ЛЕКЦІЯ 9

Утворення та розкладання органічних речовин.

(Фотосинтез, дихання, транспірація)

Розглянемо докладніше процеси акумуляції сонячної енергії під час утворення органічних речовин та розсіювання її при руйнуванні цих речовин. Життя Землі залежить від потоку енергії, що утворюється внаслідок термоядерних реакцій, які у надрах Сонця. Близько 1% сонячної енергії, що досягає Землі, перетворюється клітинами рослин (і деяких бактерій) на хімічну енергіюсинтезованих вуглеводів.

Утворення органічних речовин на світліназивається фотосинтезом (гр. Світло, з'єднання) Фотосинтез – це накопичення частини сонячної енергії шляхом перетворення її потенційної енергії хімічних зв'язківорганічних речовин.

Фотосинтез- необхідна сполучна ланка між живою та неживою природою. Без припливу енергії від Сонця життя на нашій планеті, підкоряючись другому закону термодинаміки, припинилося б назавжди. Порівняно недавно (кінець 18 століття) було виявлено, що у органічних речовинах, що утворюються при фотосинтезі співвідношення вуглецю, водню і кисню таке, що на 1 атом вуглецю припадає як би 1 молекула води (звідки і назва цукрів - вуглеводи). Вважалося, що вуглеводи утворюються з вуглецю та води, а кисень виділяється із СО 2 . Пізніше англійський медик Корнеліус ван Ніль, вивчаючи фото бактерії, що синтезують, показав, що в результаті фотосинтезу сірчані бактерії виділяють сірку, а не кисень:

Він припустив, що СО 2 , а вода розкладається при фотосинтезі, і запропонував наступне сумарне рівняння фотосинтезу:

Для водоростей та зелених рослин Н 2 А – це вода (Н 2 О). Для пурпурових сірчаних бактерій Н 2 А – сірководюд. Для інших бактерій це може бути вільний водень або інша речовина, що окислюється.

Ця ідея у 30-х роках 20-го століття була підтверджена експериментально з використанням важкого ізотопу кисню (18О).

Для водоростей та зелених рослин сумарне рівняння фотосинтезу стали записувати так:

Синтезовані рослинами вуглеводи (глюкоза, сахароза, крохмаль та ін.) є основним джерелом енергії для більшості гетеротрофних організмів, що населяють нашу планету. Розкладання органічних речовинвідбувається у процесі метаболізму (гр. зміна) у живих клітинах.

Метаболізм– це сукупність біохімічних реакцій та перетворень енергії у живих клітинах, що супроводжуються обміном речовин між організмом та середовищем.

Сума реакцій, що ведуть до розпаду або деградації молекул та виділення енергії, називається катоболізмом, а що приводять до утворення нових молекул – анаболізмом.

Перетворення енергії в живих клітинах здійснюються шляхом перенесення електронів з одного рівня на інший або від одного атома чи молекули до інших. Енергія вуглеводів виділяється у метаболічних процесах при диханні організмів.

Дихання - це процес, в результаті якого енергія, виділена при розпаді вуглеводів, передається на універсальну енергонесучу молекулу аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), де вона зберігається у вигляді високоенергетичних фосфатних зв'язків.

Приміром, при розкладанні 1 моля глюкози виділяється 686 ккал вільної енергії (1 ккал = 4,18т10 Дж). Якби ця енергія виділялася швидко, то більшість її розсіялася б у вигляді теплоти. Це не принесло б користі клітині, а призвело б до згубного для неї підвищення температури. Але в живих системах є складні механізми, що регулюють численні хімічні реакціїтаким чином, що енергія зберігається в хімічних зв'язках і потім може виділятися поступово, при необхідності. У ссавців, птахів та деяких інших хребетних теплота, що виділяється при диханні, зберігається, і тому температура їх тіла вища за температуру навколишнього середовища. У рослин швидкість дихання невелика, тому теплота, що виділяється зазвичай не впливає на температуру рослин. Дихання може відбуватися як в аеробних (у присутності кисню), так і в анаеробних (безкисневих) умовах.

Аеробне дихання- процес, зворотний фотосинтезу, тобто синтезована органічна речовина (З 6 Н 12 Про 6) знову розкладається з утворенням СО 2 і Н 2 Про з вивільненням потенційної енергії Q пот акумульованої в цій речовині:

Однак відсутність кисню процес може йти не до кінця. В результаті такого незавершеного дихання утворюються органічні речовини, які ще містять деяку кількість енергії, яка надалі може бути використана іншими організмами при інших типах дихання.

Анаеробне диханняпротікає без участі газоподібного кисню. Акцептором електронів служить не кисень, а інша речовина, наприклад оцтова кислота:

запасом енергії q 1 і може використовуватися як паливо або мимоволі окислюватися і займатися в природі за реакцією:

Безкисневе дихання служить основою життєдіяльності багатьох сапротрофів(Бактерій, дріжджів, пліснявих грибків, найпростіших), але може зустрічатися і в тканинах вищих тварин.

Бродіння- це анаеробне дихання, при якому органічна речовина сама служить акцептором електронів:

		а спирт, що утворюється, також містить

деяку кількість енергії q 2 яка може бути використана іншими організмами:

Розкладання може бути результатом як біотичних, а й абіотичних процесів. Так, наприклад, степові та лісові пожежі повертають велику кількість СО 2 та інших газів в атмосферу та мінеральних речовин у ґрунт. Вони - важливий і іноді навіть необхідний процес в екосистемах, де фізичні умови такі, що мікроорганізми не встигають розкладати органічні залишки, що утворюються. Але остаточне розкладання відмерлих рослин та тварин здійснюється, в основному, гетеротрофними мікроорганізмами. редуцентами,прикладом яких є поширені в стічних і природних водах сапрофітні бактерії.Розкладання органічних речовин є результатом добування необхідних хімічних елементівта енергії у процесі перетворення їжі всередині клітин їх тіл. При припиненні цих процесів всі біогенні елементи виявляться пов'язаними у мертвих залишках і продовження життя стане неможливим. Комплекс руйнівників у біосфері складається з величезної кількості видів, які, діючи послідовно, здійснюють розпад органічних речовин до мінеральних. Процеси утворення органічних речовин та їх розпад називають процесами продукції(лат. створення, виробництво) та деструкції(Лат. руйнування). Продукційно-деструкційний балансв біосфері в цілому сучасних умовахє позитивним. Це зумовлено тим, що не всі частини рослин і тварин, що відмерли, руйнуються з однаковою швидкістю. Жири, цукру та білки розкладаються досить швидко, а деревина (клітковина, лігнін), хітин, кістки – дуже повільно. Найбільш стійким проміжним продуктом розкладання органічних речовин є гумус (лат. ґрунт, перегній), подальша мінералізація якого дуже уповільнена. Повільне розкладання гумусу - одна з причин запізнення деструкції в порівнянні з продукцією. З точки зору хімії, гумусові речовини є продуктами конденсації (лат. - скупчення, ущільнення) ароматичних сполук (фенолів, бензолів та ін) з продуктами розпаду білків і поліцукорів. для їх розщеплення, мабуть, потрібні спеціальні ферменти, які часто відсутні у ґрунтових та водних сапротрофів.

Таким чином, розкладання органічних залишків - тривалий, багатоступінчастий та складний процес, який контролює кілька важливих функцій екосистеми: повернення елементів живлення у кругообіг та енергії - у систему; перетворення інертних речовин земної поверхні; освіту нешкідливих комплексних сполук токсичних речовин; підтримка складу атмосфери, який буде необхідний життя азробов. Для біосфери загалом найважливіше значення має відставання процесів розкладання органічних речовин від процесів синтезу зеленими рослинами. Саме це відставання зумовило накопичення в надрах планети горючих копалин, а атмосфері кисню. Позитивний баланс продукційно-деструкційних процесів, що встановився в біосфері, забезпечує життя аеробних організмів, у тому числі і людини.

Основні закономірності водоспоживання рослинами.

Транспірація- Це процес випаровування води наземними частинами рослин.

