PRELEZA 9

Formarea și descompunerea substanțelor organice.

(fotosinteză, respirație, transpirație)

Să luăm în considerare mai detaliat procesele de acumulare a energiei solare în timpul formării substanțelor organice și disiparea acesteia în timpul distrugerii acestor substanțe. Viața pe Pământ depinde de fluxul de energie generat ca urmare a reacțiilor termonucleare care au loc în intestinele Soarelui. Aproximativ 1% din energia solară care ajunge pe Pământ este transformată de celulele vegetale (și unele bacterii) în energie chimica carbohidrați sintetizati.

Formarea substanţelor organice în lumină numită fotosinteză (gr. Lumină, conexiune) Fotosinteza este acumularea unei părți din energia solară prin conversia energiei sale potențiale legături chimice substanțe organice.

Fotosinteză- o legătură necesară între natura animată și cea neînsuflețită. Fără afluxul de energie de la Soare, viața de pe planeta noastră, respectând cea de-a doua lege a termodinamicii, ar înceta pentru totdeauna. Relativ recent (sfârșitul secolului al XVIII-lea), s-a descoperit că în substanțele organice formate în timpul fotosintezei, raportul dintre carbon, hidrogen și oxigen este astfel încât există, parcă, 1 moleculă de apă la 1 atom de carbon ( de unde si denumirea de zaharuri – carbohidrati). Se credea că carbohidrații sunt formați din carbon și apă, iar oxigenul este eliberat din CO 2 . Mai târziu, medicul englez Cornelius van Niel, studiind bacteriile de fotosinteză, a arătat că, ca urmare a fotosintezei, bacteriile cu sulf eliberează sulf, nu oxigen:

El a sugerat că nu CO 2, ci apa se descompune în timpul fotosintezei și a propus următoarea ecuație a fotosintezei totale:

Pentru alge și plante verzi, H 2 A este apă (H 2 O). Pentru bacteriile cu sulf violet, H 2 A este hidrogen sulfurat. Pentru alte bacterii, poate fi hidrogen liber sau altă substanță oxidabilă.

Această idee în anii 30 ai secolului al XX-lea a fost confirmată experimental folosind izotopul greu al oxigenului (18 O).

Pentru alge și plante verzi, ecuația de fotosinteză totală a început să fie scrisă după cum urmează:

Carbohidrații sintetizați de plante (glucoză, zaharoză, amidon etc.) reprezintă principala sursă de energie pentru majoritatea organismelor heterotrofe care locuiesc pe planeta noastră. Descompunerea materiei organice apare în procesul de metabolism (gr. schimbare) în celulele vii.

Metabolism este un ansamblu de reacții biochimice și transformări energetice în celulele vii, însoțite de schimbul de substanțe între organism și mediu.

Se numește suma reacțiilor care duc la descompunerea sau degradarea moleculelor și eliberarea de energie catabolismși conducând la formarea de noi molecule - anabolism.

Transformările energetice în celulele vii sunt efectuate prin transferul de electroni de la un nivel la altul sau de la un atom sau moleculă la altul. Energia carbohidraților este eliberată în procesele metabolice în timpul respirației organismelor.

Respirația este procesul prin care energia eliberată din descompunerea carbohidraților este transferată către molecula universală purtătoare de energie adenozin trifosfat (ATP), unde este stocată sub formă de legături de fosfat de înaltă energie.

Deci, de exemplu, în timpul descompunerii a 1 mol de glucoză, se eliberează 686 kcal de energie liberă (1 kcal = 4,18t10 J). Dacă această energie ar fi eliberată rapid, atunci cea mai mare parte din ea ar fi disipată sub formă de căldură. Acest lucru nu ar aduce beneficii celulei, dar ar duce la o creștere fatală a temperaturii pentru aceasta. Dar în sistemele vii există mecanisme complexe care reglează numeroase reacții chimiceîn așa fel încât energia să fie stocată în legături chimice și să poată fi apoi eliberată treptat, după cum este necesar. La mamifere, păsări și alte vertebrate, căldura eliberată în timpul respirației este stocată și, prin urmare, temperatura corpului lor este mai mare decât temperatura ambiantă. La plante, rata de respirație este scăzută, astfel încât căldura degajată de obicei nu afectează temperatura plantelor. Respirația poate apărea atât în ​​condiții aerobe (în prezența oxigenului), cât și în condiții anaerobe (fără oxigen).

Respirație aerobică- un proces invers față de fotosinteză, adică materia organică sintetizată (C 6 H 12 O 6) se descompune din nou odată cu formarea de CO 2 și H 2 O cu eliberarea energiei potențiale Q transpirație acumulată în această substanță:

Cu toate acestea, în absența oxigenului, procesul poate să nu se finalizeze. Ca urmare a unei astfel de respirații incomplete, se formează substanțe organice, care mai conțin o anumită cantitate de energie, care poate fi folosită ulterior de alte organisme în alte tipuri de respirație.

Respirația anaerobă se desfășoară fără participarea oxigenului gazos. Acceptorul de electroni nu este oxigenul, ci o altă substanță, de exemplu acid acetic:

rezerva de energie q 1 și poate fi folosit ca combustibil sau se oxidează și se aprinde spontan în natură în funcție de reacția:

Respirația fără oxigen este baza vieții pentru mulți saprotrofe(bacterii, drojdie, ciuperci de mucegai, protozoare), dar pot fi găsite și în țesuturile animalelor superioare.

Fermentaţie- aceasta este respirația anaerobă, în care materia organică în sine servește ca acceptor de electroni:

		iar alcoolul rezultat mai conţine

o cantitate de energie q 2 care poate fi folosită de alte organisme:

Descompunerea poate fi rezultatul nu numai al proceselor biotice, ci și abiotice. De exemplu, incendiile de stepă și de pădure returnează o cantitate mare de CO 2 și alte gaze în atmosferă și minerale în sol. Sunt un proces important și uneori chiar necesar în ecosistemele în care condițiile fizice sunt astfel încât microorganismele nu au timp să descompună reziduurile organice rezultate. Dar descompunerea finală a plantelor și animalelor moarte este efectuată în principal de microorganisme heterotrofe - descompunetori, dintre care un exemplu sunt larg răspândite în deșeurile și apele naturale bacterii saprofite. Descompunerea substantelor organice este rezultatul obtinerii necesarului elemente chimiceși energie în procesul de transformare a alimentelor în interiorul celulelor corpului lor. Când aceste procese se opresc, toate elementele biogene vor fi legate în rămășițe moarte și continuarea vieții va deveni imposibilă. Complexul de distrugători din biosferă este format dintr-un număr mare de specii, care, acționând secvențial, descompun substanțele organice în minerale. Procesele de formare a substanțelor organice și degradarea lor se numesc procese produse(lat. creație, producție) și distrugere(lat. distrugere). Echilibrul producție-distructivîn biosfera în ansamblu conditii moderne este pozitiv. Acest lucru se datorează faptului că nu toate părțile plantelor și animalelor moarte sunt distruse în același ritm. Grăsimile, zaharurile și proteinele se descompun destul de repede, în timp ce lemnul (fibre, lignină), chitina și oasele se descompun foarte lent. Cel mai stabil produs intermediar de descompunere al materiei organice este humusul. ( lat. sol, humus), a cărui mineralizare ulterioară este foarte lentă. Descompunerea lentă a humusului este unul dintre motivele întârzierii distrugerii în comparație cu producția. Din punct de vedere al chimiei, substanţele humice sunt produse de condensare (lat. - acumulare, compactare) a compuşilor aromatici (fenoli, benzeni etc.) cu produşi de descompunere ai proteinelor şi polizaharidelor. pentru scindarea lor, aparent, sunt necesare enzime speciale, care sunt adesea absente în sol și saprotrofe acvatice.

Astfel, descompunerea reziduurilor organice este un proces lung, în mai multe etape și complex, care controlează mai multe funcții importante ale ecosistemului: întoarcerea nutrienților în ciclu și a energiei în sistem; transformarea substanțelor inerte de pe suprafața pământului; formarea de compuși complecși inofensivi de substanțe toxice; mentinerea compozitiei atmosferei necesara vietii azobilor. Pentru biosfera în ansamblu, rămânerea în urmă a proceselor de descompunere a substanțelor organice din procesele de sinteză a acestora de către plantele verzi este de o importanță capitală. Acest întârziere a cauzat acumularea de combustibili fosili în intestinele planetei și de oxigen în atmosferă. Bilanțul pozitiv al proceselor de producție-distrugere stabilite în biosferă asigură viața organismelor aerobe, inclusiv a omului.

Principalele modele de consum de apă plantelor.

transpiratie este procesul de evaporare a apei din părțile subterane ale plantelor.

