Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. 1991. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. Удивительные опыты с растениями. Опыты с растениями зимой

Повышение морозоустойчивости тканей растений - Удивительные опыты с растениями

Для опыта нужен корнеплод свеклы сто­ловой, 3 пробирки, штатив, термометр (на —25 °С), лед, поваренная соль, мешалка для льда.

В вакуолях клеток столовой свеклы содер­жится водорастворимый пигмент из группы антоцианов — бетацианин. Поскольку он, как и другие антоцианы, находится только в ваку­олях, для выделения пигмента необходимо повредить мембрану.

Пробочным сверлом из корнеплода вы­режьте 6 небольших одинаковых (2Х0,5 см) пластинок. Тщательно промойте их водой, чтобы удалить антоциан из разрезанных клеток (от этого будут зависеть результаты опыта).

Затем перенесите пластинки в пробирки. В первую налейте на 1/4 объема воду, во вто­рую — столько же 0,5

187

М раствора сахарозы, в третью — столько же 1,0 М раствора сахарозы. Количество раствора в пробирках и количест­во пластинок свеклы в них должно быть оди­наковым.

Пробирки поместите в охлаждающую смесь: к 3 частям снега или мелко истолчен­ного льда добавьте 1 часть поваренной соли и перемешайте. Измерьте температуру смеси. Когда она опустится до —20 °С, содер­жимое пробирок замерзнет.

Через 15—20 мин достаньте пробирки и поставьте в стакан с водой комнатной темпера­туры для оттаивания, после чего сравните окраску раствора в пробирках. В контроль­ной — раствор окрашивается в красный цвет. Выход антоцианов из вакуолей в раствор озна­чает, что клетки погибли, мембраны их раз­рушены и уже не могут удержать содержимое клетки.

В пробирках с 0,5 М и 1,0 М растворами сахарозы цвет отличается от контроля. Чем выше концентрация сахарозы, тем слабее окра­шен раствор. Уменьшение выхода антоциана из тканей корнеплода свеклы, находившихся в растворах сахарозы, свидетельствуют о том, что сахароза оказала защитное действие на цитоплазму клеток при их замораживании. Степень защитного действия зависит от кон­центрации сахарозы: в более концентрирован­ном (1,0 М растворе) повреждение тканей ока­залось минимальным.

Внезапное, в течение 15—20 мин, пониже­ние температуры от +20 до —20 °С вызывает в клетках корнеплода, находившегося в про­бирке с водой, образование льда непосредствен­но в цитоплазме. Кристаллы

188

льда повреждают структуру клеток, клетки погибают. В при­родных условиях такие резкие перепады температуры характерны для весенних за­морозков.

Защитное действие сахарозы во второй и третьей пробирках связано как с поступлением сахарозы из раствора в клетки, так и с выходом воды из клеток в наружный, более концент­рированный раствор. Чем выше количество сахарозы в клетке, тем ниже температура замер­зания цитоплазмы, поскольку сахароза, связы­вая внутриклеточную воду, уменьшает ее под­вижность. Обезвоживание клеток также по­вышает их устойчивость к действию морозов, препятствуя внутриклеточному образованию льда. Не случайно у древесных растений зимой накапливается в клетках до 10 % Сахаров, а у озимых злаков — до 50 %.

Результаты опытов позволяют понять, по­чему для успешной зимовки, как озимых тра­вянистых растений, так и древесных, важна солнечная осень. При пониженных ночных тем­пературах, замедляющих отток Сахаров в дру­гие части растения, в зеленых листьях накап­ливаются углеводы. Самая низкая температу­ра, которую выдерживают наиболее морозо­стойкие сорта озимой ржи — около —30 °С на уровне почвы. Это не слишком высокая сте­пень морозоустойчивости. Ведь почки древес­ных пород в Сибири выдерживают до —70 °С. Такая температура наблюдается в Якутии, где растут ель сибирская, сосна обыкновенная, береза пушистая, осина. Дополнительную мо­розостойкость почкам этих видов придает состояние глубокого покоя, переход в которое сопровождается сильным обезвоживанием клеток, накоплением жиров, углеводов, измене­нием состава белков.

189

Задание. Выясните, повысится ли после пребывания в 0,5 М и 1,0 М растворах сахаро­зы морозоустойчивость клеток мякоти яблок и других окрашенных антоцианами плодов, листьев свеклы столовой и капусты краснокочанной, лепестков цветков.73. Продолжительность периода глубокого покоя у разных видов растений

Для опыта нужны побеги липы мелколист­ной или клена остролистного, дуба черешчатого, тополя черного, березы бородавчатой, ивы козьей, сирени обыкновенной, черешни, форзиции пониклой.

Методика опыта проста, но для того, чтобы довести его до конца, требуется определенное терпение и настойчивость, а также объекты ис­следования в достаточном количестве. Не­обходимо раз в месяц или в 10 дней срезать по 2—3 небольших побега какого-либо из ука­занных выше растений. Этот перечень не яв­ляется строго обязательным. Конечно, чем больше видов будет изучено, тем интерес­нее и полнее будут результаты, но не забы­вайте о бережном отношении к природе.

Срезанные побеги снабдите этикетками с названием растения и датой сбора, поставьте в сосуд с водой в теплом помещении, ежене­дельно подрезая стебли и меняя воду. Основ­ная задача дальнейших наблюдений за побе­гами — отмечать дату распускания почек. Сведения о дате сбора побегов и распускания почек

190

заносите в таблицу, подсчитывая коли­чество дней, прошедших со дня внесения дан­ного побега в теплое помещение до начала роста почек.

Начинать опыт можно в октябре — но­ябре, но наиболее полноценные наблюдения получаются в том случае, если к изучению покоя почек приступить еще до опадения ли­стьев, в августе — сентябре. Заканчивайте опыт в апреле — мае.

Если опыт проводился длительное время и данных получено много, результаты лучше выразить графическим способом. На оси аб­сцисс отложите даты срезания побегов расте­ний, на оси ординат — промежуток времени (в сутках) от срезания побега до распускания почек.

Наблюдения показывают, что зимой у ис­следованных в опыте видов есть период, когда их побеги, будучи перенесенными в благопри­ятные для роста условия, не способны к рас­пусканию почек.

Если начать опыт в июле, можно заме­тить, что в начальном этапе формирования по­чек они еще способны к росту (при условии, что вы перед опытом уберете все листья с по­бега). Затем, по мере вхождения древесных растений в состояние покоя, почки полностью утрачивают способность к росту.

Это период так называемого глубокого покоя. У разных растений продолжительность глу­бокого покоя не одинакова. Почки липы мел» колистной приобретают способность к росту только в январе, тополя черного — в октябре — ноябре , а у сирени обыкновенной период глубокого покоя еще короче. У некоторых видов

191

период глубокого покоя может практически отсутствовать.