Одна з основних фізіологічних функцій будь-якого організму – підтримка на достатньому рівні кількості води в тілі. У процесі еволюції в організмів сформувалися різноманітні пристосування до добування та економного витрачання води, а також переживання посушливого періоду. Одні тварини пустелі отримують воду з їжі, інші за рахунок окислення своєчасно запасених жирів (наприклад, верблюд, здатний шляхом біологічного окисненнязі 100 г жиру одержати 107 г метаболічної води). При цьому у них мінімальна водопроникність зовнішніх покривів тіла, переважно нічний спосіб життя і т. д. При періодичній посушливості характерне впадання у стан спокою з мінімальною інтенсивністю обміну речовин.

Наземні рослини отримують воду головним чином із ґрунту. Мінімальна кількість опадів, швидкий дренаж, інтенсивне випаровування чи поєднання цих чинників ведуть до иссушению, а надлишок вологи - до перезволоження і заболочування грунтів. Баланс вологи залежить від різниці між кількістю опадів, що випали, і кількістю води, що випарувалася з поверхонь рослин і грунту, а також шляхом транспірації. У свою чергу, процеси випаровування безпосередньо залежать від відносної вологості атмосферного повітря. При вологості, близької до 100%, випаровування майже припиняється, і якщо додатково знижується температура, то починається зворотний процес - конденсація (утворюється туман, випадають роса, іній). Вологість повітря як екологічний факторпри своїх крайніх значеннях (підвищеної та зниженої вологості), посилює вплив (погіршує) температури на організм. Насичення повітря парами води рідко досягає максимального значення. Дефіцит вологості - різницю між максимально можливим і фактично існуючим насиченням при цій температурі. Це один із найважливіших екологічних параметрів, оскільки характеризує відразу дві величини: температуру та вологість. Чим вищий дефіцит вологості, тим сухіше і тепліше, і навпаки. Режим опадів - найважливіший фактор, що визначає міграцію забруднюючих речовин природному середовищіта вимивання їх із атмосфери.

Маса води, що міститься в живих організмах, оцінюється в 1,1 10 3 млрд т, тобто менше, ніж містять русла всіх річок світу. Біоценоз біосфери, укладаючи в собі відносно невелику кількість води, інтенсивно проганяє її через себе. Особливо інтенсивно це відбувається в океані, де вода є і довкіллям, і джерелом поживних речовин і газів. Основну масу біоценозу планети становлять продуценти.У водних екосистемах це водорості та фітопланктон, а в наземних – рослинність. У водному середовищірослини безперервно фільтрують воду через свою поверхню, а на суші вони витягують воду корінням з ґрунту і видаляють (транспірують) наземною частиною. Так, для синтезу одного грама біомаси вищі рослини мають випарувати близько 100 г води.

Найбільш потужні системи транспірації на суші – це ліси, які здатні прокачати через себе всю масу води гідросфери за 50 тис. років; при цьому планктон океану профільтрує всю воду океану за рік, а морські організми всі разом - лише за півроку.

У біосфері працює складний фільтр фотосинтезу, у процесі якого вода розкладається разом із діоксидом вуглецю використовується при синтезі органічних сполук, необхідні побудови клітин організмів. Усю масу води гідросфери фотосинтезуючі живі організми можуть розкласти приблизно за 5-б млн років, а інші організми приблизно за такий же термін відновлюють втрачену воду з органічної маси, що відмирає.

Таким чином, біосфера, незважаючи на мізерний об'єм укладеної в ній води, виявляється найпотужнішим і найскладнішим фільтром гідросфери на Землі.

Каскад біологічних фільтрів пропускає через себе масу води, рівну масі всієї гідросфери за час від півроку до мільйонів років. Тому можна стверджувати, що гідросфера - це продукт живих організмів, середовище, яке вони створили самі собі.Академік В. І. Вернадський висловив це тезою: Організм має справу з середовищем, до якого він не тільки пристосований, але який пристосований до нього.

Розвиток екосистем.

Спостереження у природі показують, що покинуті поля чи випалений ліс поступово завойовуються багаторічними дикими травами, потім чагарниками і, зрештою, деревами. Розвиток екосистем у часі відомий в екології під назвою екологічних сукцесій (лат. спадкоємність, послідовність).

Екологічна сукцесія - це послідовна зміна біоценозів, які виникають на одній і тій же території під впливом природних або антропогенних факторів.

Деякі спільноти залишаються стабільними багато років, інші швидко змінюються. Зміни відбуваються у всіх екосистемах природним чи штучним шляхом. Природні зміни є закономірними та керуються самою спільнотою. Якщо сукцесійні зміни визначаються переважно внутрішніми взаємодіями, це аутогенні,т. е. сукцесії, що самопороджуються. Якщо зміни викликаються зовнішніми силами на вході екосистеми (шторм, пожежа, дія людини), такі сукцесії називають алогеннимитобто породженими ззовні. Наприклад, вирубка в ліси швидко заселяється навколишніми деревами; луг може змінитись лісом. Аналогічні явища відбуваються в озерах, на скельних схилах, голих пісковиках, на вулицях покинутих селищ і т. п. Процеси сукцесії безперервно йдуть на всій планеті.

Послідовні спільноти, що змінюють одна одну на даному просторі, називаються серіямиабо стадіями.

Сукцесія, що починається на ділянці, яка раніше не зайнята, називається первинної.Наприклад, поселення лишайників на каменях: під впливом виділень лишайників кам'янистий субстрат поступово перетворюється на подобу грунту, де поселяються потім кущі лишайники, зелені трави, чагарники тощо.

Якщо спільнота розвивається на місці вже існуючого, то говорять про вторинноїсукцесії. Наприклад, зміни, що відбуваються після розкорчування або порубки лісу, пристрій ставка або водосховища тощо.

Швидкість сукцесій різна.В історичному аспекті зміна фауни та флори за геологічними періодами є не що інше, як екологічні сукцесії. Вони тісно пов'язані з геологічними та кліматичними змінамита еволюцією видів. Такі зміни відбуваються дуже повільно. Для первинних сукцесій потрібні сотні та тисячі років. Вторинні протікають швидше. Сукцесія починається з незбалансованого співтовариства, у якого продукція (П) органічної речовини або більше, або менше швидкості дихання (Д), і співтовариство прагне стану, де П = Д. Сукцесія, що починається при П > Д називається автотрофної, а за П<Д - гетеротрофний. Відношення П/Д є функціональним показником зрілості екосистем.

При П > Д поступово зростає біомаса співтовариства (Б) і ставлення біомаси до продукції Б/П, тобто збільшуються розміри організмів. Зростання відбувається до того часу, доки відбудеться стабілізація системи. Стан стабілізованої екосистеми називається клімаксом(гр. сходи, зрілий ступінь).

Автотрофна сукцесія- широко поширене у природі явище, що починається у незаселеному середовищі: формування лісу на покинутих землях чи відновлення життя після виверження вулканів та інших природних катастроф. Вона характеризується тривалим переважанням автотрофних організмів.

Гетеротрофна сукцесіяхарактеризується переважанням бактерій і трапляється тоді, коли середовище пересичено органічними речовинами. Наприклад, у річці, що забруднюється стічними водамиз великим вмістом органічних речовин або на очисних спорудах. При гетеротрофних сукцесіях енергетичні запаси поступово можуть зникати. Через відсутність автотрофного процесу клімакс може наступити; тоді після вичерпання енергетичних запасів екосистема може зникнути (дерево, що руйнується).

У клімаксних системах утворюється складна мережа взаємин, що підтримують її стабільний стан. Теоретично такий стан повинен бути постійним у часі і існувати доти, доки його не порушать сильні зовнішні обурення. Чим більше відношення П/Д відхиляється від 1, тим менш зрілою та менш стійкою є екосистема. У клімаксних угрупованнях це відношення наближається до 1.

Тенденція зміни основних характеристик екосистем.При аутогенних сукцесії спостерігається закономірна зміна основних ознак екологічних систем (табл. 2.2).

Сукцесії пов'язані з функціональним зрушенням енергії у бік збільшення витрат на дихання, у міру того як накопичуються органічна речовина та біомаса. Загальна стратегія розвитку екосистем полягає у зростанні ефективності використання енергії та біогенних елементів, досягненні максимального розмаїття видів та ускладненні структури системи.

Сукцесія- це спрямований передбачуваний розвиток екосистеми до встановлення рівноваги між біотичним співтовариством – біоценозом та абіотичним середовищем – біотопом.