Una dintre principalele funcții fiziologice ale oricărui organism este menținerea unui nivel adecvat de apă în organism. În procesul de evoluție, organismele au dezvoltat diverse adaptări pentru obținerea și utilizarea economică a apei, precum și pentru a trăi o perioadă secetoasă. Unele animale din deșert obțin apă din alimente, altele oxidând grăsimile stocate în timp util (de exemplu, o cămilă, capabilă să oxidare biologică de la 100 g de grăsime pentru a obține 107 g de apă metabolică). În același timp, au o permeabilitate minimă la apă a tegumentului exterior al corpului, un stil de viață predominant nocturn etc. Cu ariditate periodică, este caracteristică o cădere în stare de repaus cu o rată metabolică minimă.

Plantele terestre obțin apă în principal din sol. Precipitațiile scăzute, drenajul rapid, evaporarea intensă sau o combinație a acestor factori duc la uscare, iar excesul de umiditate duce la îndesarea și îndesarea solurilor. Bilanțul de umiditate depinde de diferența dintre cantitatea de precipitații și cantitatea de apă evaporată de pe suprafețele plantelor și solului, precum și de transpirație. La rândul lor, procesele de evaporare depind direct de umiditatea relativă a aerului atmosferic. La o umiditate apropiată de 100%, evaporarea se oprește practic, iar dacă temperatura scade în continuare, atunci începe procesul invers - condens (se formează ceață, rouă, căderea înghețului). umiditatea aerului ca factor de mediu la valorile sale extreme (umiditate ridicată și scăzută), sporește efectul (exacerbă) temperaturii asupra corpului. Saturația aerului cu vapori de apă rar atinge valoarea maximă. Deficit de umiditate - diferența dintre saturația maximă posibilă și cea existentă efectiv la o anumită temperatură. Acesta este unul dintre cei mai importanți parametri de mediu, deoarece caracterizează două cantități simultan: temperatura și umiditatea. Cu cât deficitul de umiditate este mai mare, cu atât este mai uscat și mai cald și invers. Regimul de precipitații este cel mai important factor care determină migrarea poluanților în mediul naturalși spălați-le din atmosferă.

Masa de apă conținută în organismele vii este estimată la 1,1 10 3 miliarde de tone, adică mai puțin decât o conțin canalele tuturor râurilor lumii. Biocenoza biosferei, care conține o cantitate relativ mică de apă, o conduce totuși intens prin ea însăși. Acest lucru este deosebit de intens în ocean, unde apa este atât un habitat, cât și o sursă de nutrienți și gaze. Cea mai mare parte a biocenozei planetei este producători.În ecosistemele acvatice, acestea sunt algele și fitoplanctonul, iar în ecosistemele terestre, vegetația. LA mediu acvatic plantele filtrează continuu apa prin suprafața lor, iar pe uscat extrag apa din sol cu ​​rădăcinile lor și îndepărtează (transpira) partea de sol. Astfel, pentru sinteza unui gram de biomasă, plantele superioare trebuie să evapore aproximativ 100 g de apă.

Cele mai puternice sisteme de transpirație pe uscat sunt pădurile, care sunt capabile să pompeze prin ele însele întreaga masă de apă din hidrosferă în 50 de mii de ani; în același timp, planctonul oceanic filtrează toată apa oceanului într-un an, iar organismele marine toate împreună - în doar șase luni.

În biosferă funcționează un filtru complex de fotosinteză, timp în care apa se descompune și, împreună cu dioxidul de carbon, este folosită la sinteza compușilor organici necesari pentru construirea celulelor organismelor. Organismele vii fotosintetice pot descompune întreaga masă de apă din hidrosferă în aproximativ 5-6 milioane de ani, în timp ce alte organisme restaurează apa pierdută din masa organică pe moarte în aproximativ aceeași perioadă.

Astfel, biosfera, în ciuda volumului neglijabil de apă conținut în ea, se dovedește a fi cel mai puternic și complex filtru al hidrosferei de pe Pământ.

O cascadă de filtre biologice trece prin ea însăși o masă de apă egală cu masa întregii hidrosfere pe o perioadă de la șase luni până la milioane de ani. Prin urmare, se poate argumenta că hidrosfera este un produs al organismelor vii, un mediu pe care l-au creat pentru ele însele. Academicianul V. I. Vernadsky a exprimat acest lucru prin teza: Organismul are de-a face cu un mediu la care nu este doar adaptat, dar care este adaptat acestuia.

Dezvoltarea ecosistemului.

Observațiile din natură arată că câmpurile abandonate sau pădurile pârjolite sunt cucerite treptat de ierburi sălbatice perene, apoi de arbuști și, în final, de copaci. Dezvoltarea ecosistemelor în timp este cunoscută în ecologie sub denumirea de succesiuni ecologice (lat. succesiune, succesiune).

Succesiunea ecologică este o schimbare succesivă a biocenozelor care apar succesiv pe același teritoriu sub influența factorilor naturali sau antropici.

Unele comunități rămân stabile mulți ani, altele se schimbă rapid. Schimbările apar în toate ecosistemele în mod natural sau artificial. Schimbarea naturală este naturală și condusă de comunitatea însăși. Dacă schimbările succesorale sunt determinate în principal de interacțiuni interne, atunci aceasta autogenă, adică succesiuni autogeneratoare. Dacă schimbările sunt cauzate de forțe externe la intrarea ecosistemului (furtună, incendiu, impact uman), atunci astfel de succesiuni se numesc alogenic adică generate din exterior. De exemplu, defrișarea este rapid repopulată de copacii din jur; luncă poate fi înlocuită cu pădure. Fenomene asemănătoare apar în lacuri, pe versanți stâncoși, gresii goale, pe străzile satelor părăsite etc. Procesele de succesiune se desfășoară continuu pe întreaga planetă.

Se numesc comunități succesive care se înlocuiesc într-un spațiu dat serie sau etape.

O succesiune care începe într-o zonă anterior neocupată este numită primar. De exemplu, așezări de licheni pe pietre: sub influența secrețiilor de licheni, substratul pietros se transformă treptat într-un fel de sol, unde se așează apoi licheni fructiosi, ierburi verzi, arbuști etc.

Dacă o comunitate se dezvoltă pe site-ul uneia deja existente, atunci vorbesc despre secundar succesiuni. De exemplu, schimbările care apar după dezrădăcinarea sau tăierea pădurilor, construirea unui iaz sau lac de acumulare etc.

Ratele de succesiune variază. Din punct de vedere istoric, schimbarea faunei și florei pe perioade geologice nu este altceva decât succesiuni ecologice. Ele sunt strâns legate de geologice şi schimbarea climeiși evoluția speciilor. Astfel de schimbări apar foarte lent. Succesiunile primare durează sute sau mii de ani. Secundarul curge mai repede. Succesiunea începe cu o comunitate dezechilibrată, în care producția (P) de materie organică este fie mai mare, fie mai mică decât rata de respirație (D), iar comunitatea tinde către o stare în care P = D. Succesiunea care începe la P > D. se numește autotrof, iar pentru P<Д - heterotrof. Raportul P/D este un indicator funcțional al maturității ecosistemelor.

La P > D, biomasa comunității (B) și raportul dintre biomasă și producția B / P cresc treptat, adică mărimea organismelor crește. Creșterea continuă până când sistemul se stabilizează. Starea unui ecosistem stabilizat se numește menopauza(gr. scara, scena matura).

Succesiunea autotrofa- un fenomen larg răspândit în natură care începe într-un mediu nelocuit: formarea unei păduri pe terenuri abandonate sau restabilirea vieții după erupții vulcanice și alte dezastre naturale. Se caracterizează printr-o predominanță îndelungată a organismelor autotrofe.

succesiune heterotrofa caracterizat printr-o predominanță a bacteriilor și apare atunci când mediul este suprasaturat cu materie organică. De exemplu, într-un râu poluat canalizare cu un continut ridicat de materie organica, sau in statiile de tratare a apelor uzate. În succesiunile heterotrofe, rezervele de energie pot dispărea treptat. Din cauza lipsei unui proces autotrof, este posibil să nu apară menopauza; apoi, după ce rezervele de energie sunt epuizate, ecosistemul poate dispărea (un copac care se prăbușește).

În sistemele de climax, se formează o rețea complexă de relații care își menține starea stabilă. Teoretic, o astfel de stare ar trebui să fie constantă în timp și să existe până când este încălcată de perturbații externe puternice. Cu cât raportul P/D se abate de la 1, cu atât ecosistemul este mai puțin matur și mai puțin stabil. În comunitățile climax, acest raport se apropie de 1.

Tendințe ale modificărilor principalelor caracteristici ale ecosistemelor. Cu succesiunile autogene se observă o schimbare regulată a principalelor caracteristici ale sistemelor ecologice (Tabelul 2.2).

Succesiunile sunt asociate cu o schimbare a energiei funcționale către costuri de respirație crescute pe măsură ce materia organică și biomasa se acumulează. Strategia generală pentru dezvoltarea ecosistemelor este de a crește eficiența utilizării energiei și a nutrienților, de a obține o diversitate maximă de specii și de a complica structura sistemului.

Succesiunea este o dezvoltare previzibilă direcționată a unui ecosistem până când se stabilește un echilibru între comunitatea biotică - biocenoza și mediul abiotic - biotopul.