Способность к весеннему росту проявляется у почек после прекращения глубокого покоя постепенно. Например, в одном из опытов (рис. 48) при взятии побегов каждые 10 дней в период с 20 ноября по 10 января для распус­кания листовых почек форзиции пониклой по­надобилось соответственно 23, 17, 15, 8 дней. Продолжительность же распускания цветочных почек практически не менялась, имели место лишь колебания в пределах 6—10 дней. Такое поведение почек форзиции обусловлено тем, что она цветет до распускания листьев, по­этому цветочные почки полностью форми­руются с осени. У вишни разрыв между цве­тением и распусканием листьев меньше, но все же цветение начинается раньше, поэтому сроки распускания цветочных почек у нее не­сколько меньше (21, 20, 18, 13 дней), чем лис­товых (28, 35, 16, 13 дней).

Если такие измерения проводились не­сколько лет подряд, то по усредненной кривой можно достаточно точно определить, за сколь­ко дней до нужного срока необходимо срезать побеги для выгонки.

Период глубокого покоя заканчивается (ноябрь — январь) до наступления весенне­го тепла. Уже готовые к росту почки не распус­каются только потому, что отсутствуют бла­гоприятные для роста условия внешней среды. Этот период покоя получил название вынуж­денного. Переход растений из состояния глубо­кого покоя в вынужденный происходит посте­пенно, что

192

Рис. 48. Продолжительность зимнего покоя листовых (а) и цветочных (б) почек форзиции пониклой.обусловлено крайне замедленным протеканием всех процессов жизнедеятель­ности в зимний период.

Что же происходит в почках растений в период покоя?

Для глубокого покоя почек древесных рас­тений характерна внутренняя, физиологиче­ская неготовность к возобновлению роста в самых благоприятных условиях. Все физи­ологические процессы (дыхание, синтез ве­ществ, новообразование органелл клетки) в этот период замедлены, но не прекращены. Значение периода глубокого покоя в том, что даже при появлении кратковременных отте­пелей почки не трогаются в рост в заведомо неблагоприятные периоды.

Главное условие возобновления роста по­чек — воздействие температуры от 0 до +5 °С в течение 3—5

193

недель. Оно воспринимается почками и вызывает прежде всего изменение гор­монального режима.

Когда древесные растения в сентябре — ок­тябре переходят в состояние глубокого покоя, содержание в почках гормонов (ауксинов, гиббереллинов), стимулирующих рост, умень­шается, а содержание ингибиторов роста (абсцизовой кислоты) нарастает. Под дейст­вием перенесенных морозов в клетках точек роста вновь начинается синтез гормонов роста, прежде всего гиббереллина. По мере накопле­ния в почках гормонов — стимуляторов рос­товых процессов — способность к росту в бла­гоприятных условиях возобновляется, что свидетельствует об окончании периода глубо­кого покоя.

Содержание ингибиторов роста после выхо­да почек из состояния глубокого покоя падает постепенно. По мере снижения их количества уменьшаются сроки, необходимые для распус­кания почек на побегах.74. Цветы зимой

Результаты предыдущего опыта показы­вают, что, даже если период глубокого покоя у растения и окончился, энергия распускания почки весной значительно выше, чем зимой. Существует много способов ускорения выхо­да растений из состояния покоя: обработка почек эфиром, теплыми ваннами, поранение тканей почки уколами, впрыскивание воды. Действительно, эти методы ускоряют на 2—6 дней распускание почек, особенно листовых.

Надо иметь в виду, что легче всего подда­ются выгонке растения, которые цветут до распускания листьев.

194

Период глубокого покоя у них очень короткий и никакой специальной обработки, если знать примерное время, необхо­димое для распускания почек в ноябре — апреле, не требуется. Чтобы получить цвету­щие ветки к Новому году, срежьте в ноябре — начале декабря побеги одного из перечислен­ных видов растений: форзиции пониклой, айвы японской, магонии падуболистной, вишни, черешни, алычи, абрикоса — и поставьте в воду.

В феврале — марте побеги срезайте за 6—12 дней до праздника. Более точные реко­мендации можно получить, проведя в течение 2—3 лет последовательное изучение продол­жительности глубокого покоя и скорости вы­хода из него почек каждого вида растений, которые мы собираемся использовать для выгонки.

Уход за побегами состоит в еженедель­ной смене воды, подрезании стеблей, ежеднев­ном опрыскивании водой (набухание почек весной происходит в основном путем погло­щения ими воды или влажного воздуха).

Весьма заманчиво получить к Новому году цветущие побеги сирени, чубушника. В отличие от вишни, форзиции, сирень и чубушник принадлежат к группе растений, у ко­торых цветки появляются позже листьев. Для полного развития цветков требуется приток пи­тательных веществ из листьев. Поэтому окра­шенные соцветия сирени легче получить в декаб­ре, когда в стеблях еще велик запас питатель­ных веществ. Если осень была благоприятна для фотосинтеза и в стеблях накоплен запас углеводов, если понижение температуры было

195

достаточным для завершения гормональной перестройки тканей цветочных почек, то сре­занные в начале декабря побеги сирени дают соцветия без дополнительных обработок.

Более надежен другой способ. В начале ноября срежьте несколько побегов сирени с хорошо развитыми цветочными почками, уда­лите низкорасположенные почки. Для за­щиты от высыхания упакуйте в полиэтилено­вую пленку и выдержите 4—5 недель в холо­дильнике при температуре от +4 °С и ниже (побеги сирени выдерживают понижение тем­пературы до —20 °С). В начале декабря до­станьте побеги из холодильника и поставьте в сосуд с водой комнатной температуры. Еже­дневно побеги опрыскивайте водой, а стебли периодически отмывайте от слизи и подрезай­те. Для улучшения питания растений в воду добавьте сахарозу или глюкозу из расчета 8— 10 г на 100 мл воды. Рекомендуются и более сложные рецепты, включающие, например, 15 г сахара, 0,8 г алюмокалиевых квасцов, 0,3 г хло­рида калия и 0,2 г поваренной соли на 1 л воды. В растворах Сахаров создаются благоприят­ные условия для развития гнилостных бакте­рий, в целях борьбы с ними можно бросить в сосуд с побегами несколько кусочков дре­весного угля или чайную ложку поваренной соли на 1 л воды. Окраска соцветий сирени будет ярче, если побеги получат дополнительное освещение.

Ускорить выход растений из состояния глу­бокого покоя можно, используя также искусст­венные приемы воздействия на покоящиеся поч­ки. Познакомимся с некоторыми из них.

196

75. Теплые ванны для растения

Ускорить выход растений из состояния глу­бокого покоя можно также с помощью теплых (35—40 °С) ванн.

Для опыта нужны побеги растений, нахо­дящиеся в глубоком покое, термос.

Опыт проводите в октябре — ноябре. Сре­занные побеги разделите на 2 группы. Конт­рольную полностью погрузите в воду комнатной температуры (15—20 °С), опытную—в тер­мос с теплой (35—40 °С) водой. Через 9—15 ч достаньте побеги, поставьте в сосуды с водой. Уход за побегами состоит в опрыскивании почек и обрезке концов стеблей. Теплая вода стимулирует распускание почек (через 3— 5 недель), тогда как почки побегов, получив­ших холодные ванны, остаются в состоянии покоя.