У процесі сукцесії популяції організмів функціональні зв'язки між ними закономірно і оборотно змінюють один одного. Незважаючи на те, що екосистема не є надорганізмом, між розвитком екосистеми, популяції, організму, а також спільноти людей існує безліч паралелей.

Еволюціяекосистем, на відміну від сукцесій, є тривалим процесом історичного розвитку. Еволюція екосистем - це історія розвитку життя Землі від виникнення біосфери донині. В основі еволюції лежить природний відбірна видовому чи нижчому рівні. Еволюція екосистем певною мірою повторюється у тому сукцессионном розвитку. Еволюційні процеси незворотні та нециклічні.Якщо порівняти склад та структуру екосистем у ранні та пізні геологічні епохи, то простежується тенденція збільшення видової різноманітності, ступеня замкнутості біогеохімічних циклів рівномірності розподілу та збереження ресурсів усередині системи, ускладнення структури співтовариств та прагнення до збалансованого стану, при якому темпи еволюції уповільнюються. У системі еволюція зустрічає безліч перешкод, т.к. суспільство щільно укомплектовано і зв'язки між організмами та популяціями міцні. При цьому шанси проникнути в таку систему ззовні дуже малі та її еволюція дещо загальмована.

Біоми.Фізико-хімічні та кліматичні умови у різних частинах біосфери різні. Кліматично обумовлені великі сукупності екосистем називають біомами чи формаціями. Біом-це макросистема або сукупність екосистем, тісно пов'язаних кліматичними умовами, потоками енергії, кругообігом речовин, міграцією організмів та типом рослинності. Кожен біом включає ряд менших за розміром, пов'язаних між собою екосистем.

Біоми за місцем проживання поділяють на три основні групи: наземні, морські та прісноводні. Формування їх залежить від макроклімату, а для прісноводної – від географічної широтимісцевості. Важливими факторами є:

циркуляція повітря,

розподіл сонячного світла,

сезонність клімату,

висота та орієнтація гір,

гідродинаміка водних систем

Наземні біомив основному визначаються рослинністю, що найтісніше залежить від клімату і утворює основну біомасу. Точні межі між біомами зустрічаються рідко. Найчастіше вони розмиті і репрезентують широкі перехідні зони. На межі двох екосистем, наприклад на узліссі, одночасно зустрічаються представники лісових та лучних видів. Контрастність середовища, а тому велика кількість екологічних можливостей породжує згущення життя, зване правилом крайового ефектуабо правилом екотону(Від гр. будинок і зв'язок) . Найбагатший за кількістю видів біом планети – це вічнозелений дощовий тропічний ліс.

Морські біомименшою мірою залежить від клімату, ніж наземні. Вони формуються залежно від глибини водойми та вертикального розміщення організмів. Найважливіше значення має те, що фотосинтез можливий лише поверхневих горизонтах води. Прибережне океанічне мілководдя, обмежене з одного боку берегом, а з іншого - гребенем континентального схилу (до 600 м), називається континентальним шельфом(Англ. Полку). Площа шельфу становить близько 8% загальної площі світового океану.

В області шельфу розташована літоральна зона(Лат. прибережний). Невеликі глибини, близькість до материків, припливи та відливи визначають її багатство поживними речовинами, високу продуктивність та різноманітність організмів. Тут виробляється близько 80% всієї біомаси океану та сконцентрований світовий океанічний промисел. Від нижнього краю шельфу над континентальним схилом до глибини 2-3 тис. м простягається батіальна зона(Гр. Глибокий). Площа цієї зони - трохи більше 15% від усієї площі океану. Порівняно з літораллю фауна і флора батіалі набагато бідніші; загальна біомаса вбирається у 10 % біомаси світового океану. Від підніжжя континентального схилу до глибин 6 – 7 тис. м знаходиться абісальна зона (гр. безодня) океану. Вона займає площу понад 75% дна океану. Абіссаль характеризується відсутністю сонячного світла біля дна, слабкою рухливістю водних мас, обмеженістю поживних речовин, бідністю тваринного світу, низьким видовим розмаїттям, біомасою. В абісальній області зустрічаються глибокі западини - до 11 тис. м, площа яких близько 2% від загальної площі дна океану.

Прісні внутрішні водоймища,як правило, неглибокі. Провідним чинником у цих екосистемах стає швидкість циркуляції води. За цією ознакою розрізняють лотичні(лат. змивають) текучі води (річки, струмки) та лентичні(лат, повільно, спокійно), стоячі води(Озера, ставки, калюжі).

Великі біоми земної кулівідрізняються стабільністю.

Утворення органічної речовини як на суші, так і в океані починається із впливу сонячного світла на хлорофіл зелених рослин. З кожного мільйона фотонів, що досягають географічної оболонки, не більше 100 йде на виробництво пиші. З них 60 витрачається рослинами суші та 40 фітопланктоном океану. Ця частка світла забезпечує планету органічною речовиною.

Фотосинтез відбувається у діапазоні тепла від 3 до 35°C. У сучасних кліматах рослинність займає суші 133,4 млн. км 2 . Решта площі падає на льодовики, водоймища, будови та скельні поверхні.

На нинішній стадії розвитку Землі материкова та океанська частини біосфери є різними. В океані майже немає найвищих рослин. Площа літоралі, де ростуть прикріплені до дна рослини, становить лише 2% від загальної площі дна океану. Основу життя в океані складають мікроскопічні водорості фітопланктону та мікроскопічні травоїдні організми зоопланктону. Ті та інші у воді вкрай розсіяні, концентрація життя у сотні тисяч разів менша, ніж на суші. Колишні завищені оцінки біомаси океанів переглянуто. За новими підрахунками вона за загальною масою у 525 разів менша, ніж на суші. За даними В. Г. Богорова (1969) та А. М. Рябчикова (1972), щорічна продуктивність біомаси на Землі становить 177 млрд. т сухої речовини, з них 122 млрд. т дає рослинність суші та 55 млрд. т фітопланктон моря. Хоча обсяг біомаси в морі набагато менше, ніж на суші, продуктивність її в 328 разів (А. М. Рябчиков) вища за материкову, пояснюється це швидкістю зміни поколінь водоростей.

Біомаса суші складається з фітомаси, зоомаси, що включає і комах, і біомаси бактерій та грибів. Сумарна маса ґрунтових організмів досягає близько 1-10 9 т, а у складі зоомаси основна частка (до 99%) посідає безхребетні організми.
У цілому ж у біомасі суші абсолютно переважає речовина рослин, головним чином деревних: на фотомасу припадає 97-98%, на зоомасу 1-3% за масою (Ковда, 1971).
Хоча маса живої речовини і невелика в порівнянні з обсягом літо-, гідро-і навіть атмосфери, роль її в природі незрівнянно більша за її питому вагу. Наприклад, на 1 га, зайнятому рослинами, площа їх листя може досягати 80 га, прямий бізнес можна робити, а площа хлорофільних зерен, тобто активно працюючої поверхні, ще в сотні разів більше. Площа хлорофільних зерен усіх зелених рослин Землі приблизно дорівнює площі Юпітера.

Наголосимо ще раз, що фотосинтез - дуже досконала формаакумуляції енергії, кількість якої виражається числом 12,6-1021 Дж (3-1021 кал). Ця енергія виробляє Землі щорічно близько 5,8-10 11 т органічного речовини, зокрема 3,1 ∙ 10 10 т суші. З цієї кількості припадає частку лісів 2,04-10 10 , степів, боліт і луків 0,38-10 10 , пустель 0,1 ∙ 10 10 і культурної рослинності 0.58-10 10 т (Ковла, 1971).

У 1 г грунту бавовняного поля міститься 50-100 тис. мікроорганізмів, що у перекладі гектар становить кілька тонн (Ковда, 1969). Деякі ґрунти на 1 га містять до 10 млрд. круглих хробаків, до 3 млн. дощових черв'яків та 20 млн. комах.

7 клас.

Урок______

Тема: Утворення органічних речовин у рослині.

Мета уроку : формувати уявлення учнів про утворення органічних речовин у рослині

Завдання:

обравлювальні : повторить знання учнів про зовнішню будову листа, різноманітність листя. Розкрити поняття «хлорофіл», «фотосинтез», «живлення рослин», познайомити учнів з процесом утворення органічних речовин та з умовами їх утворення,зі значенням листа для рослин,значенням зелених рослин життя на Землі.