În procesul de succesiune a unei populații de organisme, relațiile funcționale dintre ele se înlocuiesc în mod regulat și reversibil. În ciuda faptului că un ecosistem nu este un „superorganism”, există multe paralele între dezvoltarea unui ecosistem, a unei populații, a unui organism și a unei comunități de oameni.

Evoluţie ecosistemele, spre deosebire de succesiuni, este un proces lung dezvoltare istorica. Evoluția ecosistemelor este istoria dezvoltării vieții pe Pământ de la apariția biosferei până în zilele noastre. În centrul evoluției se află selecție naturală la nivelul speciei sau mai jos. Evoluția ecosistemelor se repetă într-o oarecare măsură în dezvoltarea lor succesivă. Procesele evolutive sunt ireversibile și non-ciclice. Dacă comparăm compoziția și structura ecosistemelor în epocile geologice timpurii și târzii, atunci există o tendință spre creșterea diversității speciilor, gradul de închidere a ciclurilor biogeochimice a uniformității distribuției și conservării resurselor în cadrul sistemului, complicația a structurii comunităților și dorința unei stări echilibrate, în care ritmul de evoluție încetinește. Într-un astfel de sistem, evoluția întâmpină multe obstacole, deoarece comunitatea are personal dens și legăturile dintre organisme și populații sunt puternice. În același timp, șansele de a pătrunde într-un astfel de sistem din exterior sunt foarte mici, iar evoluția lui este oarecum întârziată.

Biomi. Condițiile fizico-chimice și climatice din diferite părți ale biosferei sunt diferite. Colecțiile mari de ecosisteme determinate din punct de vedere climatic se numesc biomi sau formațiuni. Un biom este un macrosistem sau o colecție de ecosisteme care sunt strâns legate condiții climatice, fluxurile de energie, circulația substanțelor, migrația organismelor și tipul de vegetație. Fiecare biom include un număr de ecosisteme mai mici, interconectate.

Biomii sunt împărțiți în trei grupe principale în funcție de habitatul lor: terestre, marine și de apă dulce. Formarea lor depinde de macroclimat, iar pentru apă dulce - pe latitudine geografică teren. Factorii importanți sunt:

circulația aerului,

distribuția luminii solare

climat sezonier,

înălțimea și orientarea munților,

hidrodinamica sistemelor de apă.

Biomi terestre sunt determinate în principal de vegetație, care este strâns dependentă de climă și formează principala biomasă. Granițele clare între biomi sunt rare. Mai des sunt neclare și reprezintă zone largi de tranziție. La limita a două ecosisteme, de exemplu, la marginea unei păduri, se găsesc simultan reprezentanți ai speciilor de pădure și luncă. Contrastul mediului, și deci marea abundență de posibilități ecologice, dă naștere unei „condensări a vieții”, numită regula efectului marginii sau regula ecotonului(din gr. casa si comunicare) . Cel mai bogat biom de specii de pe planetă este pădurea tropicală veșnic verde.

Biomi marini mai puţin dependente de climă decât cele terestre. Ele se formează în funcție de adâncimea rezervorului și de amplasarea verticală a organismelor. De o importanță capitală este faptul că fotosinteza este posibilă numai în orizonturile de suprafață ale apei. Apa oceanică de mică adâncime de coastă, limitată pe o parte de coastă, iar pe de altă parte - de creasta versantului continental (până la 600 m), se numește continentală. raft(regimentul englez). Suprafața raftului este de aproximativ 8% din suprafața totală a oceanelor lumii.

În zona raftului este situat zona litorala(lat. de coastă). Adâncimile mici, apropierea de continente, mareele înalte și joase determină bogăția sa în nutrienți, productivitatea ridicată și diversitatea organismelor. Aproximativ 80% din biomasa totală a oceanului este produsă aici, iar pescuitul oceanic din lume este concentrat. De la marginea inferioară a raftului deasupra versantului continental până la o adâncime de 2 - 3 mii de metri se extinde zona batiala(gr. adânc). Suprafața acestei zone este puțin peste 15% din suprafața totală a oceanului. Fata de litoral, fauna si flora bathialelor sunt mult mai sarace; biomasa totală nu depășește 10% din biomasa oceanelor lumii. De la poalele versantului continental până la adâncimi de 6 - 7 mii m, există zona abisala ( gr. abis) al oceanului. Acoperă o suprafață de peste 75% din fundul oceanului. Abisalul se caracterizează printr-o lipsă de lumină solară în partea de jos, mobilitatea scăzută a maselor de apă, nutrienți limitati, fauna săracă, diversitatea scăzută a speciilor și biomasă. În regiunea abisală, există depresiuni adânci - până la 11 mii m, suprafața care este de aproximativ 2% din suprafața totală a fundului oceanului.

ape proaspete interioare, de obicei superficial. Rata de circulație a apei devine factorul principal în aceste ecosisteme. Pe această bază, se distinge lotic(lat. flushing) ape curgătoare (râuri, pâraie) și bandă(lat, încet, calm) apa statatoare(lacuri, iazuri, bălți).

Biomi mari globul sunt stabile.

Formarea materiei organice atât pe uscat, cât și în ocean începe cu acțiunea luminii solare asupra clorofilei plantelor verzi. Din fiecare milion de fotoni care ajung în învelișul geografic, nu mai mult de 100 merg la producția de alimente. Dintre acestea, 60 sunt consumate de plante terestre și 40 de fitoplanctonul oceanic. Această fracțiune de lumină oferă planetei materie organică.

Fotosinteza are loc în intervalul de căldură de la 3 la 35°C. În climatele moderne, vegetația ocupă 133,4 milioane km 2 pe uscat. Restul zonei cade pe ghețari, rezervoare, clădiri și suprafețe stâncoase.

În stadiul actual al dezvoltării Pământului, părțile continentale și oceanice ale biosferei sunt diferite. Aproape că nu există plante superioare în ocean. Zona litoralului, pe care cresc plantele atașate de fund, este de numai 2% din suprafața totală a fundului oceanului. Baza vieții în ocean sunt algele fitoplanctonului microscopice și erbivorele zooplanctonului microscopice. Ambele sunt extrem de împrăștiate în apă, concentrația vieții este de sute de mii de ori mai mică decât pe uscat. Supraestimările anterioare ale biomasei oceanice au fost revizuite. Potrivit noilor estimări, este de 525 de ori mai mică în masă totală decât pe uscat. Potrivit lui V. G. Bogorov (1969) și A. M. Ryabchikov (1972), productivitatea anuală a biomasei pe Pământ este de 177 miliarde de tone de substanță uscată, din care 122 miliarde de tone provin din vegetația terestră și 55 miliarde de tone din fitoplanctonul marin. Deși volumul de biomasă în mare este mult mai mic decât pe uscat, productivitatea sa este de 328 de ori mai mare (A. M. Ryabchikov) decât pe continent, acest lucru se explică prin schimbarea rapidă a generațiilor de alge.

Biomasa terestră este formată din fitomasă, zoomass, inclusiv ambele insecte, și biomasă de bacterii și ciuperci. Masa totală a organismelor din sol ajunge la aproximativ 1-10 9 tone, iar în compoziția zoomassului, ponderea principală (până la 99%) revine organismelor nevertebrate.
În general, substanța plantelor, în principal lemnoasă, predomină absolut în biomasa terestră: fotomasa reprezintă 97-98%, iar zoomass 1-3% din greutate (Kovda, 1971).
Deși masa materiei vii nu este mare în comparație cu volumul lito-, hidro- și chiar al atmosferei, rolul ei în natură este incomparabil mai mare decât greutatea sa specifică. De exemplu, pe 1 hectar ocupat de plante, suprafața frunzelor acestora poate ajunge la 80 de hectare, puteți face afaceri direct, iar zona boabelor de clorofilă, adică o suprafață de lucru activ, este de sute de ori mai mare. Suprafața boabelor de clorofilă a tuturor plantelor verzi de pe Pământ este aproximativ egală cu aria lui Jupiter.

Subliniem încă o dată că fotosinteza este foarte formă perfectă acumulare de energie, a cărei cantitate este exprimată prin numărul 12,6-10 21 J (3-1021 cal). Această energie produce anual aproximativ 5,8-10 11 tone de materie organică pe Pământ, inclusiv 3,1 ∙ 10 10 tone pe uscat. Din acest număr, pădurile reprezintă 2,04-10 10 , stepele, mlaștini și pajiști 0,38-10 10 , deșerturile 0,1 ∙ 10 10 și vegetația cultivată 0,58-10 10 t (Kovla, 1971).

1 g de sol într-un câmp de bumbac conține 50-100 de mii de microorganisme, adică câteva tone la hectar (Kovda, 1969). Unele soluri conțin până la 10 miliarde pe hectar. viermi rotunzi, până la 3 milioane de râme și 20 de milioane de insecte.

clasa a 7-a.

Lecţie______

Subiect: Formarea materiei organice într-o plantă.