В начале декабря срежьте ветки сирени и полностью погрузите в теплую воду (30 °С) на 12 ч. После этого обновите срезы веток и при комнатной температуре поставьте в сосуд с раствором, содержащим 30 г сахара, 0,8 г алюмокалиевых квасцов, 0,3 г хлорида калия на 1 л кипяченой воды.

С началом распускания почек перенесите букет в более прохладное место (15—17 °С). Через неделю раствор замените свежим, но уже без сахара. Стебли обмойте, концы немного обрежьте.

Улучшает распускание постоянное опрыс­кивание веток, которое прекращайте, когда цветки начнут распускаться (через 15— 18 дней после срезки).

197

С началом зацветания ветки перенесите в раствор лимонной кислоты (2—3 г/л). Букет сирени сохранится около 7 дней.

Задание. Проверьте, происходит ли пе­редача по растению воспринятого частью по­бега теплового воздействия. Для этого срежьте ветку с двумя побегами. Один побег выдержите 9—15 ч в теплой ванне, второй оставьте без обработки. Поставьте ветку в теплое светлое место и проследите за скоро­стью распускания почек на обоих побегах.

Стимулирующее действие теплых ванн на выход растений из состояния покоя во многом обусловлено вымыванием из почек ингибиторов роста. Накопление ингибиторов роста всегда сопутствует переходу почек, семян, видоизме­ненных зимующих органов в состояние покоя, а возобновление роста связано с уменьшением их количества. Набор ингибиторов роста доста­точно обширен: это может быть уже знакомая вам абсцизовая кислота или вещества негормо­нальной природы (бензойная, коричная, сали­циловая кислоты, алкалоиды, дубильные ве­щества и др.). Поскольку это хорошо раство­римые вещества, их можно извлечь из поко­ящихся почек и изучить влияние на рост.76. Почки осенние и весенние

В осенних почках ивы обнаружен ингибитор роста негормональной природы — изосалипурпозид. По химическому строению он близок к салициловой кислоте, впервые полученной из коры ивы.

Для опыта нужны почки ивы (любого вида), собранные с растений осенью, 6 пробирок, ступ­ка с пестиком, свежесрезанные побеги ивы.

198

Опыт проводится в 2 этапа. Первый этап — сентябрь, октябрь. В этот период почки боль­шинства растений содержат много ингибиторов. Основная задача осеннего этапа — собрать около 10 г почек с побегов любого вида ивы и сохранить их до весны в сухом месте при ком­натной температуре.

Второй этап можно провести в феврале — мае, когда распускание почек происходит лег­ко и дружно.

Ингибитор роста, содержащийся в почках ивы, хорошо растворим в воде. Заготовленные осенью почки разотрите в ступке, залейте небольшим (около 30 мл) объемом теплой воды, перемешайте. Экстракт отфильтруйте и разлейте в 3 пробирки (опытный вариант). Можно приготовить растворы различного раз­бавления. Оставшиеся пробирки заполните тем же объемом воды (контрольный вариант). Свежесрезанные побеги ивы, находящиеся в вынужденном покое, поместите по одному в пробирки с экстрактом почек и чистой водой. Штатив с пробирками поставьте в теплое и светлое место Сравните сроки распускания почек в опытном и контрольном вариантах.

Результаты одного из опытов изображены на рис. 49. Поставленные в воду побеги конт­рольного варианта начинали рост уже через неделю, тогда как почки побегов опытного варианта оставались в состоянии покоя.

Можно сделать вывод, что осенью почки ивы действительно содержат ингибиторы роста. Извлеченные из осенних почек, они по сосудам стебля поступают в готовые к росту почки ве­сенних побегов и, накапливаясь в них, тормо­зят распускание.

199

Рис. 49. Распускание почек ивы осенью (а) и весной (б), черенок обработан ингибитором, выделенным из почек осеннего черенка (в).Задание. Выясните, какое влияние ока­жут ингибиторы, выделенные из осенних почек ивы, на прорастание семян, например огурцов. Для этого семена прорастите в двух чашках Петри: в одной на фильтровальной бумаге, смоченной водой, в другой — вытяжкой из почек.

Можно выделить ингибиторы прорастания из семян, например караганы древовидной, и изучить их влияние на прорастание семян ржи, пшеницы.77. Покой семян

Переход в состояние покоя — широко рас­пространенный у растений способ переживания неблагоприятных условий. В покоящееся со-

200

стояние переходят не только зимующие почки, но и семена большинства растений. Покоя­щиеся семена имеют много общего с покоя­щимися почками: большие запасы питатель­ных веществ (3/4 всех семенных растений накапливают в семенах в качестве запасного питательного вещества жиры), уменьшение содержания воды, снижение обмена веществ. При переходе в состояние покоя семена обез­воживаются значительно сильнее, чем почки, что повышает их устойчивость в неблагопри­ятных для жизни условиях. У семян, как и у почек, есть периоды глубокого и вынужденного покоя. Благодаря резкому снижению интенсив­ности обмена веществ, семена могут сохра­нять жизнеспособность (всхожесть) довольно длительное время Например, семена ржи, куку­рузы, капусты, томатов сохраняют всхожесть около 5 лет; пшеницы, овса, ячменя, тыквен­ных — около 10 лет. У многих растений, относя­щихся к семейству бобовых,— 50 — 100 лет. Возраст сохранивших жизнеспособность се­мян люпина арктического, добытого из отложе­ний торфа, определили в 10 000 лет.

В чем же секрет долголетия семян мелкосемянных бобовых растений?

Для опыта нужны семена любого вида бобо­вых растений с мелкими семенами (клевера, люцерны, донника, вики), 2 чашки Петри, фильтровальная бумага, немного песка для обработки семян. Продолжительность опыта 15—16 дней.

Отсчитайте 100 семян, уложите их в чашку Петри на увлажненную фильтровальную бу­магу для проращивания. Уже через 2 суток видно, что не все семена, находящиеся в чашке

201

Петри, способны к набуханию и росту. В зави­симости от вида растения, способа сбора количество проросших семян может колебаться от 3 до 50 Семена, способные прорасти сразу же, как только попадут в благоприятные усло­вия, называют мягкими, имея в виду, что их оболочка легко пропускает воду Семена, которые спустя 10 дней остаются ненабухшими и непроросшими, относят к твердым Они свет­ло-желтые или коричневые, лежат на влаж­ной фильтровальной бумаге, как камешки (поэтому их еще называют твердокаменными семенами) В любой партии посевного мате­риала могут быть просто невсхожие семена. Их легко отличить они черные, набухают, но не дают проростков, к концу опыта ослизняются.

На 10—12-й день проращивания подсчи­тайте количество проросших семян (это будет фракция мягких семян), невсхожих, сгнивших и ненабухших (твердых) семян. Полученные результаты занесите в таблицу.