корекційно - розвиваючі: розвиток зв'язного мовлення, збагачення словника новими поняттями, розвиток розумових операцій (уміння зіставляти, узагальнювати, робити висновки,встановлювати причинно-наслідкові зв'язки); -виховні: виховувати дбайливе ставлення до природи,сприяти формуванню у дітей почуття відповідальності за стан довкілля.

Тип уроку - Комбінований.

Форма організації: класний урок.

Устаткування : комп'ютер, презентація на тему «Утворення органічних речовин», лаюораторне обладнання для демонстрації дослідів, завдання для індивідуальної перевірки, картки з пізнавальними матеріалами та завданнями, тестовий роздатковий матеріал, гербарій, підручник Біологія 7 клас.

1. Організаційний момент.

Перевірка готовності учнів до уроку. Психологічний настрой.

Мобілізуючий початок.

З нирок з'являються,

Весною розпускаються,

Влітку шелестять,

Восени – летять.

2. Перевірка домашнього завдання. «Зовнішня будова листа. Різноманітність листя».

а). Фронтальне опитування:

Що таке аркуш?

Із якого органу зародка він розвивається?

Яка зовнішня будова листа?

Яким чином може прикріплюватись лист?

Які типи жилкування ви знаєте?

До яких рослин належать дугоподібне та паралельне жилкування?

До яких рослин належать сітчасте жилкування?

Яке значення мають жилки у житті рослин?

Яке листя називається простим, а яким складним?

б). Робота за картками.

Картка «Зовнішня будова листа, різноманітність листя»

1. Доповни речення:

Аркуш – це _____________________________________________________

2. З чого складається аркуш. _________________________________________

3. Визначте жилкування листя

4. Яке листя називається простим?

5. Яке листя називається складним?

__________________________________________________________________________________________________________________________

6. З'єднайте стрілками:

Просте листя Складне листя

в). Робота із гербарієм. Самостійна робота

Зараз Вам належить виконати завдання. Розгляньте листя рослин, вивчіть зовнішній вигляд листа та форму, визначте тип жилкування. Вивчені дані оформіть у таблицю.

Назва рослини

Форма листа

Простий чи складний

Тип жилкування

Клас

Береза

Троянда

Конвалія

Подорожник

Вчитель перевіряє виконане завдання разом із учнями.

3. Актуалізація знань на тему уроку.

Коріння дає рослинам лише воду та мінеральні солі, але рослинам для нормального росту та розвитку необхідні ще й органічні речовини. Звідки ці речовини надходять у рослину? Багато вчених намагалися розгадати цю загадку живої природи.На початкуXVIв. голландський натураліст Ян ван Гельмонт теж зацікавився цим питанням і вирішив поставити досвід. У горщик він помістив 80 кг землі та посадив гілку верби. Землю в горщику прикрив, щоб на неї не потрапив пил. Полив гілку тільки дощовою водою, яка не містила жодних поживних речовин. Через 5 років виросли вербу вийняли з землі і зважили. Її маса за 5 років збільшилась на 65 кг. Маса ж землі в горщику зменшилася лише на 50 г! Звідки ж рослина взяла 64 кг 950 г органічної речовини Багато вчених намагалися розгадати цю загадку живої природи. На початкуXVIв. голландський натураліст Ян ванГельмонт теж зацікавився цим питанням та вирішив поставити досвід. У горщик він помістив 80 кг землі та посадив гілку верби. Землю в горщику прикрив, щоб на неї не потрапив пил. Полив гілку тільки дощовою водою, яка не містила жодних поживних речовин. Через 5 років виросли вербу вийняли з землі і зважили. Її маса за 5 років збільшилась на 65 кг. Маса ж землі в горщику зменшилася лише на 50 г! Звідки рослина взяла 64 кг 950 г органічної речовини?

Відповіді учнів, засновані на знаннях та життєвому досвіді.

( рослини здатні самі створювати органічні речовини.)

4. Повідомлення теми та мети уроку.

Тема: Утворення органічних речовин у рослинах Ви дізнаєтеся, які умови потрібні для утворення органічних речовин та значення цього процесу для життя на землі.

5. Робота на тему уроку.

Розповідь вчителя, показ презентації, демонстрація дослідів.

1. З чого складаються рослини?

До складу рослин входять органічні та неорганічні речовини.

Неорганічні речовиниЯк ви пам'ятаєте з 6 клас, це вода, мінеральні солі.

А до органічних речовин, що входять до складу рослин, відноситься цукор (його ви відчуваєте, коли їсте виноград), вітаміни (яких особливо багато в лимоні, смородині і т.д.), рослинні білки (у квасолі, гороху і т.д.)

Склад рослин

Органічні речовини

Неорганічні речовини

Цукор

жир

вода

Мінеральні речовини

Крохмаль

вітаміни

білки

Закінчити заповнення схеми у зошиті за результатами дослідів.

Демонстрація дослідів:

Досвід 1. Виявлення жиру з прикладу соняшнику.

1. Очистити кілька насіння соняшнику від шкірки.

2. Покласти насіння на промокальний папір.

3. Натиснути на насіння та прибрати роздавлене насіння.

Що ви бачите? На промокальному папері залишилася жирна пляма.

Висновок: значить у насінні соняшнику є жир.

Досвід 2. «Виявлення крохмалю».

1. Взяти картоплину та розрізати навпіл.

2. Взяти піпетку та йод. Капнути на розріз картоплини 2-3 крапельки йоду.

Що ви бачите? На розрізі картоплини ви побачите синю пляму.

Висновок: отже, у картоплі є крохмаль.

Але все ж таки звідки беруться в рослинах усі ці речовини? Воду та мінеральні солі рослина бере із ґрунту? А звідки – органічні речовини?

2. Утворення органічних речовин у рослинах

На це запитання відповів російський вчений Климент Аркадійович Темірязєв.

Він встановив, що органічні речовини утворюються у листі.

Листя – це не тільки частина втечі, а й своєрідні, унікальні

лабораторії, у яких утворюються органічні речовини: цукор та крохмаль. Цей

процес є чи не найбільш чудовим процесом, що відбувається на нашій

планети. Завдяки йому існує все живе Землі.

Розглянемо зелений листок рослини. (Слайд)

Лист має зелене забарвлення. Це тим, що у листі є зелена речовина – хлорофіл.

Словникова робота. Робота з біологічним словником стор. 221.

На дошці вивішується картка зі словом "Хлорофіл".

Хлорофіл – зелена речовина рослин, яка знаходиться у спеціальних тільцях – хлоропластах.

У них і утворюється органічна речовина.Але для утворення органічних речовин потрібні певні умови.

3. Умови утворення органічних речовин рослинами.

Насамперед потрібен хлорофіл. Хлорофіл працюватиме, якщо на лист падає світло. Висвітлений лист бере з повітря вуглекислий газ. Вода в лист надходить із коріння. І весь цей процес відбувається за наявності тепла.

Словникова робота «Фотосинтез»

Утворення органічних речовин на світлі за допомогою хлорофілу називаютьфотосинтез.

Фотосинтез - / фото-світло, синтез - освіта/.

Запис у зошит

Умови утворення органічних речовин рослинами

1 наявність хлорофілу.

2 світло.

3. вуглекислий газ.

4 тепло.

5 вода.

Коли всі ці умови - хлорофіл, світло, вуглекислий газ, тепло, вода - є, у листі утворюється цукор. Частково вже у листі цукор переходить у крохмаль.Освіта крохмалю у листі – це харчування рослин.

Показ презентації «Освіта крохмалю в листі рослин на світлі»

1. Рослину герань поставили в темну шафу на 3 дні, щоб відбувся відтік поживних речовин з листя,

2. Потім рослина помістила на світ на 8 годин,

3. Видалили лист рослини і помістили спочатку в гарячу воду (при цьому зруйнувалася покривна і основна тканина листа), лист став м'якшим, потім ми помістили його в киплячий спирт. (При цьому лист знебарвився, а спирт став яскраво зеленим від хлорофілу).

4. Потім знебарвлений лист обробив слабким розчином йоду.

5. Результат: поява синього забарвлення під час обробки листа йодом.

Висновок: Справді, у листі утворився крохмаль.

Запам'ятайте, на відміну інших живих організмів рослини не поглинають органічні речовини, вони синтезують їх самі.