Scopul lecției : pentru a forma ideile elevilor despre formarea substanţelor organice într-o plantă.

Sarcini:

despreeducational : va repeta cunostintele elevilor despre structura externa a frunzei, varietatea frunzelor. Pentru a dezvălui conceptul de „clorofilă”, „fotosinteză”, „nutriția plantelor”, pentru a familiariza elevii cu procesul de formare a substanțelor organice și condițiile de formare a acestora,cu semnificația unei frunze pentru plante,importanța plantelor verzi pentru viața pe Pământ.

corectiv - în curs de dezvoltare: dezvoltarea vorbirii coerente, îmbogățirea dicționarului cu concepte noi, dezvoltarea operațiilor mentale (capacitatea de a compara, generaliza, trage concluzii,stabiliți relații de cauză și efect); - educational: cultivă respectul pentru natură,ajuta copiii să-și dezvolte simțul responsabilității față de starea mediului.

Tipul de lecție - combinate.

Forma de organizare: mișto lecție.

Echipamente : calculator, prezentare pe tema „Formarea substanțelor organice”, echipamente laser pentru demonstrarea experimentelor, sarcini de verificare individuală, fișe cu materiale și sarcini educaționale, fișe de testare, herbar, manual de Biologie Clasa a VII-a.

1. Moment organizatoric.

Verificarea gradului de pregătire a elevilor pentru lecție. Dispoziție psihologică.

Început de mobilizare.

Din rinichi apar

infloreste primavara,

foșnet vara,

Toamna zboară.

2. Verificarea temelor. „Structura externă a frunzei. Varietate de frunze.

A). Sondaj frontal:

Ce este o frunză?

Din ce organ al embrionului se dezvoltă?

Care este structura externă a unei frunze?

Cum poate fi atașată o foaie?

Ce tipuri de venație cunoașteți?

Cărei plante aparțin venaturile arcuite și paralele?

Căror plante aparțin venația reticulata?

Care este importanța venelor în viața plantelor?

Care frunze se numesc simple și care sunt compuse?

b). Munca cu carduri.

Card „Structura externă a frunzei, varietate de frunze”

1. Completați propozițiile:

Foaia este ________________________________________________________________

2. În ce constă foaia. _________________________________________

3. Determinați nervura frunzelor

4. Ce frunze se numesc simple?

5. Ce frunze se numesc complexe?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. Conectați-vă cu săgeți:

frunze simple frunze compuse

în). Munca cu herbar. Muncă independentă

Acum trebuie să finalizați sarcina. Examinați frunzele plantelor, studiați aspectul și forma frunzei, determinați tipul de venație. Înregistrați datele colectate într-un tabel.

numele plantei

Forma frunzei

Simplu sau complex

Tipul de venație

Clasă

mesteacăn

Trandafir

lăcrămioare

Patlagina

Profesorul verifică sarcina finalizată împreună cu elevii.

3. Actualizarea cunoștințelor pe tema lecției.

Rădăcinile oferă plantelor doar apă și săruri minerale, dar plantele au nevoie și de materie organică pentru creșterea și dezvoltarea normală. De unde provin aceste substanțe din plantă? Mulți oameni de știință au încercat să dezvăluie acest mister al vieții sălbatice.La inceputXVIîn. Naturalistul olandez Jan van Helmont a devenit și el interesat de această problemă și a decis să experimenteze. A pus 80 kg de pământ într-un ghiveci și a plantat o ramură de salcie. A acoperit pământul într-o oală, ca să nu ajungă praf pe el. Am udat ramura doar cu apa de ploaie, care nu continea nici un nutrient. După 5 ani, salcia crescută a fost scoasă din pământ și cântărită. Greutatea ei a crescut cu 65 kg în 5 ani. Masa pământului dintr-o oală a scăzut cu doar 50 g! De unde a obținut planta 64 kg 950 g de materie organică? Mulți oameni de știință au încercat să dezvăluie acest mister al faunei sălbatice. La inceputXVIîn. Naturalistul olandez Jan van Helmont a devenit și el interesat de această problemă și a decis să experimenteze. A pus 80 kg de pământ într-un ghiveci și a plantat o ramură de salcie. A acoperit pământul într-o oală, ca să nu ajungă praf pe el. Am udat ramura doar cu apa de ploaie, care nu continea nici un nutrient. După 5 ani, salcia crescută a fost scoasă din pământ și cântărită. Greutatea ei a crescut cu 65 kg în 5 ani. Masa pământului dintr-o oală a scăzut cu doar 50 g! De unde a obținut planta 64 kg 950 g de materie organică?

Răspunsurile elevilor bazate pe cunoștințe și experiență de viață.

( Plantele sunt capabile să facă propria lor materie organică.

4. Comunicarea temei și a scopului lecției.

Tema: Formarea substanțelor organice în plante Veți afla ce condiții sunt necesare pentru formarea substanțelor organice și semnificația acestui proces pentru viața pe pământ.

5. Lucrați pe tema lecției.

Povestea profesorului, prezentare, demonstrație de experimente.

1. Din ce sunt făcute plantele?

Plantele sunt compuse din substanțe organice și anorganice.

substante anorganice, după cum vă amintiți din clasa a 6-a, aceasta este apă, săruri minerale.

Iar substanțele organice care alcătuiesc plantele includ zahăr (o simți când mănânci struguri), vitamine (dintre care sunt mai ales multe în lămâie, coacăze etc.), proteine ​​vegetale (în fasole, mazăre etc.)

compoziția plantelor

materie organică

substante anorganice

Zahăr

gras

apă

Minerale

Amidon

vitamine

veverite

Terminați de completat schema din caiet pe baza rezultatelor experimentelor.

Demonstrarea experimentelor:

Experiența 1. Detectarea grăsimii pe exemplul unei floarea-soarelui.

1. Curățați câteva semințe de floarea soarelui.

2. Puneți sămânța pe hârtie absorbantă.

3. Apăsați pe sămânță și îndepărtați sămânța zdrobită.

Ce vezi? Era o pată grasă pe hârtie absorbant.

Concluzie: înseamnă că există grăsime în semințele de floarea soarelui.

Experiența 2. „Detecția amidonului”.

1. Luați un cartof și tăiați-l în jumătate.

2. Luați o pipetă și iod. Puneți 2-3 picături de iod pe tăietura de cartof.

Ce vezi? Pe tăietura cartofului, veți vedea o pată albastră.

Concluzie: înseamnă că cartofii au amidon.

Dar totuși, de unde provin toate aceste substanțe din plante? Planta preia apa si sarurile minerale din sol? De unde provine materia organică?

2. Formarea substanţelor organice în plante

La această întrebare a răspuns omul de știință rus Kliment Arkadyevich Temiryazev.

El a descoperit că în frunze se formează substanțe organice.

Frunzele nu sunt doar o parte a lăstarii, ci sunt și deosebite, unice

laboratoare în care se formează substanţe organice: zahăr şi amidon. Acest

procesul este poate cel mai remarcabil proces care are loc pe noi

planetă. Datorită lui, toată viața de pe Pământ există.

Luați în considerare o frunză verde a unei plante. (diapozitiv)

Frunza este de culoare verde. Acest lucru se datorează faptului că frunza conține o substanță verde - clorofilă.

munca de vocabular. Lucrul cu un dicționar biologic p. 221.

Un cartonaș cu cuvântul „Clorofilă” este postat pe tablă.

Clorofilă - substanța verde a plantelor, care se află în corpuri speciale - cloroplaste.

Ele formează materie organică.Dar anumite condiții sunt necesare pentru formarea substanțelor organice.

3. Condiții de formare a substanțelor organice de către plante.

În primul rând, ai nevoie de clorofilă. Clorofila va funcționa dacă lumina cade pe frunză. Frunza iluminată preia dioxid de carbon din aer. Apa din frunze provine din rădăcini. Și întreg acest proces are loc în prezența căldurii.

Lucrarea de dicționar „Photosinteza”

Se numește formarea substanțelor organice în prezența luminii cu ajutorul clorofileifotosinteză.

Fotosinteza - / lumina foto, sinteza - educatie /.

Scrierea într-un caiet

Condiții de formare a substanțelor organice de către plante

1 prezenta clorofilei.

2 lumina.

3. dioxid de carbon.

4 cald.

5 apă.

Când toate aceste condiții - clorofilă, lumină, dioxid de carbon, căldură, apă - sunt prezente, în frunze se formează zahăr. Parțial deja în frunză, zahărul se transformă în amidon.Formarea amidonului în frunze este alimentația plantelor.

Prezentarea „Formarea amidonului în frunzele plantelor la lumină”

1. Planta de mușcate a fost plasată într-un dulap întunecat timp de 3 zile, astfel încât să existe un flux de nutrienți din frunze,

2. Apoi planta a fost pusă la lumină timp de 8 ore,

3. Am îndepărtat frunza plantei și am pus-o mai întâi în apă fierbinte (în acest caz țesutul tegumentar și principal al frunzei s-a prăbușit), frunza a devenit mai moale, apoi am pus-o în alcool clocotit.(Totodată , frunza s-a decolorat, iar alcoolul a devenit verde strălucitor din clorofilă).