Для следующего этапа работы нужны только твердые семена Поэтому проросшие семена удалите, полученную фракцию твер­дых семян разделите на 2 части Одну часть уложите в чашку Петри на увлажненную фильтровальную бумагу для проращивания без дополнительной обработки Это контроль­ная группа семян Другую часть поместите в ступку, добавьте немного песка и осторожно перетрите с песком, примерно в течение 1 мин Песчинки повреждают оболочку, на ней появ­ляются трещины Из-за небольшого размера семян и песчинок эти царапины незаметны, поэтому очень важно не растереть сами се­мена Можно заменить

202

перетирание энергичным встряхиванием с песком в течение получа­са. Обработанные семена отделите от песка и уложите во вторую чашку Петри на увлаж­ненную фильтровальную бумагу

Результаты опыта станут очевидны уже через 3—4 дня обработанные песком семена энергично прорастают, контрольные — оста­ются в набухшем состоянии

Следовательно, в твердых семенах кле­вера, люцерны зародыш сформирован и семя не прорастает потому, что покрыто плотной, водонепроницаемой оболочкой

Разрушение целостности семенной обо­лочки твердых семян называется скарифи­кацией Этот прием широко используется в сельском хозяйстве, поскольку количество твердых семян в посевном материале может колебаться от 50 до 97 %

В природе растрескивание оболочки про­исходит под влиянием многократного высы­хания, замораживания, она разрушается бак­териями. Поэтому сохраниться непроросшими в течение сотен лет твердые семена могут только при постоянном воздействии неблагоприятных условий — под слоем торфа и льда

Задание Сравните способность к обра­зованию твердых семян у дикорастущей и культурной люцерны.

topuch.ru

Опыт с растениями "Цветы зимой" - ОПЫТЫ С РАСТЕНИЯМИ - Каталог файлов

Результаты предыдущего опыта показывают, что, даже если период глубокого покоя у растения и окончился, энергия распускания почки весной значительно выше, чем зимой. Существует много способов ускорения выхода растений из состояния покоя: обработка почек эфиром, теплыми ваннами, поранение тканей почки уколами, впрыскивание воды. Действительно, эти методы ускоряют на 2–6 дней распускание почек, особенно листовых.Надо иметь в виду, что легче всего поддаются выгонке растения, которые цветут до распускания листьев. Период глубокого покоя у них очень короткий, и никакой специальной обработки, если знать примерное время, необходимое для распускания почек в ноябре–апреле, не требуется. Чтобы получить цветущие ветки к Новому году, срежьте в ноябре–начале декабря побеги одного из перечисленных видов растений – форзиции пониклой, айвы японской, магонии падуболистной, вишни, черешни, алычи, абрикоса – и поставьте в воду.В феврале–марте побеги срезайте за 6–12 дней до праздника. Более точные рекомендации можно получить, проведя в течение 2–3 лет последовательное изучение продолжительности глубокого покоя и скорости выхода из него почек каждого вида растений, которые мы собираемся использовать для выгонки.Уход за побегами состоит в еженедельной смене воды, подрезании стеблей, ежедневном опрыскивании водой (набухание почек весной происходит в основном путем поглощения ими воды или влажного воздуха).Весьма заманчиво получить к Новому году цветущие побеги сирени, чубушника. В отличие от вишни, форзиции сирень и чубушник принадлежат к группе растений, у которых цветки появляются позже листьев. Для полного развития цветков требуется приток питательных веществ из листьев. Поэтому окрашенные соцветия сирени легче получить в декабре, когда в стеблях еще велик запас питательных веществ. Но если осень была благоприятна для фотосинтеза и в стеблях накоплен запас углеводов, если понижение температуры было достаточным для завершения гормональной перестройки тканей цветочных почек, то срезанные в начале декабря побеги сирени дают соцветия без дополнительных обработок.Более надежен другой способ. В начале ноября срежьте несколько побегов сирени с хорошо развитыми цветочными почками, удалите низкорасположенные почки. Для защиты от высыхания упакуйте в полиэтиленовую пленку и выдержите 4–5 недель в холодильнике при температуре +4 °С и ниже (побеги сирени выдерживают понижение температуры до –20 °С). В начале декабря достаньте побеги из холодильника и поставьте в сосуд с водой комнатной температуры. Ежедневно побеги опрыскивайте водой, а стебли периодически отмывайте от слизи и подрезайте. Для улучшения питания растений в воду добавьте сахарозу или глюкозу из расчета 8–10 г на 100 мл воды. Рекомендуются и более сложные рецепты, включающие, например, 15 г сахара, 0,8 г алюмокалиевых квасцов, 0,3 г хлорида калия и 0,2 г поваренной соли на 1 л воды. В растворах сахаров создаются благоприятные условия для развития гнилостных бактерий, в целях борьбы с ними можно бросить в сосуд с побегами несколько кусочков древесного угля или чайную ложку поваренной соли на 1 л воды. Окраска соцветий сирени будет ярче, если побеги получат дополнительное освещение.Ускорить выход растений из состояния глубокого покоя можно, используя также искусственные приемы воздействия на покоящиеся почки. Познакомимся с некоторыми из них.

xn----btbgtbailwebq2b.xn--p1ai

Удивительные опыты с растениями - страница 8

Помимо органов с радиальной симметрией, есть органы и с двусторонней симметрией — листья, усики некоторых растений (гороха по­севного) .

Благодаря различиям в строении, хими­ческом составе клеток верхней и нижней сторон, они способны реагировать на диффузное, рав­номерное изменение условий среды вокруг лис­та, цветка. Движения такого типа называются настическими или просто настиями (от греч. «настое»—уплотненный). Термин возник в связи со способностью некоторых видов рас­тений поднимать или опускать листья, плотно прижимая их друг к другу (рис. 32).

Названия настий, как и тропизмов, зависят от тех раздражителей, которые их вызывают. Различают фото-, термо-, никти-, хемо-, тигмо-, сейсмо-, электро-, травмонастии.

134Рис. 32. Настические движения листьев фасоли (а) и донника желтого (б).54. Наблюдения за движениями венчиков цветков

Для опыта нужны полоска миллиметровой бумаги длиной около 10 см, лист миллиметровой бумаги, цветущие растения: годеция круп­ноцветковая, деморфотека гибридная, ипо­мея пурпурная, маттиола двурогая, ноготки лекарственные, портулак крупноцветный, нивяник наибольший, табак душистый, эшшольция калифорнийская.

Никтинастии, обусловленные сменой дня и ночи, довольно медленные, плавные движе­ния, поэтому определить среднее время от­крытия и закрытия цветка визуально не просто. Для получения более точных данных необходимо провести наблюдения за движением

135

лепестков в течение всего дня, лучше в солнеч­ную погоду.

Основной показатель — расстояние между расположенными друг против друга лепест­ками венчика. Когда цветок закрыт, расстоя­ние между лепестками минимально, по ме­ре раскрытия венчика оно возрастает. Рас­стояние измеряйте полоской миллиметровой бумаги.

Опыт лучше начинать утром, когда венчи­ки большинства цветков еще закрыты. Или, наоборот, раскрыты, как у табака душистого и магтиолы двурогой.

Для наблюдения отберите 2 молодых цвет­ка изучаемого вида. На цветоножки повесьте небольшие этикетки с номером растения.

Измерения проводите с интервалом в 1—2 ч, заканчивая их вечером.