У процесі створення органічної речовини рослини виділяють кисень.

У 18 столітті У 1771 році англійський хімікДжозеф Прістлізробив такий досвід: він помістив двох мишей під скляний ковпак, але під один із ковпаків поставив кімнатну рослину. Подивіться на ілюстрацію та скажіть, що сталося з мишею, де не було кімнатної рослини. Миша загинула.

Так, на жаль, миша загинула. Подумайте, як можна пояснити той факт, що миша під другим ковпаком, куди була поміщена кімнатна рослина, залишилася живою?

Згадайте, який із перелічених газів необхідний живим істотам для дихання? Кисень.

Правильно. Ось ми й відповіли на запитання, чому мишка залишилася жити. Кімнатна рослина виділяла кисень, а миша використовувала його для дихання.

Органічні речовини, що виробляються в процесі фотосинтезу, потрібні для живлення всіх частин рослини, від коренів до квіток і плодів. Чим більше сонячної енергії та Вуглекислий газотримуватиме рослина, тим більше органічних речовин вона утворюватиме. Так рослина харчується, росте та набирає вагу.

Справді, рослини створюють органічні речовини для потреб, а й забезпечують їжею інші живі організми, представляють всьому живому кисень для дихання. Рослинний покрив землі називають зеленими легкими планети. А чи будуть вони здоровими залежить від нас з вами, від того наскільки розумно ми розпорядимося даним нам багатством.

ФІЗМИНУТКА

ГІМНАСТИКА ДЛЯ ОЧ

Діти, послухайте слова К.А. Тимірязєва «Дайте найкращому кухареві скільки завгодно свіжого повітря, скільки завгодно сонячного світла і цілу річку чистої водиі попросіть, щоб з усього цього він приготував вам цукор, крохмаль, жири та зерно, - він вирішить, що ви з нього смієтеся.

Але те, що здається абсолютно фантастичною людині, безперешкодно відбувається в зеленому листі»

Як ви розумієте цей вираз?

6. Первинне закріплення та коригування знань.

Який газ поглинає зелене листя рослин? Вуглекислий.

Яка речовина надходить по судинах стебла у листя? Вода.

Яка важлива умова потрібна? Сонячне світло.

Який газ виділяє зелене листя рослин? Кисень.

Які складні речовини утворюються у листі. Органічні речовини

Дайте назву цього процесу. Фотосинтез.

Як називається речовина, в якій відбувається процес фотосинтезу. Хлорофіл.

Замалювати та записати схему фотосинтезу

ВУГЛЕКІСЛИЙ ГАЗ + ВОДА = ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ + КИСНЕ

Фотосинтез - це процес, що протікає в зеленому листі рослин на світлі , при якому з вуглекислого газу та води утворюються органічні речовини та кисень.

7. Закріплення вивченого матеріалу.

(варіативне завдання)

1. Фронтальне опитування

Хлопці, сьогодні на уроці ви дізналися багато нового, цікавого.

Дайте відповідь на питання:

1. Який процес називають фотосинтезом?

2.За допомогою якої речовини у листі відбувається процес фотосинтезу?

3. З чого в зеленому листі утворюються органічні речовини?

4. Який газ виділяється із зеленого листя на світлі? Яким є його значення для живих організмів?

5 . Які умови необхідні для процесу фотосинтезу?

2. Тестування

"Утворення органічних речовин у листі".

У якій частині рослини утворюються органічні речовини?

корінь;

лист;

стебло;

квітка.

Які умови необхідні для утворення рослинних органічних речовин?

хлорофіл, світло, тепло, вуглекислий газ, вода;

хлорофіл, тепло;

вуглекислий газ, вода.

Який газ виділяє рослина у процесі утворення крохмалю?

азот;

кисень;

вуглекислий газ.

Як рослина витрачає органічні речовини?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Картка «Умови утворення органічних речовин у рослинах».

Додаткове задання.

Прочитай листа. Знайдіть помилки, допущені автором листа?

Виправ помилки.

Здрастуйте, юні біолухи! З привітом до вас Альоша Перепуткін. Я великий знавець

процесу фотосинтезу. А ви знаєте його? отосинтез відбувається в корінні та листі,

тільки вночі, коли ніхто не заважає. У ході цього процесу утворюється вода, а кисень витрачається. Місяць посилає свою енергію і в клітинах утворюються органічні

речовини: спочатку крохмаль, а потім цукор. У процесі фотосинтезу виділяється багато

енергії, тому рослини не бояться холоду взимку. Без фотосинтезу ми задихнулися, оскільки було б збагачення атмосфери вуглекислим газом.

Підбиття підсумку уроку

У ході уроку ви дізналися як харчуються і ростуть рослини, було доведено, що без зеленого листа не тільки не може жити рослина, але й не було б взагалі життя на Землі, оскільки кисень земної атмосфери, Яким дихають усі живі істоти, був напрацьований у процесі фотосинтезу. Великий російський вчений ботанік К.А.Тімірязєв ​​називав зелений лист великою фабрикою життя. Сировиною для неї є вуглекислий газ і вода, двигуном – світло. Зелені рослини, які постійно виділяють кисень, не дадуть загинути людству. А ми повинні дбати про чистоту повітря.

У рок мені хотілося б закінчити віршами

Фотосинтез йде на світлі цілий рік.

І він людям дає їжу та кисень.

Дуже важливий процес- фотосинтез, друзі,

Без нього Землі обійтися нам не можна.

Фрукти, овочі, хліб, вугілля, сіно, дрова –

Фотосинтез усьому цьому голова.

Повітря чисте буде, свіже, як легко їм дихати!

І озоновий шарбуде нас захищати.

Домашнє завдання

Федеральне агентство з освіти

Державний освітній заклад

Новгородський державний університетім. Ярослава Мудрого

Факультет природничих наук та природних ресурсів

Кафедра хімії та екології

утворення та витрата органічних речовин рослинами

Збірник методичних вказівок

Великий Новгород

Освіта та витрата органічних речовин рослинами: Збірник методичних вказівок до лабораторних робіт/Упорядник Кузьміна І. А. - НовДУ, Великий Новгород, 2007. - 12 с.

Методичні вказівки призначені для студентів спеціальності 020801.65 – «Екологія» та всіх студентів, які вивчають «Загальну екологію».

Вступ

Для утворення органічних речовин – основи рослинної біомаси на Землі необхідні вуглекислий газ атмосфери та вода, а також мінеральні речовини ґрунту. За допомогою світла певної довжини хвиль здійснюється фіксація вуглекислого газу рослин у процесі фотосинтезу. Внаслідок цього виділяється в атмосферу кисень, що утворюється в процесі фотолізу води. Такою є перша стадія біохімічного циклу вуглецю.

Кількість енергії, запасеної Землі завдяки фотосинтезу, величезна. Щорічно внаслідок фотосинтезу зеленими рослинами утворюється 100 млрд. т органічних речовин, у яких укладено близько 450-1015 ккал сонячної енергії, перетвореної на енергію хімічних зв'язків. Ці процеси супроводжуються такими грандіозними за своїми масштабами явищами, як асиміляція рослинами близько 170 млрд т вуглекислого газу, фотохімічне розкладання близько 130 млрд т води, з якої виділяється 115 млрд т вільного кисню.

Кисень є основою життя всіх живих істот, які використовують його для окислення різноманітних органічних сполук у процесі дихання; виділяється при цьому СО2.Це друга стадія біохімічного циклу вуглецю, пов'язана із вуглекислотною функцією живих організмів. При цьому виділення кисню на першій стадії приблизно на порядок перевищує його поглинання другої, у результаті при функціонуванні зелених рослин кисень накопичується в атмосфері.

Пов'язана автотрофами в процесі фотосинтезу енергія надалі витрачається на життєдіяльність різних гетеротрофів, у тому числі й людини, частково переходячи в теплову енергію, і запасається в ряді компонентів, що складають біосферу (рослинах і грунті). У біомах суші вуглець при фотосинтезі найбільше пов'язують ліси (-11 млрд. т на рік), потім рілля (-4 млрд. т), степу (-1,1 млрд. т), пустелі (-0,2 млрд. т) ). Але найбільше вуглецю пов'язує Світовий океан, який займає близько 70% Землі (127 млрд. т на рік).