4. Apoi foaia decolorată a fost tratată cu o soluție slabă de iod

5. Rezultat: apariția unei culori albastre atunci când frunza este tratată cu iod.

Concluzie: Într-adevăr, în frunze s-a format amidon.

Amintiți-vă, spre deosebire de alte organisme vii, plantele nu absorb substanțe organice, ci le sintetizează singure.

În procesul de creare a materiei organice, plantele eliberează oxigen.

În secolul al XVIII-lea În 1771, un chimist englezJoseph Priestleya făcut următorul experiment: a pus doi șoareci sub un borcan de sticlă, dar a pus o plantă de casă sub unul dintre borcane. Priviți imaginea și spuneți ce s-a întâmplat cu șoarecele unde nu era nicio plantă de apartament. Șoarecele este mort.

Da, din păcate, șoarecele a murit. Gândiți-vă cum puteți explica faptul că șoarecele de sub al doilea capac, unde a fost plasată planta de apartament, a rămas în viață?

Vă amintiți care dintre următoarele gaze este necesar pentru ca ființele vii să respire? Oxigen.

Dreapta. Așa că am răspuns la întrebarea de ce șoarecele a rămas în viață. Planta de apartament a emis oxigen, iar șoarecele a folosit-o pentru a respira.

Substantele organice care sunt produse in timpul fotosintezei sunt necesare pentru a hrani toate partile plantei, de la radacini la flori si fructe. Cu cât mai multă energie solară și dioxid de carbon va primi o plantă, cu atât mai multă materie organică va forma. Deci planta se hrănește, crește și crește în greutate.

Într-adevăr, plantele creează substanțe organice pentru propriile nevoi, dar oferă și hrană altor organisme vii, asigură tuturor viețuitoarelor oxigen pentru respirație. Acoperirea cu vegetație a pământului este numită „plămânii verzi ai planetei”. Și dacă vor fi sănătoși depinde de tine și de mine, de cât de înțelepți vom dispune de bogăția care ne este dată.

PHYSMINUTKA

GIMNASTICA PENTRU OCHI

Băieți, ascultați cuvintele lui K.A. Timiryazev „Oferiți-i celui mai bun bucătar cât de mult aer proaspăt doriți, atâta lumină solară cât doriți și un râu întreg apă curatăși roagă-l să pregătească zahăr, amidon, grăsimi și cereale din toate acestea - va crede că râzi de el.

Dar ceea ce pare absolut fantastic unei persoane se realizează fără piedici în frunze verzi.

Cum înțelegi această expresie?

6. Consolidarea și corectarea primară a cunoștințelor.

Ce gaz este absorbit de frunzele verzi ale plantelor? Carbonic.

Ce substanță intră în frunze prin vasele tulpinii? Apă.

Care este condiția esențială? Lumina soarelui.

Ce gaz este emis de frunzele verzi ale plantelor? Oxigen.

Ce substanțe complexe se formează în frunze. materie organică

Dați un nume acestui proces. Fotosinteză.

Cum se numește substanța în care are loc fotosinteza? Clorofilă.

Desenați și scrieți schema fotosintezei

DIOXID DE CARBON + APA = SUBSTANȚE ORGANICE + OXIGEN

Fotosinteza este un proces care are loc în frunze verzi plantelor in lumina , în care din dioxid de carbon și apă format materie organică și oxigen.

7. Consolidarea materialului studiat.

(sarcină variabilă)

1. Sondaj frontal

Băieți, astăzi la lecție ați învățat o mulțime de lucruri noi și interesante.

Răspunde la întrebările:

1. Ce proces se numește fotosinteză?

2. Cu ajutorul ce substanță are loc procesul de fotosinteză în frunze?

3. Din ce substanțe organice se formează în frunzele verzi?

4. Ce gaz se eliberează din frunzele verzi în lumină? Care este semnificația sa pentru organismele vii?

5 . Ce condiții sunt necesare pentru procesul de fotosinteză?

2. Testare

„Formarea substanțelor organice în frunze”.

Ce parte a plantei produce materie organică?

rădăcină;

foaie;

tulpina;

floare.

Ce condiții sunt necesare pentru formarea substanțelor organice într-o plantă?

clorofilă, lumină, căldură, dioxid de carbon, apă;

clorofilă, căldură;

dioxid de carbon, apă.

Ce gaz este eliberat de o plantă în timpul formării amidonului?

azot;

oxigen;

dioxid de carbon.

Cum consumă o plantă materie organică?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Card „Condiții de formare a substanțelor organice în plante”.

Adiţionaliad.

Citiți textul scrisorii. Găsiți greșelile făcute de autorul scrisorii?

Corectați greșelile.

Salutare, tineri Bio-Heads! Cu privire la tine, Alyosha Pereputkin. Sunt un mare cunoscător

procesul de fotosinteză. Oh, îl cunoști? otosinteza are loc în rădăcini și frunze

doar noaptea nu se deranjează nimeni. În timpul acestui proces, se produce apă și se consumă oxigen. Luna își trimite energia și în celule se formează compuși organici.

substanțe: mai întâi amidon, apoi zahăr. În timpul fotosintezei, multe

energie, așa că plantele nu se tem de frig iarna. Fără fotosinteză, ne-am sufoca, deoarece nu ar exista o îmbogățire a atmosferei cu dioxid de carbon.

Rezumând lecția

În timpul lecției, ați învățat cum mănâncă și cresc plantele, s-a dovedit că, fără o frunză verde, nu numai că o plantă nu poate trăi, dar nu ar exista deloc viață pe Pământ, deoarece oxigenul. atmosfera pământului, pe care toate ființele vii o respiră, a fost produsă în procesul de fotosinteză. Marele botanist rus K.A. Timiryazev a numit frunza verde marea fabrică a vieții. Materia primă pentru aceasta este dioxid de carbon și apă, motorul este ușor. Plantele verzi, care eliberează constant oxigen, nu vor lăsa omenirea să piară. Și trebuie să avem grijă de curățenia aerului.

În rock, aș vrea să închei cu poezie

Fotosinteza are loc pe tot parcursul anului.

Și le oferă oamenilor mâncare și oxigen.

Un proces foarte important este fotosinteza, prieteni,

Nu ne putem lipsi de el pe Pământ.

Fructe, legume, pâine, cărbune, fân, lemn de foc -

Fotosinteza este capul tuturor acestor lucruri.

Aerul va fi curat, proaspăt, cât de ușor le este să respire!

Și strat de ozon ne va proteja.

Teme pentru acasă

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat

Novgorod Universitate de stat lor. Iaroslav cel Înțelept

Facultatea de Științe Naturale și Resurse Naturale

Catedra de Chimie și Ecologie

producţia şi consumul de substanţe organice de către plante

Culegere de linii directoare

Velikii Novgorod

Formarea și consumul de substanțe organice de către plante: Culegere de linii directoare pentru munca de laborator / Compilat de Kuzmina I. A. - Universitatea de Stat din Novgorod, Veliky Novgorod, 2007. - 12 p.

Orientările sunt destinate studenților specialității 020801.65 - „Ecologie” și tuturor studenților care studiază „Ecologie generală”.

Introducere

Pentru formarea substanțelor organice - baza biomasei vegetale de pe Pământ, sunt necesare dioxid de carbon atmosferic și apă, precum și minerale din sol. Cu ajutorul luminii de o anumită lungime de undă, dioxidul de carbon este fixat în plante în timpul fotosintezei. Ca rezultat, oxigenul este eliberat în atmosferă, care se formează în timpul fotolizei apei. Aceasta este prima etapă a ciclului biochimic al carbonului.

Cantitatea de energie stocată pe Pământ prin fotosinteză este enormă. În fiecare an, ca urmare a fotosintezei de către plantele verzi, se formează 100 de miliarde de tone de substanțe organice, care conțin aproximativ 450-1015 kcal de energie solară transformată în energia legăturilor chimice. Aceste procese sunt însoțite de fenomene atât de grandioase precum asimilarea a aproximativ 170 de miliarde de tone de dioxid de carbon de către plante, descompunerea fotochimică a aproximativ 130 de miliarde de tone de apă, din care se eliberează 115 miliarde de tone de oxigen liber.

Oxigenul este baza vieții pentru toate ființele vii, care îl folosesc pentru a oxida diferiți compuși organici în procesul de respirație; iese în evidență în asta CO2. Aceasta este a doua etapă a ciclului biochimic al carbonului asociată cu funcția de dioxid de carbon a organismelor vii. În același timp, eliberarea de oxigen în prima etapă este cu aproximativ un ordin de mărime mai mare decât absorbția sa în a doua, drept urmare, în timpul funcționării plantelor verzi, oxigenul se acumulează în atmosferă.