Полученные данные используйте для состав­ления графика движения лепестков венчика в течение дня. На оси абсцисс отложите часы суток, в которые были проведены измерения, на оси ординат — расстояние (мм) между проти­воположно расположенными лепестками вен­чика. На кривой, описывающей движение вен­чика в течение дня, отметьте время начала рас­крывания венчика, полного открытия его и за­крытия. Полученные данные сведите в таблицу и на ее основе составьте местный вариант цветочных часов.

Наблюдения показывают, что у исследован­ных видов растений венчики способны откры­ваться и закрываться в определенное, харак­терное для данного вида, время суток. Изме­нение условий, например дождь, облачность, приводит к сдвигу в ритмах движений венчиков. Это явление получило образное название «сна растений».

136

У календулы лекарственной венчики раскрываются около 10 ч утра и к 19—20 ч закрываются. Иной характер этих движений у ослинника двулетнего.

У большинства растений движения отчет­ливо выражены только у молодых цветков, а лепестки старых либо совсем не двигаются, либо их движения имеют несколько другой характер. Например, у портулака крупно­цветкового цветки начинают открываться в 9 ч утра и в 11 ч все уже открыты. Молодые цвет­ки «бодрствуют» до 15 ч, а старые тут же начи­нают закрываться и в 14 ч уже все «спят». Поэтому грядки портулака выглядят оригинально: в 14 ч часть цветков закрыта, часть открыта.

Наблюдения за движениями одного и того же цветка в течение нескольких дней убежда­ют, что ритмические движения венчиков со­вершаются непрерывно до тех пор, пока цветок не состарится.

На рисунке 36 представлена запись дви­жений венчика цветков картофеля в течение 3 дней. Каждый день цветки картофеля в 6—7 ч утра раскрывались и к 20—21 ч за­крывались.

Способностью к движениям обладают и листья. Семядольные листочки лебеды раски­дистой, томатов, перца овощного вечером под­нимаются, а днем опускаются, подставляя лис­товые пластинки солнцу. Сходным образом ведут себя листочки сложных листьев клеве­ра белого, горошка мышиного, кислицы, ро­бинии лжеакации.

137

Перистые листья робинии лжеакации (бе­лой акации) особенно чувствительны к суточ­ным изменениям освещенности и температу­ры В течение суток листочки их могут несколько раз менять свое положение Утром они распо­лагаются горизонтально, солнечный свет па­дает на всю поверхность листа. В полдень, когда интенсивность освещения возрастает, они

139

становятся ребром к солнечным лучам. С захо­дом солнца листочки свешиваются вниз.

Медленный, плавный характер многих никтинастий позволяет сделать вывод, что это ростовые движения Если клетки верхней стороны лепестка растут быстрее, венчик рас­крывается. Замедление их роста по сравнению со скоростью роста клеток нижней стороны лепестка приводит к закрытию цветка.

Этот вывод подтверждается и наблюде­ниями за способностью к движениям венчи­ков молодых и старых цветков.

141

В лепестках стареющих цветков клетки заканчивают растяжение, поэтому на изменение условий освещения реагируют слабее Никтинастические движения листьев, а также лепест­ков некоторых растений представляют собой не ростовые, а тургорные движения Движения листа происходят вследствие быстрого увели­чения или уменьшения объема клеток, распо­ложенных у основания органа.

Никтинастии — результат совместного влияния изменяющихся в течение суток осве­щенности и температуры. Большую роль игра­ют также внутренние раздражения — ха­рактерный для них суточный ритм движе­ний растения сохраняют, находясь в тече­ние нескольких суток в условиях равномерного освещения и температуры.

Задание. Изучите ритмы фотонастических движений венчиков дикорастущих рас­тений, например представителей семейства сложноцветных (ястребинки волосистой, кульбабы осенней, осота огородного). Сравните способность к движению молодых и старых цветков культурных и дикорастущих видов.55. Термонастии цветка тюльпана

Для опыта нужны побеги тюльпанов, ком­натный термометр, холодильник, часы.

Побеги с полностью раскрытыми цветками положите на нижнюю полку холодильника (око­ло +5°С). Когда цветки полностью закроются, достаньте побеги из холодильника и перене­сите в теплое помещение. Занесите в таблицу данные о времени, за которое лепестки откры­вались и закрывались.

142

Для вывода о механизме этого вида дви­жений проделайте опыт с состарившимися цветками.

И в природных условиях цветки тюльпа­нов, крокусов, галантуса белого (подснеж­ника), портулака крупноцветного в холодные дни не раскрываются.

Несомненно, термонастические движения лепестков играют защитную роль, предохра­няя завязь и пыльцу от переохлаждения и переувлажнения. И это особенно важно для раннецветущих растений: крокусов, галанту-сов, которые из-за капризов погоды порой могут оказаться под снегом.

Задание. Сравните скорость термонастических движений портулака крупноцветного и эшшольции калифорнийской. Выясните за­висимость скорости движений венчика от возраста цветков (считая первым днем день раскрытия бутона).56. Как движутся листья кислицы обыкновенной и робинии лжеакации

У небольшой группы растений имеются специализированные — моторные, или двига­тельные — клетки. Благодаря особому меха­низму их работы, реакция листочков и чувст­вительных волосков на раздражающие стимулы может наступать уже через несколько секунд,

143

Эти сейсмонастические движения — ответная реакция растений на толчки, сотрясения (при ветре, дожде, прикосновении насекомых). Наиболее детально изучены движения листь­ев мимозы стыдливой — полукустарника с двоякоперистыми листьями родом из Бразилии. В нашей стране мимоза выращивается только в оранжереях. У мимозы днем листочки слож­ного листа и сам лист располагаются горизон­тально. Если встряхнуть все растение, происхо­дят одновременно 3 движения: главный чере­шок отгибается вниз, весь лист повисает, при­жимаясь к стеблю; опускаются по направлению к главному черешку 4 листа; листочки слож­ного листа поднимаются вверх и прижима­ются друг к другу (рис. 39). Эти движения у мимозы могут происходить и в медленном темпе, под влиянием смены дня и ночи.

Чувствительность мимозы удивительна. Если слегка ударить по какому-нибудь лис­ту, волна возбуждения быстро распростра­няется по растению и листья начинают пооче­редно складываться.

В белорусской флоре тоже есть, хоть и менее чувствительные, но все же интересные в этом отношении растения — кислица обык­новенная, робиния лжеакация.

Для опытов необходимы растения кислицы, листья робинии лжеакации, часы, линейка, лист миллиметровой бумаги.

Кислица медленно раскрывает и склады­вает свои листья и лепестки венчика при сме­не дня и ночи (никтинастии) и намного быстрее в ответ на резкие механические (сейсмонастии) и температурные (термонастии) воздействия. Чувствительность кислицы по сравне-

144

нию с мимозой значительно ниже, поэтому легкого прикосновения к листу может быть недостаточно. Нужно слегка ударить палоч­кой по черешку листа. Отметьте начало опыта. Обратите внимание на поведение черешка, трех листочков сложного листа и частей ли­стовой пластинки. Определите скорость ре­акции листьев на раздражение и скорость возврата в исходное состояние.