Органічні речовини автотрофів, що утворилися, вступають у харчові ланцюги різних гетеротрофів і, проходячи по них, трансформуються, втрачають масу і енергію (піраміди маси, енергії), остання витрачається на процеси життєдіяльності всіх організмів, що входять, як ланки, до складу харчових ланцюгів, йде світове простір як теплової енергії.

Органічна речовина різних живих організмів після їхнього відмирання стає надбанням (їжею) гетеротрофних мікроорганізмів. Мікроорганізми розкладають органічну речовину в процесі харчування, дихання та бродіння. При розкладанні вуглеводів утворюється вуглекислий газ, який виділяється в атмосферу з наземної органічної речовини, що розклалася, а також з грунту. При розкладанні білків утворюється аміак, який частково виділяється в атмосферу, а переважно в процесі нітрифікації поповнює запаси азоту в ґрунті.

Частина ж органічної речовини не розкладається, а утворює запасний фонд. У доісторичні часи так утворилися вугілля, газ, сланці, а нині – торф та гумус ґрунту.

Усі вищевказані процеси є найважливішими етапами і фазами біохімічних кругообігів (вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сірки та інших.). Таким чином, жива речовина в процесі свого метаболізму забезпечує стабільність існування біосфери за певного складу повітря, води, ґрунту та без втручання людини цей гомеостаз екосистеми «Земля» зберігався б нескінченно довго.

2 Вимоги техніки безпеки

Досліди виконуються строго відповідно до методичного посібника. Під час виконання робіт слід виконувати загальні правила техніки безпеки для хімічних лабораторій. При попаданні реактивів на шкіру чи одяг уражену ділянку необхідно швидко промити водою.

3 Експериментальна частина

Робота № 1. Визначення утворення органічної речовини у листі рослин у процесі фотосинтезу (за вмістом вуглецю)

Фотосинтез - основний процес акумуляції речовини та енергії на Землі, в результаті якого з СО2і Н2Оутворюються органічні речовини (у цій формулі - глюкоза):

6СО2 + 6Н2О + енергія світла → С6Н12О6+ 602t

Один із способів вимірювання інтенсивності фотосинтезу полягає у визначенні утворення органічної речовини в рослинах за вмістом вуглецю, який враховується методом мокрого спалювання, розробленим для ґрунтів та модифікований для деревних рослин Ф. 3. Бородуліною.

У зразку листя визначається вміст вуглецю, потім листя витримуються 2-3 год і більше на світлі і знову визначається вміст вуглецю. Різниця між другим і першим визначенням, виражена на одиницю поверхні листа в одиницю часу, показує кількість органічної речовини, що утворилася.

У процесі спалювання вуглець листя окислюється 0,4 н розчином біхромату калію у сірчаній кислоті. Реакція протікає за наступним рівнянням:

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

Невитрачену кількість біхромату калію встановлюють зворотним титруванням 0,2 н розчином солі Мора:

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

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

Як індикатор застосовують безбарвний розчин дифеніламіну, який при окисленні переходить у дифенілбензидинвіолет синьо-фіолетового кольору. Біхромат калію окислює дифеніламін і суміш набуває червоно-бурого забарвлення. При титруванні сіллю Мора шестивалентний хром відновлюється тривалентний. В результаті колір розчину переходить у синій, а до кінця титрування – у синьо-фіолетовий. Коли ж хром буде відтитрований, подальше додавання солі Мора викликає перехід окисленої форми індикатора у відновлену (безбарвну); з'являється зелене забарвлення, яке надають розчину іони тривалентного хрому. Чіткому переходу синьо-фіолетового забарвлення в зелену заважають іони тривалентного заліза, що у процесі реакції. Щоб зробити більш ясним кінець реакції титрування її проводять у присутності ортофосфорної кислоти, яка зв'язує іони Fe3+ у безбарвний комплексний іон 3-ї, що оберігає дифеніламін від окислення.

Обладнання, реактиви, матеріали:

1) конічні колби на 250 мл; 2) термостійкі конічні колби на 100 мл; 3) маленькі скляні вирви, що використовуються як зворотні холодильники; 4) бюретки; 5) 0,4 н розчин біхромату калію (у розведеній сірчаній кислоті (1:1)); 6) 0,2 н розчин солі Мора; 7) дифеніламін; 8) 85%-на ортофосфорна кислота; 9) пробкове свердло або інший пристрій для вибивання дисків діаметром 1 см; 10) мірний циліндр; 11) рослини, що вегетують, з симетричною широкою і тонкою листовою пластинкою (герань, фуксія, листя деревних рослин).

Хід роботи

Листок вегетуючої рослини ділять на дві половинки вздовж головної жилки і на одній з них вирізують пробковим свердлом 3 диски діаметром 1 см, поміщають на дно конічної термостійкої колбочки об'ємом 100 мл, куди наливають 10 мл 0,4 н розчину К2Сr2О7 . Колбу закривають маленькою лійкою носиком донизу і ставлять на електроплитку із закритою спіраллю у витяжну шафу. Коли розчин закипить, досягають слабкого кипіння протягом 5 хв, іноді злегка збовтують колбу круговим рухом, щоб диски були добре покриті рідиною. По верху колби (не закриваючи шийку) зміцнюють поясок з кількох шарів щільного паперу, який запобігатиме опіку рук при помішуванні вмісту колби і при її перестановці.

Потім знімають колбу з нагрівання, ставлять на керамічну плитку і охолоджують. Рідина має бути бурого кольору. Якщо забарвлення її зелена, це вказує на недостатню кількість біхромату калію, взятого для окислення органічної речовини. У цьому випадку визначення потрібно повторити з більшою кількістю реактиву або з меншою кількістю висічок.

До охолодженого розчину невеликими порціями в кілька етапів доливають 150 мл дистильованої води, потім цю рідину поступово переливають у колбу на 250 мл, куди додають 3 мл 85% ортофосфорної кислоти і 10 крапель дифеніламіну. Збовтують вміст і відтитрують 0,2 н розчином солі Мора.

Одночасно проводять контрольне визначення (без рослинного матеріалу), ретельно дотримуючись усіх зазначених вище операцій. Сіль Мора порівняно швидко втрачає титр, тому розчин необхідно періодично перевіряти перед початком визначення.

Кількість вуглецю органічної речовини, що міститься в 1 дм2 листової поверхні, розраховують за формулою:

а - кількість солі Мора у мл, витрачене на титрування контрольного розчину;

b - кількість солі Мора в мл, яка пішла на титрування дослідного розчину;

k – поправка до титру солі Мора;

0,6 - міліграми вуглецю, що відповідають 1 мл точно 0,2 н розчину солі Мора;

S - площа висічок, см2.

Схема запису результатів

Приклад розрахунку кількості вуглецю:

1. На початку досвіду:

а = 19 мл, b = 9 мл, k = 1, S = πr2∙3 = (3,14 ∙ 12) ∙ 3 = 9,4 см2

Водень випаровуються у вигляді вуглекислого газу, води і оксидів азоту. Нелітаючий залишок (зола), що залишився, містить елементи, звані зольними. зольним залишком становить масу органічної речовини.

1) аналітичні чи точні технохімічні ваги; 2) муфельна піч; 3) тигельні щипці; 4) електроплитка із закритою спіраллю; 5) фарфорові тиглі чи випарні чашки; 6) препарувальні голки; 7) ексікатор; 8) спирт; 9) дистильована вода; 10) хлористий кальцій; 11) висушені до абсолютно сухої маси стружка деревини, подрібнена кора, листя, гумусований ґрунт.

Хід роботи

Сухі та подрібнені зразки деревини, кори, листя, а також ґрунту (3-6 г і більше), відібрані методом середньої проби, зважуються до 0,01 г на кальці. Їх поміщають у прожарені і зважені порцелянові тиглі або випарні чашки (діаметром 5-7 см), підписані 1% розчином хлорного заліза, яке при нагріванні буріє і при прожарюванні не зникає. Тиглі з органічною речовиною ставлять на розігріту електроплитку у витяжну шафу і прогрівають до обвуглювання та зникнення чорного диму. При цьому за наявності більшої кількості рослинного матеріалу можливе його доповнення із попередньо зваженого зразка.