Energia legată de autotrofe în procesul de fotosinteză este cheltuită ulterior pentru activitatea vitală a diferitelor heterotrofe, inclusiv a oamenilor, transformându-se parțial în energie termică și este stocată într-o serie de componente care alcătuiesc biosfera (plante și solul). În biomurile terestre, carbonul în timpul fotosintezei este cel mai puternic fixat de păduri (-11 miliarde de tone pe an), apoi terenurile arabile (-4 miliarde de tone), stepe (-1,1 miliarde de tone), deșerturi (-0,2 miliarde de tone). Dar cea mai mare parte a carbonului leagă Oceanul Mondial, care ocupă aproximativ 70% din suprafața Pământului (127 miliarde de tone pe an).

Substanțele organice rezultate ale autotrofelor intră în lanțurile trofice ale diferitelor heterotrofe și, trecând prin ele, se transformă, pierd masă și energie (piramide de masă, energie), aceasta din urmă este cheltuită pentru procesele vitale ale tuturor organismelor care fac parte din alimente. lanțuri ca verigi, merge în spațiul lumii sub formă de energie termică.

Materia organică a diferitelor organisme vii după moartea lor devine proprietatea (hrana) microorganismelor heterotrofe. Microorganismele descompun materia organică prin procesul de nutriție, respirație și fermentație. Când carbohidrații se descompun, se formează dioxid de carbon, care este eliberat în atmosferă din materia organică descompusă de pe sol, precum și din sol. În timpul descompunerii proteinelor, se formează amoniac, care este parțial eliberat în atmosferă și, în principal, completează rezervele de azot din sol în timpul procesului de nitrificare.

O parte din materia organică nu se descompune, ci formează un „fond de rezervă”. În vremurile preistorice, cărbunele, gazul, șisturile s-au format în acest fel, iar în prezent - turba și humusul de sol.

Toate procesele de mai sus sunt cele mai importante etape și faze ale ciclurilor biochimice (carbon, oxigen, azot, fosfor, sulf etc.). Astfel, materia vie în procesul metabolizării sale asigură stabilitatea existenței biosferei cu o anumită compoziție de aer, apă, sol, iar fără intervenția omului, această homeostazie a ecosistemului „Pământului” s-ar păstra la nesfârșit.

2 Cerințe de siguranță

Experimentele sunt efectuate strict în conformitate cu ghidurile metodologice. La efectuarea lucrărilor, regulile generale de siguranță pt laboratoare chimice. În cazul contactului reactivilor cu pielea sau îmbrăcămintea, zona afectată trebuie spălată rapid cu multă apă.

3 Experimental

Lucrarea nr 1. Determinarea formării materiei organice în frunzele plantelor în timpul fotosintezei (prin conținut de carbon)

Fotosinteza este principalul proces de acumulare de materie și energie pe Pământ, în urma căruia CO2și H2O se formează substanțe organice (în această formulă - glucoză):

6CO2 + 6H2O + energie luminoasă → С6Н12О6+ 602t

O modalitate de măsurare a intensității fotosintezei este determinarea formării materiei organice în plante prin conținutul de carbon, care este luată în considerare prin metoda de ardere umedă dezvoltată pentru soluri și modificată pentru plantele lemnoase de F. Z. Borodulina.

În proba de frunze prelevată se determină conținutul de carbon, apoi frunzele se țin 2-3 ore sau mai mult la lumină, iar conținutul de carbon este determinat din nou. Diferența dintre a doua și prima determinare, exprimată pe unitatea de suprafață a frunzei pe unitatea de timp, indică cantitatea de materie organică formată.

În timpul arderii, carbonul frunzelor este oxidat cu o soluție 0,4 N de bicromat de potasiu în acid sulfuric. Reacția se desfășoară conform următoarei ecuații:

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

Cantitatea neutilizată de dicromat de potasiu se determină prin titrare inversă cu soluție 0,2 N de sare Mohr:

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

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

Ca indicator se folosește o soluție incoloră de difenilamină, care, atunci când este oxidată, se transformă în violet de difenilbenzidină. culoare albastru-violet. Bicromatul de potasiu oxidează difenilamina și amestecul devine roșu-brun la culoare. Când este titrat cu sare Mohr, cromul hexavalent este redus la crom trivalent. Ca urmare, culoarea soluției devine albastră, iar la sfârșitul titrarii - albastru-violet. Când cromul este titrat, adăugarea ulterioară a sării Mohr determină trecerea formei oxidate a indicatorului la cea redusă (incoloră); apare o culoare verde, care este dată soluției de ionii de crom trivalenți. O tranziție clară de la albastru-violet la verde este împiedicată de ionii ferici care apar în timpul reacției. Pentru a face sfârșitul reacției de titrare mai clar, se efectuează în prezența acidului fosforic, care leagă ionii Fe3+ într-un ion complex incolor 3- și protejează difenilamina de oxidare.

Echipamente, reactivi, materiale:

1) baloane conice de 250 ml; 2) baloane conice termorezistente de 100 ml; 3) pâlnii mici de sticlă folosite ca condensatoare de reflux; 4) biurete; 5) soluție 0,4 N de dicromat de potasiu (în acid sulfuric diluat (1:1)); 6) Soluție de sare Mohr 0,2 N; 7) difenilamină; 8) acid fosforic 85%; 9) un burghiu de plută sau un alt dispozitiv pentru scoaterea discurilor cu diametrul de 1 cm; 10) cilindru de măsurare; 11) plante vegetative cu limbul simetric al frunzei late și subțiri (mușcate, fucsia, frunze de plante lemnoase).

Progres

Frunza unei plante vegetative este împărțită în două jumătăți de-a lungul nervurii principale și pe una dintre ele se decupează 3 discuri de 1 cm diametru cu un burghiu de plută, așezate pe fundul unui balon conic termorezistent de 100 ml, unde 10 Se toarnă ml de soluție 0,4 N K2Cr2O7 . Balonul se închide cu o pâlnie mică, cu gura în jos și se așează pe o plită fierbinte cu o spirală închisă într-o hotă. Când soluția clocotește, aduceți la fiert ușor timp de 5 minute, agitând ocazional balonul într-o mișcare circulară, astfel încât discurile să fie bine acoperite cu lichid. Pe partea superioară a balonului (fără a închide gâtul), este întărită o curea din mai multe straturi de hârtie groasă, care va preveni arsurile mâinilor la amestecarea conținutului vasului și atunci când acesta este rearanjat.

Apoi balonul este scos de la încălzire, așezat pe o țiglă ceramică și răcit. Lichidul trebuie să fie de culoare maronie. Dacă culoarea sa este verzuie, atunci aceasta indică o cantitate insuficientă de bicromat de potasiu luată pentru oxidarea materiei organice. În acest caz, determinarea trebuie repetată cu mai mult reactiv sau cu mai puține tăieturi.

Se toarnă 150 ml apă distilată în soluția răcită în porții mici în mai multe etape, apoi acest lichid se toarnă treptat într-un balon de 250 ml, unde se adaugă 3 ml acid fosforic 85% și 10 picături de difenilamină. Se agită conținutul și se titrează cu soluție de sare Mohr 0,2 N.

În același timp, se efectuează o determinare de control (fără material vegetal), observând cu atenție toate operațiunile de mai sus. Sarea lui Mohr pierde titrul relativ repede, astfel încât soluția trebuie verificată periodic înainte de a începe determinarea.

Cantitatea de carbon din materie organică conținută în 1 dm2 din suprafața frunzei se calculează prin formula:

a - cantitatea de sare Mohr în ml utilizată pentru titrarea soluției de control;

b este cantitatea de sare Mohr în ml utilizată pentru titrarea soluției de testat;

k - corectarea titrului de sare Mohr;

0,6 - miligrame de carbon corespunzător la 1 ml soluție de sare Mohr exact 0,2 N;

S - suprafata decupata, cm2.

Schema de înregistrare a rezultatelor

Un exemplu de calcul al cantității de carbon:

1. La începutul experienței:

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

Hidrogenul" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark"> hidrogenul se volatilizează sub formă de dioxid de carbon, apă și oxizi de azot. Reziduul nevolatil rămas (cenuşă) conține elemente numite cenușă. Diferența dintre masa întregii probe uscate și a reziduului de cenușă este masa materiei organice.

1) scale analitice sau tehnochimice precise; 2) cuptor cu mufe; 3) clește pentru creuzet; 4) o sobă electrică cu spirală închisă; 5) creuzete din porțelan sau cupe de evaporare; 6) ace de disecție; 7) exsicator; 8) alcool; 9) apă distilată; 10) clorură de calciu; 11) așchii de lemn uscat până la absolut uscat, coajă zdrobită, frunze, sol humus.

Progres

Probele uscate și zdrobite de lemn, scoarță, frunze, precum și sol (3-6 g sau mai mult), selectate prin metoda probei medii, sunt cântărite până la 0,01 g pe o hârtie de calc. Se pun în creuzete sau cupe de evaporare din porțelan calcinat și cântărit (5-7 cm diametru), semnate cu o soluție 1% de clorură ferică, care devine maro la încălzire și nu dispare la calcinare. Creuzetele cu materie organică sunt așezate pe o sobă electrică încălzită într-o hotă și încălzite până când carbonizarea și fumul negru dispare. În acest caz, dacă există o cantitate mai mare de material vegetal, aceasta poate fi completată dintr-o probă pre-cântărită.