Графическое изображение движений лис­точков и их половинок облегчит восприятие и анализ результатов. Методика построения кривых описана в опыте «Наблюдения за движе­ниями венчиков цветков», только интервал вре­мени между двумя измерениями сократите до 1—2 мин. Лучше всего всю сложную систе­му движений листьев кислицы предста­вить серией фотографий.

Исследование реакции листьев кислицы на механическое раздражение показывает, что реакция органа (складывание листьев) проте­кает немного быстрее, чем восстановление исходного состояния. Это характерная осо­бенность процесса возбуждения всех клеток.Рис. 39. Реакция мимозы стыдливой на раздражение.Обращает на себя внимание согласован­ность движений черешка, листочков и поло­винок листовой пластинки. Координация их обусловлена преобразованием механиче­ского раздражения в электрический сигнал. Он быстро распространяется по растению (у ми­мозы, например, скорость его передвижения около 2 см/с) и доходит до основания череш­ков. У основания черешка листа и черешков сло­жных листьев имеются особые утолщения — листовые подушечки (рис. 40) со специали­зированными моторными (двигательными)Рис. 40. Срез сочленовой подушечки мимозы.

145

клетками. Под влиянием электрических сигна­лов резко изменяется проницаемость мембран, вода выталкивается из вакуолей в межклетники и клетки быстро теряют тургор. Поэтому сейсмонастические движения относят к группе тургорных движений. Уменьшение или увеличе­ние объема листовых подушечек вызывает опу­скание и поднятие листьев кислицы, мимозы.

К группе тургорных движений относятся и никтинастии сложных листьев робинии лже­акации, различных видов клевера. Убедимся в этом.

Лист робинии лжеакации, листовая плас­тинка которого полностью развернута, поме­стите на несколько минут в стакан с водой, за­тем достаньте его и положите на стол.

146

Постепенно происходит обезвоживание листа, в том числе моторных клеток листовых подушечек. В результате начинается движение листочков сложного листа, они поднимаются вверх и скла­дываются. Вновь поставьте лист в воду, про­наблюдайте за восстановлением тургора.

Задание. Выясните, существует ли за­висимость сейсмонастических движений от возраста листа.57. Влияние ауксина на закручивание усиков гороха

Впервые этот опыт был проведен амери­канским ученым А. Гэлстоном.

Для опыта необходимы растения гороха посевного с усиками на листьях, 50 мл раство­ра ауксина (гетероауксина) концентрацией 150 мг/л, 3 пробирки, 3 чашки Петри, дере­вянная палочка.

Ауксин плохо растворяется в холодной воде, поэтому раствор нужно готовить накануне опыта. Для получения нужной концентрации растворите 8 мг ауксина в 50 мл воды, нагревая до 80—90 °С. Ауксин (гетероауксин) можно приобрести в магазинах бытовой химии.

В стоящие в штативе пробирки с водой осторожно, не прикасаясь к усикам, помести­те отрезки стебля гороха, несущие листья с молодыми, еще не закрученными усиками.

Рядом с пробирками поставьте 3 чашки Пет­ри. В первые две налейте воду, в третью — раствор ауксина.

Концы усиков осторожно опустите в под­готовленные чашки так, чтобы они не каса­лись края.

147

Усик, находящийся в первой чашке,— контрольный. Если предыдущие этапы работы выполнены аккуратно, то он до конца опыта не закручивается.

Нижнюю сторону верхушки второго усика несколько раз слегка потрите палоч­кой, имитируя соприкосновение усика с опо­рой. Под влиянием раздражения он начнет по­степенно закручиваться.

Усик же, опущенный в раствор ауксина, начинает закручиваться самопроизвольно, без дополнительного раздражения.

У гороха посевного в усик превращается верхняя часть сложного перистого листа, по­этому, как и лист, усик дифференцирован на верхнюю и нижнюю стороны, различающиеся по строению и свойствам. Поступающие из раствора дополнительные количества ауксина стимулируют рост только верхней стороны, что и приводит к закручиванию усика.

Перераспределение ауксина, увеличение его содержания в клетках верхней стороны усика — ответная реакция его на прикосно­вение.

Самой высокой степенью раздражимо­сти обладает верхняя треть усика, причем у гороха — нижняя его сторона. У некоторых растений чувствительность усиков настолько высока, что они могут воспринимать раздра­жение от прикосновения шерстяной, нитки массой 0,025 мг.

Таким образом, результаты проведенного опыта показывают, что закручивание уси­ка гороха посевного регулируется ауксином.

148

Задание. Проведите наблюдения за движениями усиков огурца посевного и тыквы обыкновенной, которые в отличие от усиков гороха являются видоизмененными побегами, т. е. имеют не двустороннюю, а радиальную симметрию. В какой части их усиков распола­гается зона, воспринимающая раздражение? Одинакова ли чувствительность различных сторон (пометьте одну из них краской)? Ка­кова скорость закручивания усиков?58. Хмель завивается...

Широко распространены у растений кру­говые или колебательные движения верхуш­ки стебля — нутации. В большей или меньшей степени они характерны для верхушек всех молодых растений, но наиболее отчетливо вы­ражены у вьющихся. Благодаря непрерывным круговым движениям верхушки (у хмеля диа­метр круга, описываемого верхушкой, достига­ет 50 см) растение обвивается вокруг опоры.

Направление движения у различных видов не одинаково: для одних (хмель обыкновен­ный) характерно правое (по часовой стрел­ке), для других (фасоль многоцветковая, вью­нок полевой) — только левое (против часовой стрелки), у третьих (горец вьюнковый) возмож­но вращение в обоих направлениях. Любо­пытно, что у растений преобладает левовинтовое движение.

Определите направление и скорость дви­жения верхушки стебля хмеля обыкновенного.

Для опыта нужны молодые вьющиеся растения хмеля обыкновенного, картон или фа­нера (20Х20 см), бумага (20Х20 см), отвес (нитка, к которой за шляпку привязан гвоздь), часы, кнопки.

149

Около стебля ра­стения положите лист картона с приколотой чистой бумагой. В картоне сделайте прорезь, чтобы за­фиксировать стебель. К верхушке растения, не касаясь ее, подне­сите отвес так, чтобы гвоздь острием почти касался бумаги. Про­екцию отвеса отметь­те на бумаге каран­дашом в виде точки и заметьте время Каж­дые 10—30 мин повто­ряйте измерения. На бумаге стрелкой ука­жите направление движения. Окончите опыт, когда верхушка побега завершит оборот.

Скорость вращения довольно велика. На­пример, в одном из опытов верхушка хмеля описала круг диаметром 33 см за 2 ч

В основе вращения лежит неравномерный рост клеток внешней и внутренней сторон орга­на, причем усиление роста идет по оси Ну­тации — пример автономных, или эндоген­ных, движений, которые регулируются внут­ренними процессами, имеющими ритмичный характер, т. н. биологическими часами

Задание. Выясните, зависит ли скорость вращения верхушки хмеля от возраста расте­ния, погодных условий.РАСТЕНИЯ ОСЕНЬЮ И ЗИМОЙБольшая часть территории Советского Со­юза расположена в зоне умеренного и холод­ного климата, для которого характерны длительные относительно сильные морозы до —20 °С, а в отдельных районах Восточной Си­бири до —68 °С. Районов, где совсем бы не было зимы, в Советском Союзе нет.

