od 25-30 °C jedan do dva tjedna, održavajući normalnu vlažnost tla tijekom pokusa (60% ukupnog kapaciteta vlage), bez prekomjerne mokreći ga.

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

a) Filtrirajte dio otopine kulture iz epruveta u kojima se odvijala razgradnja životinjskih bjelančevina. Obratiti pozornost na stvaranje produkata neugodnog mirisa (sumporovodik - miris pokvarenih jaja, spojevi indola itd.).

Nastanak amonijaka detektirajte dodavanjem 2-3 kapi Nesslerovog reagensa u 1 ml otopine kulture. Da biste to učinili, prikladno je koristiti satno staklo postavljeno na list bijelog papira ili porculansku šalicu. Žutilo otopine ukazuje na prisutnost amonijaka koji nastaje tijekom razgradnje proteina.

Prisustvo sumporovodika detektirajte tako da olovni papir zacrnite preko otopine ili ga spustite u otopinu.

Otopinu kulture nakapajte na filtar ili kromatografski papir mikropipetom s uvučenim nosom (10-20 kapi u jednom trenutku), osušite je iznad ventilatora, nakapajte reagens Salkowsky, Erlich ili ninhidrin. Zagrijte iznad štednjaka. Indolski spojevi s reagensom Salkowskog daju plave, crvene, grimizne boje ovisno o sastavu produkta indola (auksin indoloctena kiselina daje crvenu mrlju). Ehrlichov reagens daje ljubičastu boju s derivatima indola. Ninhidrin reagens je reakcija za aminokiselinu triptofan (prekursor indol auksina). Kada se zagrije - plava boja.

b) Izvadite komad mesa ili ribe iz zemlje zajedno sa zemljom uz komad, stavite u čašu, nalijte malo vode, zdrobite staklenim štapićem, protresite, filtrirajte. Odredite amonijak, sumporovodik, indolne tvari u filtratu gore navedenim metodama. Slični se procesi događaju u tlu kada mrtve životinje trunu.

c) Poluraspadnute stabljike zelene mase lupina izvaditi iz zemlje, očistiti od zemlje i samljeti s malo vode. Profiltrirati 1-2 ml otopine i napraviti test na amonijev dušik koji se oslobađa tijekom mineralizacije biljnih proteina (Nesslerovim reagensom). Slični se procesi događaju u tlu kada se zaorava zelena gnojidba ili organski ostaci u obliku stajnjaka, treseta, sapropela itd.

Odredite prisutnost sumporovodika, indolnih tvari, triptofana.

d) Stavite na predmetno stakalce kap tekućine kulture iz epruvete u kojoj su razgrađene životinjske bjelančevine i pregledajte pod mikroskopom pri povećanju od 600. Nađeni su brojni mikroorganizmi koji uzrokuju razgradnju organskih tvari. Često se snažno kreću i crvolikim zavojima.

Uvod. 3

2 Sigurnosni zahtjevi. četiri

3 Eksperimentalni dio. četiri

Rad br. 1. Određivanje stvaranja organske tvari u listovima biljaka tijekom fotosinteze (po sadržaju ugljika) 4

Rad br. 2. Određivanje akumulacije organske tvari u biljnoj biomasi iu tlu. osam

Rad br. 3. Određivanje potrošnje organske tvari biljkama tijekom disanja 11

Rad br. 4. Razgradnja organskih tvari u vodi i tlu s određivanjem nekih krajnjih produkata. četrnaest

sažetak ostalih prezentacija

"Kultura stanica i tkiva biljaka" - Funkcije hormona u kalusogenezi. Čimbenici koji utječu na sintezu. diferencirane stanice. Vrste kultura stanica i tkiva. genetska heterogenost. Kulture biljnih stanica. Dediferencijacija. Karakterizacija kalusnih stanica. Povijesni aspekti. Stvaranje krunskih žuči. Kultura pojedinačnih stanica. Razlozi za asinkroniju. Sinteza sekundarnih metabolita. diferencijacija kalusnih tkiva. fizički faktori.

"Lišće biljaka" - Peteljkasti listovi. Što je rub plojke lista? List je i organ disanja, isparavanja i gutacije (izlučivanje kapljica vode) biljke. Koja vrsta venacije? Složeni listovi. Opišite list. Listovi se nalaze s obje strane peteljke na određenoj udaljenosti jedan od drugog. sjedeći listovi. Rub plojke lista. Ternarno. Suprotan. Kovrčavi. Vene. Jednostavni listovi. List - u botanici, vanjski organ biljke, čija je glavna funkcija fotosinteza.

"Klasifikacija voća" - Tykvin. Pomeranski. Klasifikacija voća. Organi cvjetnica. Usporedi. Bobica. Jabuka. Sočno voće. Pronađi dodatak. Polykostyanka. Konsolidacija proučavanog materijala. Koštunice. Perikarp. reproduktivni organi. Voće, njihova klasifikacija.

"Plodovi i sjemenke" - Pod. Neka vam duša ne bude lijena. Laboratorijski rad. Tykvin. Žitarica. Znanje. Koštunice. Prijenos. Stablo znanja. Pitanja za konsolidaciju. Širenje po namazanje. Širi se vodom. Znakovi sjemena. Neplodnost. Neugledan cvijet. Prijenos na vanjske korice. Obrazovanje fetusa. Kutija. Grupni rad. Polykostyanka. Fetus. Širi se vjetrom. Zašto se sjeme širi?

"Struktura za bijeg" - gomolj. Vrste bubrega. Formira se od pupova na dnu stabljike. Vanjska struktura bijega. organska tvar. Unutarnja struktura. Razvoj bijega iz bubrega. Internodije su jasno definirane. Bijeg. Gomolj korijena. Rast stabljike. stabljika Izbjeći izmjene. Escape sorta. Corm. Transport tvari duž stabljike. Rizom. Žarulja. Grananje. Lukovica i corn. Vage. Pupoljak.

"Zadaci o strukturi biljaka" - Položaj vodljivih snopova. Pogledaj sliku i odgovori na pitanja. horizontalni transport. Podzemne modifikacije izdanaka. Građa bubrega. Položaj izdanaka u prostoru. biljnih tkiva. Razgranati izbojci. Struktura konusa rasta. Vanjska građa korijena. bokorenje. Modifikacije korijena. Razmotrite crtež. Didaktika za interaktivnu bijelu ploču u biologiji. Raspored listova.