Apoi creuzetele se pun într-un cuptor cu muflă la o temperatură de 400-450 ° C și se ard încă 20-25 de minute până ce cenușa devine alb-cenusie. La o temperatură de calcinare mai mare, pot exista pierderi semnificative de sulf, fosfor, potasiu și sodiu. Se poate observa, de asemenea, fuziunea cu acid silicic, care interferează cu cenușarea completă. În acest caz, calcinarea este oprită, creuzetul este răcit și se adaugă câteva picături de apă distilată fierbinte; se usucă pe o țiglă și se continuă calcinarea.

Posibil următoarele opțiuni culori cenușă: roșu-brun (cu un conținut ridicat de oxizi de fier în probă), verzui (în prezența manganului), gri-alb.

În absența unui cuptor cu mufă, arderea poate fi efectuată în scop de antrenament pe o sobă electrică sub tiraj. Pentru a crea temperaturi mai ridicate, este necesar să protejați țigla îndeaproape cu o foaie de fier sub formă de latură de 5-7 cm înălțime față de foaia de țiglă și, de asemenea, să o acoperiți cu o bucată de azbest deasupra. Arderea se efectuează timp de 30-40 de minute. La ardere, este necesară agitarea periodică a materialului cu un ac de disecție. Arderea se efectuează și la cenusa albă.

În cazul arderii lente, se toarnă o cantitate mică de alcool în creuzete răcite și se aprinde. Nu ar trebui să existe particule negre vizibile de cărbune în cenușă. În caz contrar, probele se tratează cu 1 ml apă distilată, se agită și se repetă calcinarea.

După terminarea arderii, creuzetele sunt răcite într-un esicator cu capac și cântărite.

Declarație" href="/text/category/vedomostmz/" rel="bookmark">Declarație desenată pe tablă.

Schema de înregistrare a rezultatelor

Lucrarea numarul 3. Determinarea consumului de materie organica de catre plante in timpul respiratiei

Orice comunitate de organisme vii de pe Pământ se caracterizează prin productivitatea și durabilitatea sa. Productivitatea este definită, în special, ca diferența dintre acumularea și consumul de materie organică în procese cardinale precum fotosinteza și respirația. În primul proces, materia organică este sintetizată din dioxid de carbon și apă cu eliberare de oxigen, în al doilea, se descompune datorită proceselor oxidative care au loc în mitocondriile celulelor cu absorbția oxigenului. Diferitele plante variază foarte mult în raportul dintre aceste procese. Da, la C4 plante (porumb, sorg, trestie de zahăr, arbori de mangrove), se observă o intensitate mare a fotosintezei cu respirație ușoară, ceea ce le asigură o productivitate ridicată față de C3 plante (grâu, orez).

C3 - plante. Aceasta este majoritatea plantelor de pe Pământ care efectuează C3- modalitatea de fixare a dioxidului de carbon în timpul fotosintezei, rezultând formarea de compuși cu trei atomi de carbon (glucoză etc.). Acestea sunt în principal plante de latitudini temperate, a căror temperatură optimă este de + 20 ... + 25 ° С, iar maxima este de + 35 ... + 45 ° С.

C4 - plantelor. Acestea sunt cele ale căror produse de fixare CO2 sunt acizi organici cu patru atomi de carbon și aminoacizi. Acestea includ predominant plante tropicale (porumb, sorg, trestie de zahăr, mangrove). C4- calea de fixare CO2 se găsește acum în 943 de specii din 18 familii și 196 genuri, inclusiv un număr de plante cerealiere la latitudini temperate. Aceste plante se disting printr-o intensitate foarte mare a fotosintezei, suportă temperaturi ridicate (optimul lor este +35 ... + 45 ° С, maxim + 45 ... + 60 ° С). Sunt foarte adaptați la condițiile calde, folosesc eficient apa, tolerează bine stresul - secetă, salinitate, se remarcă printr-o intensitate crescută a tuturor proceselor fiziologice, ceea ce predetermină productivitatea lor biologică și economică foarte mare.

Respirația aerobă (cu participarea oxigenului) este procesul invers al fotosintezei. În acest proces, substanțele organice sintetizate în celule (zaharoză, acizi organici și grași) se descompun cu eliberarea de energie:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + energie

Toate plantele și animalele obțin energie pentru a-și susține viața prin respirație.

Metoda de determinare a intensității respirației la plante se bazează pe luarea în considerare a cantității de dioxid de carbon eliberată de plante, care este absorbită de barit:

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

Un exces de barită cu care nu a reacționat CO2, titrat cu acid clorhidric:

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

Echipamente, reactivi, materiale

1) baloane conice cu gură largă, cu o capacitate de 250 ml; 2) dopuri de cauciuc cu găuri în care se introduce un tub de sticlă; se trage în tub un fir subțire de 12-15 cm lungime; 3) cântare tehnochimice; 4) greutăți; 5) hârtie opac neagră; 6) biurete cu o soluție de Ba(OH)2 și un dop deasupra, în care se introduce un tub cu var sodic; 7) soluţie 0,1 N de Ba(OH)2; 8) soluţie de HCI 0,1 N; 9) soluție 1% de fenolftaleină într-un picurător; 10) frunze verzi, proaspăt smulse într-un cadru natural sau frunze de plante de interior.

Progres

5-8 g de frunze verzi de plante proaspăt smulse se cântăresc cu pețioli pe cântare tehnochimice, pețiolii sunt fixați cu un capăt al firului, care este tras prin orificiul de plută (Fig. 1).

Orez. 1. Balon montat pentru determinarea intensității respirației:

1 - sârmă, 2 - tub de sticlă, 3 - dop de cauciuc, 4 - mănunchi de frunze, 5 - barită.

Se recomandă efectuarea în prealabil a unei instalări de probă, coborând materialul în balon și închizând balonul cu un dop. Asigurați-vă că pluta închide ermetic balonul, ciorchinul de frunze este situat în partea de sus a balonului și distanța dintre bariți și ciorchine este suficient de mare. Se recomandă sigilarea tuturor orificiilor dintre balon, dop și tub cu plastilină și izolarea sistemului cu o bucată de folie la ieșirea superioară a firului din tub.

Se toarnă 10 ml de soluție de Ba(OH)2 0,1 N în baloanele experimentale dintr-o biuretă, materialul este plasat și izolat prin metoda de mai sus. Martorul (fără plante) se plasează în 2-3 replici. Toate baloanele sunt acoperite cu hârtie neagră opac pentru a exclude fotosinteza și identitatea tuturor baloanelor, se notează ora de începere a experimentului, care durează 1 oră.În timpul experimentului, se agită ușor baloanele periodic pentru a distruge filmul de BaCO3 care se formează pe suprafata barita si previne absorbtia completa a CO2.

După o oră, deschideți ușor dopul și îndepărtați materialul din baloane trăgând rapid sârma cu frunzele. Închideți imediat dopul izolând partea superioară a tubului cu folie. Înainte de titrare, adăugați 2-3 picături de fenolftaleină în fiecare balon: soluția devine purpurie. Se titrează baritul liber cu HCI 0,1 N. Baloanele de control sunt titrate mai întâi. Se ia media și apoi se titează baloanele experimentale. Se titează soluțiile cu grijă până devin incolore. Înregistrați rezultatele într-un tabel (pe tablă și într-un caiet).

Produs final" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">produse finale

O altă formă de descompunere a materiei organice la cei mai simpli compuși sunt procesele microbiologice din sol și ape, care au ca rezultat formarea humusului din sol și diverse sedimente de fund de materie organică semidescompusă (sapropel etc.). Principalul acestor procese este descompunerea biologică de către saprofiti a substanțelor organice care conțin azot și carbon, care este parte integrantă cicluri ale acestor elemente în cicluri naturale. Bacteriile-amonifitoare mineralizează proteinele reziduurilor vegetale și animale, precum și alte microorganisme (inclusiv fixatorii de azot), ureea, chitina, acizii nucleici, rezultând formarea amoniacului (NH3). Proteinele vegetale și animale care conțin sulf se descompun și ele, ducând la formarea hidrogenului sulfurat (H2S). Produsul activității vitale a microorganismelor este, de asemenea, compușii indol, care acționează ca stimulatori de creștere. Cel mai cunoscut este acidul β-indolilacetic sau heteroauxina. Substanțele indolice se formează din aminoacidul triptofan.

Procesul de descompunere a substanțelor organice în compuși simpli este enzimatic. Etapa finală de amonificare este sărurile de amoniu disponibile plantelor.