Понижение температуры ниже нуля создает серьезные трудности для выживания рас­тений. У большинства видов ростовые про­цессы могут идти только в интервале темпе­ратур от —5 до +55 °С, а фотосинтез и накоп­ление органического вещества—от +5 до +40 °С.

Жизнедеятельность растений прекраща­ется зимой потому, что из замерзшей почвы в растения перестают поступать вода и мине­ральные соли. В периоды длительных морозов гибель тканей растения наступает от повреж­дающего действия кристаллов льда, образую­щихся в межклетниках и цитоплазме клеток.

Приспособление растений к выживанию в экстремальных условиях шло в процессе эво­люции различными путями.

151

Так, однолетние травянистые растения за­канчивают свой жизненный цикл до на­ступления морозов и зимуют в виде семян, клубней, луковиц, находящихся в состоянии покоя.

Травянистые многолетники с отмирающи­ми на зиму листьями зимуют в виде заглуб­ленных в почву корневищ (осот полевой, хвощ полевой, пырей ползучий).

Многие травянистые растения уходят под снег с листьями, а ранневесенние растения (хохлатка, ветреница) даже способны к под­снежному росту.

Деревья и кустарники с наступлением холо­дов переходят в состояние покоя. Листопад­ные породы предварительно сбрасывают листву.

Переход от активного роста летом к глу­бокому покою зимой происходит постепенно, в течение осеннего сезона. Изменение условий внешней среды, прежде всего продолжитель­ности дня, вызывает перестройку гормональ­ного режима растений: постепенно уменьшается содержание гормонов, стимулирующих рост, и увеличивается количество ингибиторов роста (этилена, абсцизовой кислоты). Не случайно абсцизовую кислоту называют гормоном стресса, а этилен — гормоном старения. Уве­личение содержания ингибиторов роста при­водит к снижению интенсивности обмена веществ и постепенной остановке роста. Фор­мируются приспособления, повышающие устойчивость растений к морозам: сбрасыва­ние листвы, накопление Сахаров и других водо­растворимых веществ, обезвоживание клеток, переход растений в состояние покоя.

152

topuch.ru

ОСЕННИЕ КРАСКИ - Удивительные опыты с растениями

Это многообразие оттенков обусловлено различным сочетанием в осенних листьях трех групп пигментов: желто-оранжевых каротиноидов, зеленых хлорофиллов и красных антоцианов.

Изменение окраски листьев всегда начи­нается с прекращения синтеза хлорофилла. Имеющийся в хлоропластах хлорофилл на­чинает постепенно разрушаться: у одних видов —полностью (листья дуба), у других—ча­стично (слива).

В хлоропластах зеленых листьев всегда присутствуют 2 группы пигментов: зеленые

171

хлорофиллы и желто-оранжевые каротиноиды. Каротиноиды маскируются хлорофиллом, по­этому в зеленых листьях не заметны. В отли­чие от хлорофиллов, каротиноиды более устойчивы, осенью распад их идет гораздо мед­леннее, а у некоторых видов количество их да­же возрастает. В конечном итоге цвет листа будет зависеть от того, способен ли данный вид к синтезу в листьях антоцианов.

У деревьев и кустарников, не образующих в листьях антоцианы, в результате осеннего рас­пада хлорофилла становятся заметными каротиноиды, листья приобретают различные оттенки желтого, желто-зеленого цвета.65. Влияние условий освещения на пожелтение листьев

Различные факторы внешней среды (освещенность растений, температура воздуха, водоснабжение) оказывают влияние на окрас­ку листьев. Например, в зависимости от погод­ных условий цвет листьев клена меняется от желтого до пурпурно-красного.

Для опыта нужны листья нижних ярусов настурции большой, которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, стакан, лист черной бумаги.

Половину листовой пластинки закройте с двух сторон черной бумагой. Лист помести­те в стакан с водой и поставьте в хорошо осве­щенное место. Спустя 4—5 дней снимите бума­гу, сравните цвет половинок листа. Хорошо за­метны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная — желтая.

172

Результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах.

У разных видов растений скорость распада хлорофилла различна. Это проявляется в неодновременности развития осенней окра­ски. Например, у шелковицы белой разру­шение хлорофилла происходит медленно, в течение 60 дней, а у магнолии быстрее — за 35 дней.

Задание. Сравните устойчивость хло­рофилла в листьях различных видов расте­ний, в молодых и старых листьях.66. Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла

Стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист любого светолюбивого растения опустите в стакан с водой так, чтобы только половина его находилась под водой.

Для этого закре­пите лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги или пропитанной пара­фином марли. Ста­кан поставьте в темное место.

Через 3—5 дней станут заметны раз­личия в окраске листа: находившая-Рис. 46 Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла.ся в воде часть сохранит зеленый цвет, дру­гая—пожелтеет (рис. 46).

Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания. Содер­жание кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе.67. Искусственная осень

Многие виды растений одновременно с распадом хлорофилла синтезируют и накап­ливают в вакуолях клеток красный пигмент антоциан. У таких растений цвет листьев бу­дет определяться сочетанием желто-оранжевых каротиноидов, красных антоцианов и оста­точных количеств хлорофилла.

Ярко-красная окраска листьев бывает, однако, далеко не каждую осень у тех видов, для которых она характерна. Необходимы определенные условия: ясная солнечная по­года, достаточно высокие дневные темпера­туры, прохладные ночи.

В ясные солнечные дни в листьях еще довольно интенсивно идет процесс фотосин­теза, накапливаются углеводы, но отток орга­нических веществ из листа затруднен как пониженными ночными температурами, так и началом формирования отделительного слоя. В листе накапливается некоторый избыток Сахаров, которые и способствуют синтезу ан­тоцианов.

Для опыта нужны растущие в естественных условиях растения, синтезирующие антоцианы в листьях: виноград девичий пятилисточковый,Рис. 47. Искусственная осень.

174

дерен красный, клен остролистный, гру­ша и др.

В конце июля — начале августа на побеге растения сделайте поперечный, надрез при­мерно на 2/3 древесины

Спустя 2—3 недели сравните цвет листь­ев на надрезанном и неповрежденном по­бегах

Листья, расположенные на побеге выше надреза, приобретут ярко-красную окраску, тогда как на остальном растении они сохранят зеленый цвет (рис 47) Причина преждевре­менного усиления синтеза антоцианов в избы­точном накоплении Сахаров в листьях, распо­ложенных выше надреза

Задание Перерезав центральную жил­ку, изучите зависимость между накоплением углеводов и синтезом антоцианов на старею­щих, но еще сохранивших зеленый цвет листь­ях дуба красного, груши обыкновенной, вино­града девичьего

Условия освещения влияют на накопле­ние Сахаров и, в свою очередь, на синтез анто­цианов, образующихся не только в листьях, но и в созревающих плодах некоторых видов растений Проверьте эту зависимость на пло­дах яблонь.68. Надписи и рисунки на плодах

Для опыта нужны красноокрашенные яб­локи, темный чехол с вырезанным рисунком или темная изолента.