Потім тиглі ставлять у муфельну піч при температурі 400-450 ° С і спалюють ще 20-25 хв до того стану, коли зола стане сіро-білою. При вищій температурі прожарювання можуть бути суттєві втрати сірки, фосфору, калію та натрію. Може також спостерігатися сплавлення із кремнієвою кислотою, що заважає повному озоленню. У цьому випадку прожарювання припиняють, охолоджують тигель і додають до нього кілька крапель гарячої води, що дистилює; підсушують на плитці і продовжують прожарювання.

Можливі наступні варіантикольору золи: червоно-бурий (при великому вмісті у зразку оксидів заліза), зелений (у присутності марганцю), сіро-білий.

За відсутності муфельної печі спалювання можна проводити у навчальних цілях на електроплитці під тягою. Для створення більш високих температур треба огородити плитку впритул залізним листом у вигляді бортика висотою 5-7 см від полотна плитки, а також прикрити зверху шматком азбесту. Спалювання проводиться 30-40 хв. При спалюванні необхідне періодичне помішування матеріалу препарувальною голкою. Спалювання також проводиться до білої золи.

У разі повільного спалювання в охолоджені тиглі наливається невелика кількість спирту та підпалюється. У золі повинно бути помітно чорних частинок вугілля. В іншому випадку проби обробляють 1 мл дистильованої води, помішують і повторюють прожарювання.

Після того, як спалювання буде закінчено, тиглі охолоджують в ексикаторі з кришкою і зважують.

Відомість , викреслену на дошці.

Схема запису результатів

Робота № 3. Визначення витрати органічної речовини рослинами при диханні

Будь-яке співтовариство живих організмів Землі характеризується його продуктивністю і стійкістю. Продуктивність визначається, зокрема, як різницю між накопиченням та витрачанням органічної речовини при таких кардинальних процесах, як фотосинтез та дихання. У першому процесі органічна речовина синтезується з вуглекислого газу та води з виділенням кисню, у другому - розкладається за рахунок окисних процесів, що проходять у мітохондріях клітин із поглинанням кисню. Різні рослини сильно різняться за співвідношенням цих процесів. Так, у С4рослин (кукурудза, сорго, цукрова тростина, мангрові дерева) спостерігається висока інтенсивність фотосинтезу при невеликому світловому диханні, що забезпечує їх високу продуктивність у порівнянні з С3рослинами (пшениця, рис).

С3 – рослини. Це більшість рослин Землі, які здійснюють С3- шлях фіксації вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, внаслідок чого утворюються тривуглецеві сполуки (глюкоза та ін.). Це переважно рослини помірних широт, оптимум температури яких +20…+25°С, а максимум +35…+45°С.

С4 -рослини. Це ті, у яких продуктами фіксації СО2є чотиривуглецеві органічні кислоти та амінокислоти. Сюди належать переважно тропічні рослини (кукурудза, сорго, цукровий тросник, мангрові дерева). С4- Шлях фіксації СО2зараз виявлено у 943 видів з 18 сімейств та 196 пологів, у тому числі й у ряду злакових рослин помірних широт. Ці рослини відрізняються дуже високою інтенсивністю фотосинтезу, виносять високі температури (оптимум їх +35 ... +45 ° С, максимум +45 ... +60 ° С). Вони дуже пристосовані до жарких умов, ефективно використовують воду, добре виносять стреси - посуху, засолення, відрізняються підвищеною інтенсивністю всіх фізіологічних процесів, що зумовлює дуже високу біологічну і господарську продуктивність.

Аеробне дихання (за участю кисню) – процес зворотний фотосинтезу. У цьому процесі синтезовані в клітинах органічні речовини (сахароза, органічні та жирні кислоти) розкладаються із вивільненням енергії:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + енергія

Всі рослини та тварини одержують енергію для підтримки своєї життєдіяльності за допомогою дихання.

Метод визначення інтенсивності дихання у рослин заснований на обліку кількості вуглекислого газу, що виділяється рослинами, який поглинається баритом:

(ОН)2 + СО2 = СО3 + Н2О

Надлишок бариту, що не прореагував з СО2,відтитрують соляною кислотою:

(ОН)2 + 2HCl = С12 + Н2О

Обладнання, реактиви, матеріали

1) широкогорлі конічні колби ємністю 250 мл; 2) гумові пробки з просвердленими отворами, в які вставляється скляна трубка; у трубку простягається тонкий дріт завдовжки 12-15 см; 3) ваги технохімічні; 4) різновиди; 5) чорний світлонепроникний папір; 6) бюретки з розчином Ва(ОН)2 і пробкою зверху, в яку вставлена ​​трубка з натронним вапном; 7) 0,1 н розчин Ва(ОН)2; 8) 0,1 н розчин HCI; 9) 1%-ний розчин фенолфталеїну в крапельниці; 10) зелене листя, щойно зірване в природній обстановці або листя кімнатних рослин.

Хід роботи

5-8 г зеленого, щойно зірваного листя рослин зважують з черешками на технохімічних терезах, черешки скріплюють одним кінцем дроту, який простягають через отвір пробки (рис. 1).

Рис. 1. Змонтована колба для визначення інтенсивності дихання:

1 – дріт, 2 – скляна трубка, 3 – гумова пробка, 4 – пучок листя, 5 – барит.

Попередньо рекомендується провести пробну установку, опускаючи матеріал у колбу та закриваючи колбу пробкою. Звернути увагу, щоб корок щільно закривав колбу, пучок листя розташовувався у верхній частині колби і відстань між баритом і пучком була досить велика. Всі отвори між колбою, пробкою та трубочкою рекомендується закласти пластиліном, а в місці верхнього виходу дроту із трубки ізолювати систему шматочком фольги.

У дослідні колби наливається з бюретки по 10 мл 0,1 н розчину (ОН)2, поміщається матеріал і ізолюється вищевказаним способом. Контроль (без рослин) ставиться у 2-3-кратній повторності. Всі колби закривають чорним світлонепроникним папером для виключення фотосинтезу та ідентичності всіх колб, відзначається час початку досвіду, який триває 1 год. Протягом досвіду слід періодично обережно похитувати колби, щоб зруйнувати плівку ВаСО3, що утворюється на поверхні бариту і перешкоджає повноті поглинання СО2.

Через одну годину відкрити пробку і витягти з колб матеріал шляхом швидкого висмикування дроту з листям. Негайно закрити пробку, ізолювавши верх трубочки фольгою. Перед титруванням додати до кожної колби по 2-3 краплі фенолфталеїну: розчин забарвлюється в малиновий колір. Відтитрувати вільний барит 0,1 н. HCl. При цьому першими відтитрують контрольні колби. Вивести середнє, а потім відтитрувати дослідні колби. Титрувати розчини слід обережно до знебарвлення. Результати записати в таблицю (на дошці та зошити).

Кінцевий продукт" кінцевих продуктів"

Іншою формою розпаду органічної речовини до найпростіших сполук є мікробіологічні процеси в грунтах і водах, в результаті чого утворюється гумус грунту і різні донні відкладення органіки, що напіврозклалася (сапропель та ін.). Основні з цих процесів - біологічне розкладання сапрофітами органічних речовин, що містять азот та вуглець, що є складовоюкругообігів цих елементів у природних циклах. Бактерії-амоніфікатори мінералізують білки рослинних та тваринних залишків, а також інших мікроорганізмів (у тому числі й азотфіксаторів), сечовину, хітин, нуклеїнові кислоти, внаслідок чого утворюється аміак (NH3). Розкладаються і білки рослин і тварин, що містять сірку, в результаті чого утворюється сірководень (H2S). Продуктом життєдіяльності мікроорганізмів є індольні сполуки, які виконують роль стимуляторів росту. Найбільш відома β-індолілоцтова кислота або гетероауксин. Індольні речовини утворюються з амінокислоти триптофану.

Процес розкладання органічних речовин до простих сполук – ферментативний. Кінцевим етапом амоніфікації є солі амонійні, доступні для рослин.

Обладнання, реактиви, матеріали

1) ваги технохімічні; 2) термостат; 3) пробірки; 4) ватяні пробки; 5) хімічні склянки; 6) чашки Петрі; 7) NaHCO3;8) 5%-на PbNO3 або Рb(СН3СОО)2; 9) реактив Сальковського; 10) реактив Ерліха; 11) нінгідриновий реактив; 12) реактив Несслер; 13) гумусний ґрунт; 14) свіже листя люпину або засушене листя інших бобових; 15) рибне, м'ясне борошно або шматочки м'яса, риби.