Echipamente, reactivi, materiale

1) cântare tehnochimice; 2) termostat; 3) eprubete; 4) dopuri din bumbac; 5) ochelari chimici; 6) vase Petri; 7) NaHC03, 8) 5% PbN03 sau Pb(CH3COO)2; 9) reactivul lui Salkovsky; 10) reactivul lui Erlich; 11) reactiv ninhidrin; 12) reactivul lui Nessler; 13) sol humus; 14) frunze proaspete de lupin sau frunze uscate ale altor leguminoase; 15) pește, făină de carne sau bucăți de carne, pește.

Progres

A. Ammonificarea proteinelor animale

a) Puneți 0,5-1 g de pește proaspăt sau o bucată mică de carne într-o eprubetă. Adăugați apă decantată la jumătate din volumul tubului și 25-50 mg NaHCO3 (pe vârful bisturiului) pentru a neutraliza mediul, ceea ce favorizează activitatea amonifitorilor (un mediu neutru sau ușor alcalin le este favorabil la pH = 7 și peste). Adăugați un mic bulgăre de pământ de humus pentru a introduce amonifianți în mediu, amestecați conținutul eprubetei, astupați eprubeta cu un dop de bumbac, fixând mai întâi o bucată de hârtie cu plumb între dop și eprubetă (Fig. 2) ca sa nu atinga solutia. Înfășurați fiecare tub în partea de sus cu folie pentru a preveni scăparea gazului din tub. Pune totul într-un termostat la 25-30°C timp de 7-14 zile.

Orez. 2. Eprubetă montată pentru determinarea amonificării proteinelor: 1 - eprubetă; 2 - dop de bumbac; 3 - hârtie de plumb; 4 - miercuri.

Acest experiment simulează descompunerea reziduurilor organice în mediul acvatic al unui rezervor stagnant (de exemplu, un iaz), unde particulele de sol din câmpurile adiacente pot pătrunde prin spălare.

b) Se toarnă pământ de humus într-o cană, se toarnă apă decantată peste el, se îngroapă o bucată mică de carne în sol, se întărește hârtia de plumb între sol și marginea ceștii, se închide sistemul cu o vasă Petri (cu partea în jos) , puneți într-un termostat la 25-30 ° C timp de una sau două săptămâni.

Acest experiment imită descompunerea reziduurilor organice (viermi, diverse animale din sol) în sol.

B. Ammonificarea reziduurilor vegetale

Urmăriți descompunerea îngrășământului verde în sol, pentru care umpleți un pahar de 100 ml cu pământ de humus și îngropați câteva bucăți de tulpini verzi și frunze de lupin peren, mazăre și fasole plantate toamna într-un ghiveci. Puteți folosi părți uscate ale plantelor leguminoase recoltate vara, aburite în apă. Închideți paharele cu un capac dintr-un vas Petri, puneți într-un termostat la o temperatură de 25-30 ° C timp de una până la două săptămâni, menținând umiditatea normală a solului în timpul experimentului (60% din capacitatea totală de umiditate), fără supra- umezindu-l.

Continuarea lucrării nr. 4 (se desfășoară în 7-14 zile)

a) Se filtrează o parte din soluția de cultură din eprubetele în care a avut loc descompunerea proteinelor animale. Acordați atenție formării de produse cu miros urât (hidrogen sulfurat - miros de ouă putrezite, compuși indol etc.).

Detectați formarea de amoniac prin adăugarea a 2-3 picături de reactiv Nessler la 1 ml de soluție de cultură. Pentru a face acest lucru, este convenabil să folosiți un pahar de ceas așezat pe o foaie de hârtie albă sau o ceașcă de porțelan. Îngălbenirea soluției indică prezența amoniacului format în timpul distrugerii proteinelor.

Detectați prezența hidrogenului sulfurat prin înnegrirea hârtiei de plumb peste soluție sau coborând-o în soluție.

Puneți soluția de cultură pe filtru sau hârtie cromatografică cu o micropipetă cu nasul retras (10-20 picături la un moment dat), uscați-o pe un ventilator, aruncați reactivul Salkowsky, Erlich sau ninhidrin. Se încălzește peste aragaz. Compușii indolici cu reactiv Salkowski dau pete albastre, roșii, purpurie, în funcție de compoziția produsului indolic (acidul auxin indoleacetic dă o pată roșie). Reactivul lui Ehrlich dă o culoare violet cu derivați de indol. Reactivul ninhidrina este o reacție pentru aminoacidul triptofan (precursorul auxinei indol). Când este încălzit - colorare albastră.

b) Se scoate din sol o bucată de carne sau pește împreună cu pământul adiacent piesei, se pune într-un pahar, se toarnă puțină apă, se zdrobește cu o baghetă de sticlă, se agită, se filtrează. Se determină amoniacul, hidrogenul sulfurat, substanțele indole din filtrat folosind metodele de mai sus. Procese similare apar în sol atunci când animalele moarte putrezesc.

c) Îndepărtați din sol tulpinile semidescompuse de masă verde de lupin, curățați de sol și măcinați cu puțină apă. Se filtrează 1-2 ml de soluție și se face un test pentru azotul de amoniu eliberat în timpul mineralizării proteinelor vegetale (cu reactiv Nessler). Procese similare apar în sol atunci când gunoiul verde sau reziduurile organice sunt arate sub formă de gunoi de grajd, turbă, sapropel etc.

Determinați prezența hidrogenului sulfurat, substanțelor indolice, triptofan.

d) Se pune pe o lamă de sticlă o picătură de lichid de cultură dintr-o eprubetă în care s-a descompus proteina animală și se examinează la microscop la o mărire de 600. Se găsesc numeroase microorganisme care provoacă descompunerea substanțelor organice. Adesea se mișcă viguros și curbe asemănătoare viermilor.

Introducere. 3

2 Cerințe de siguranță. patru

3 Partea experimentală. patru

Lucrarea nr. 1. Determinarea formării materiei organice în frunzele plantelor în timpul fotosintezei (prin conținut de carbon) 4

Lucrarea Nr. 2. Determinarea acumulării de materie organică în biomasa vegetală și în sol. opt

Lucrarea Nr. 3. Determinarea consumului de materie organică de către plante în timpul respirației 11

Lucrarea Nr. 4. Descompunerea substantelor organice in apa si sol cu ​​determinarea unor produse finite. paisprezece

rezumatul altor prezentări

„Cultura celulelor și țesuturilor plantelor” – Funcțiile hormonilor în calusogeneză. Factori care afectează sinteza. celule diferențiate. Tipuri de culturi celulare și tisulare. eterogenitatea genetică. Culturi de celule vegetale. Dediferențiere. Caracterizarea celulelor calusului. Aspecte istorice. Formarea galilor coroanei. Cultura de celule unice. Motive pentru asincronie. Sinteza metaboliților secundari. diferențierea țesuturilor calusului. factori fizici.

„Frunzele plantelor” - frunze pețiolate. Care este marginea lamei frunzei? Frunza este și organul de respirație, evaporare și gutație (excreția picăturilor de apă) al plantei. Ce tip de venație? Frunze complexe. Descrieți foaia. Frunzele sunt situate pe ambele părți ale pețiolului, la o oarecare distanță una de cealaltă. frunze sesile. Marginea lamei frunzei. Ternar. Opus. Învârtit. Venele. Frunze simple. Frunza - în botanică, organul exterior al unei plante, a cărui funcție principală este fotosinteza.

„Clasificarea fructelor” - Tykvin. Pomeranian. Clasificarea fructelor. Organe ale plantelor cu flori. Comparaţie. Berry. Măr. Fructe suculente. Găsiți suplimentar. Polykostyanka. Consolidarea materialului studiat. Drupă. Pericarp. organe reproductive. Fructe, clasificarea lor.

„Fructe și semințe” - Pod. Nu-ți lăsa sufletul leneș. Lucrări de laborator. Tykvin. Cereale. Cunoştinţe. Drupă. Transfer. Arborele cunoașterii. Întrebări pentru consolidare. Răspândire prin răspândire. Răspândit prin apă. Semne de semințe. Infertilitate. Floare discretă. Transfer pe capacele exterioare. Educația fetală. Cutie. Lucru de grup. Polykostyanka. Făt. Răspândit de vânt. De ce se răspândesc semințele?

„Structură de evacuare” - Tubercul. Tipuri de rinichi. Format din muguri de la baza tulpinii. Structura exterioară a evadării. materie organică. Structura interna. Dezvoltarea unei evadari din rinichi. Internodurile sunt clar definite. Evadarea. Tubercul rădăcină. Creșterea tulpinii. Tulpina. Modificări de evacuare. Varietate de scăpare. Corm. Transportul substanțelor de-a lungul tulpinii. Rizom. Bec. Ramificare. Bulb și corm. Cântare. Bud.

„Trecini privind structura plantelor” - Locația fasciculelor conductoare. Privește imaginea și răspunde la întrebări. transport orizontal. Modificări subterane ale lăstarilor. Structura rinichilor. Localizarea lăstarilor în spațiu. țesuturi vegetale. Lăstari ramificați. Structura conului de creștere. Structura externă a rădăcinii. trântire. Modificări la rădăcină. Luați în considerare desenul. Didactică pentru o tablă interactivă în biologie. Aranjamentul frunzelor.