Хід роботи

А. Амоніфікація тварин білків

а) Помістити в пробірку 0,5-1 г свіжої риби чи маленький шматочок м'яса. Додати відстояної води до половини обсягу пробірки та 25-50 мг NaHCO3 (На кінчику скальпеля) для нейтралізації середовища, що сприяє діяльності амоніфікаторів (сприятлива для них нейтральна або слаболужна середовище при рН = 7 і вище). Додати невеликий грудочок гумусного ґрунту для введення в середу амо-ніфікаторів, змішати вміст пробірки, заткнути пробірку ватною пробкою, попередньо зміцнивши між пробкою та пробіркою шматочок свинцевого папірця (рис. 2) так, щоб він не торкався розчину. Кожну пробірку зверху обгорнути фольгою, щоб унеможливити вихід газу з пробірки. Поставити все в термостат при 25-30 ° С на 7-14 днів.

Рис. 2. Змонтована пробірка визначення амоніфікації білків: 1 - пробірка; 2 – ватяна пробка; 3 - свинцевий папірець; 4 – середа.

Цей досвід імітує розкладання органічних залишків у водному середовищі стоячого водоймища (наприклад, ставок), куди можуть потрапляти частинки ґрунту з прилеглих полів шляхом змиву.

б) Насипати гумусний ґрунт у стаканчик, полити відстояною водою, закопати в ґрунт невеликий шматочок м'яса, зміцнити свинцевий папірець між ґрунтом і краєм стаканчика, закрити систему чашкою Петрі (бортиком вниз), поставити в термостат при 25-30°С на одну - дві Тижня.

Цей досвід імітує розкладання органічних залишків (хробаків, різних ґрунтових тварин) у ґрунті.

Б. Амоніфікація рослинних залишків

Простежити розкладання в ґрунті зеленого добрива, для чого наповнити хімічну склянку на 100 мл гумусовим ґрунтом і закопати в неї кілька шматочків зелених стебел та листя багаторічного люпину, гороху, квасолі, посадженої з осені в горщик. Можна використовувати розпарені у воді сухі частини бобових рослин літнього збирання. Закрити склянки кришкою від чашки Петрі, помістити в термостат при температурі 25-30°С на один - два тижні, підтримуючи нормальну вологість ґрунту протягом досліду (60% повної вологоємності), не перезволожуючи його.

Продовження роботи №4 (проводиться через 7-14 днів)

а) Відфільтрувати частину культурального розчину із пробірок, у яких відбувалося розкладання тваринних білків. Звернути увагу на утворення продуктів, що погано пахнуть (сірководень - запах тухлих яєць, індольні сполуки та ін.).

Виявити утворення аміаку додаванням до 1 мл культурального розчину 2-3 краплі реактиву Несслера. Для цього зручно використовувати годинникове скло, поміщене на аркуш білого паперу, або порцелянову чашку. Пожовтіння розчину свідчить про наявність аміаку, що утворився під час руйнування білків.

Виявити наявність сірководню за почорнінням свинцевого папірця над розчином або при опусканні його в розчин.

Накапати культуральний розчин на фільтрувальний або хроматографічний папір мікропіпеткою з відтягнутим носиком (10-20 крапель в одну точку), підсушити над вентилятором, капнути реактиву Сальковського, Ерліха або нінгідринового реактиву. Підігріти над плиткою. Індольні сполуки з реактивом Сальковського дають синє, червоне, малинове фарбування залежно від складу індольного продукту (ауксин індолілоцтова кислота дає червоне фарбування). Реактив Ерліха дає з індольними похідними пурпурне забарвлення. Нінгідриновий реактив – це реакція на амінокислоту триптофан (попередник індольних ауксинів). При підігріві – синє фарбування.

б) Витягти з ґрунту шматочок м'яса або риби разом із ґрунтом, що прилягає до шматочка, помістити в стаканчик, налити трохи води, пом'яти скляною паличкою, збовтати, відфільтрувати. Визначити у фільтраті аміак, сірководень, індольні речовини вищезазначеними методами. Подібні процеси відбуваються у ґрунті при перегниванні відмерлих тварин.

в) Витягти з ґрунту стебла люпинової зеленої маси, що напіврозклалися, очистити від ґрунту і розтерти з невеликою кількістю води. Відфільтрувати 1-2 мл розчину і пробу на амонійний азот, що звільняється при мінералізації рослинних білків (з реактивом Несслера). Подібні процеси відбуваються у ґрунті при заорюванні зеленого добрива або органічних залишків у вигляді гною, торфу, сапропелю та ін.

Визначити наявність сірководню, індольних речовин, триптофану.

г) Помістити на предметне скло краплю культуральної рідини з пробірки, де відбувалося розкладання тваринного білка, і вивчити її під мікроскопом зі збільшенням 600. Виявляються численні мікроорганізми, що викликають розкладання органічних речовин. Часто вони енергійно рухаються і червоподібно згинаються.

Вступ. 3

2 Вимоги техніки безпеки. 4

3 Експериментальна частина. 4

Робота № 1. Визначення утворення органічної речовини у листі рослин у процесі фотосинтезу (за вмістом вуглецю) 4

Робота № 2. Визначення накопичення органічної речовини в біомасі рослин та у ґрунті. 8

Робота № 3. Визначення витрати органічної речовини рослинами при диханні 11

Робота № 4. Розкладання органічних речовин води та ґрунту з визначенням деяких кінцевих продуктів. 14

короткий зміст інших презентацій

«Культура клітин та тканин рослин» - Функції гормонів у калусогенезі. Чинники, що впливають на синтез. Диференційовані клітини. Типи культур клітин та тканин. Генетична гетерогенність. Культури клітин рослин. Дедиференціювання. Характеристика калусних клітин. Історичні аспекти. Утворення корончастих галлів. Культура поодиноких клітин. Причини асинхронності. Синтез вторинних метаболітів. Диференціювання калусних тканин. Фізичні чинники.

«Листя рослин» - Черешкове листя. Який край листової платівки? Лист також є органом дихання, випаровування та гуттації (виділення крапель води) рослини. Який тип жилкування? Складне листя. Охарактеризуйте лист. Листя розташовується з двох сторін черешка на деякій відстані один від одного. Сидяче листя. Край листової платівки. Трійчастоскладні. Протилежне. Мутчасте. Жилки. Просте листя. Аркуш - у ботаніці зовнішній орган рослини, основною функцією якого є фотосинтез.

«Класифікація плодів» - Тиквіна. Помаранець. Класифікація плодів. Органи квіткових рослин. Порівняйте. Ягода. Яблуко. Соковиті плоди. Знайди зайве. Багатокостянка. Закріплення дослідженого матеріалу. Костянка. Околоплодник. Репродуктивні органи. Плоди, їхня класифікація.

«Плоди та насіння» - Стручок. Не дозволяй душі лінуватися. Лабораторна робота. Гарбуза. Зернівка. Знання. Костянка. Перенесення. Дерево знання. Запитання для закріплення. Розповсюдження розкиданням. Розповсюдження водою. Ознаки насіння. Супліддя. Непоказна квітка. Перенесення на зовнішніх покривах. Утворення плода. Коробочка. Робота у групах. Багатокостянка. Плід. Розповсюдження за допомогою вітру. Навіщо насіння розселятися.

«Будова втечі» - Бульба. Типи бруньок. Формується з нирок біля основи стебла. Зовнішня будова втечі. Органічні речовини. Внутрішня будова. Розвиток втечі з нирки. Міжвузля чітко виражені. Пагін. Кореневий бульбу. Зростання стебла. Стебло. Видозміни втечі. Різноманітність пагонів. Бульбоцибулина. Транспорт речовин із стебла. Кореневище. Цибулина. Розгалуження. Цибулина і бульбоцибулина. Луски. Нирка.

«Завдання з будови рослин» - Розміщення провідних пучків. Розгляньте малюнок і дайте відповідь на запитання. Горизонтальний транспорт. Підземні видозміни пагонів. Будова нирок. Розташування пагонів у просторі. Рослинні тканини. Розгалуження пагонів. Будова конуса наростання. Зовнішня будова кореня. Кущіння. Видозміни коренів. Розгляньте малюнок. Дидактика для інтерактивної дошки з біології. Листорозташування.