Опыт проводите в саду в июле — августе, когда рост плодов уже заканчивается, но цвет еще остается зеленым В этот период клетки плода приобретают способность к синтезу ферментов, необходимых для

176

образо­вания антоцианов из Сахаров.

Наденьте на яблоко чехол. Можно прикре­пить к плоду фигурку из темной бумаги или изоленты.

Чехол остается на плодах до того времени, пока не покраснеют остальные плоды на дере­ве Снимите чехол, убедитесь, что антоцианы образовались только в тех местах, на которые падал свет. Затененные места приобрели бледно-желтый цвет

Результаты опыта свидетельствуют, что для образования антоцианов нужен свет. В садах довольно часто можно видеть плоды, на поверхности которых видны светло-желтые от­печатки листа, затенявшего созревающий плод. У многих деревьев, например клена остро­листного, груши обыкновенной листва крас­неет только на той стороне, которая лучше ос­вещена, а в дождливую осень с обилием пасмур­ных дней остается желтой

Задание Проведите опыт с листьями растений, синтезирующими значительные количества антоцианов (дуб красный, груша обыкновенная, виноград девичий, ирга канад­ская).69. Тайны созревающих плодов

Созревание плодов — характерная примета осени Любой плод состоит из семян и около­плодника. Семена образуются из оплодотво­ренных семяпочек, а околоплодник — из раз­росшейся стенки завязи

Соответственно выделяют 2 этапа созрева­ния плодов Первый связан с формированием и созреванием

177

семян. Семяпочки в неоплодотворенной завязи очень маленькие. После оплодотворения семя начинает расти, в нем формируется зародыш, эндосперм (или утол­щаются семядольные листочки зародыша), семенная оболочка. К концу созревания семена обычно переходят в состояние покоя, поэтому для опыта мы предлагаем рожь и томаты, се­мена которых не имеют длительного периода покоя.

Второй этап — рост и созревание около­плодника. Маленькая завязь превращается в большой плод. Например, плоды томатов про­ходят всем хорошо знакомый путь от малень­ких и очень зеленых до крупных зеленых. За­тем рост прекращается, плоды белеют и через небольшое пожелтение переходят к красно-оранжевому цвету.

Что происходит в плодах? Почему около­плодник не растет безгранично? Что регулирует его рост? Почему семена не прорастают внутри плода? На все эти вопросы попытаемся дать ответ.

I часть опыта. Как растет околоплодник? Для роста и деления клеток обязательно нужен источник гормонов роста. В растении эти гормоны, конечно, образуются, но к периоду цветения и образования плодов способность растительных тканей к их синтезу значительно снижается. Поэтому вегетативные части рас­тений не могут служить источником гормонов роста для плодов. Эта закономерность до­статочно очевидна: из массы цветков дают пло­ды только те, которые были оплодотворены, в которых начал развиваться зародыш. Заро­дыш — очень молодое растение, все его клет­ки — места интенсивного образования гормо-

178

нов. Синтезирующиеся в зародышевом кореш­ке, стебельке, листочках гормоны поступают в клетки завязи, где стимулируют их деление и рост.

Чтобы убедиться в роли семян для разрас­тания завязи, попробуйте удалить семена и посмотрите, что произойдет с созревающими плодами. Чаще семена находятся внутри плода и проделать такую операцию, не по­вредив плодов, невозможно. Выбор растений, у которых семена находились бы на поверх­ности плода, невелик: земляника лесная или садовая. У этих растений ягода представ­ляет собой разросшееся цветоложе, на поверх­ности которого находятся мелкие сухие плодики (орешки). Такие образования называют ложными плодами.

Для опыта понадобятся 9 совсем зеленых молодых плодов. В опыте 3 варианта. Пер­вый — контроль, для него отберите 3 плода. Обязательно повесьте на плодоножку эти­кетку — небольшую пластинку из пластмассы на нитке. Подпись делайте мягким простым ка­рандашом.

У трех плодов, отобранных для второго вари­анта, очень осторожно иглой или крючком сни­мите плодики с одной половины земляничины.

В третьем варианте снимите все орешки с поверхности завязи.

Экспериментальная часть на этом заканчи­вается. Остается только внимательно наблю­дать за ростом ягод и в конце опыта зарисо­вать либо сфотографировать плоды. Опыт закончен, когда созреют плоды контрольной группы растений. Сравните их размеры, форму с опытными ягодами. В контрольной группе

179

они значительно крупнее, имеют правильную, округлую форму. Плоды с удаленными с одной стороны семенами вырастают однобокими. С той стороны, где семян нет, завязь не разрастается. В третьем варианте размеры завязи остаются теми же, что и в начале опыта. Результаты сви­детельствуют, что разрастание мякоти пло­да регулируется ростовыми веществами, по­ступающими из семян.

Задание. Осенью соберите в саду не­сколько округлых и неправильной формы пло­дов яблони, груши. Разрежьте. Сравните количество зрелых семян со степенью раз­вития мякоти.

II часть опыта. Когда заканчивается со­зревание семян?

Эти наблюдения лучше провести с рожью либо с мелкоплодными кистевидными сорта­ми томатов.

Суть опыта в том, чтобы через определен­ные промежутки времени, например через 6—10 дней (начав опыт как только можно бу­дет выделить семена из плода), отбирать семе­на для проверки их способности к прораста­нию. Выделенные семена промойте водой и разложите на влажной фильтровальной бума­ге. Для удобства сравнения результатов же­лательно брать одинаковое количество семян в каждом опыте либо вычислять всхожесть в процентах. Опыт продолжайте до сбора уро­жая. Охарактеризуйте внешний вид плодов, их вкусовые качества.

Результаты опыта убеждают, что созрева­ние семян и околоплодника происходит неодно­временно, но взаимосвязанно. Созревание семян заканчивается гораздо раньше. По вре-

180

мени оно совпадает с началом изменения окра­ски плода, например с зеленой на красную у то­матов. Одновременно прекращается рост пло­да, так как созревшие семена, как и стареющие растения, перестают синтезировать гормоны роста. У сухих плодов околоплодник засыхает, а у сочных начинается интенсивный процесс его созревания, в ходе которого происходят изменения, делающие плод привлекательным для животных: плоды меняют маскирую­щий их зеленый цвет на более яркий, кислый вкус на сладкий, твердую консистенцию на мягкую.

III часть опыта. Почему семена не прора­стают внутри плода?

Если семена полностью созревают до окон­чания созревания плода», то почему они не прорастают внутри его?

Для опыта необходимы созревшие томаты. Из плодов выделите семена и отожмите сок. Се­мена тщательно промойте, чтобы отделить от них слизистую оболочку. Можно, как это обыч­но делают при получении семян томатов, залить их водой и оставить на несколько дней.

Опытные семена разделите на 2 части. Одну поместите в чашке Петри на фильтроваль­ной бумаге, смоченной водой, другую — на фильтровальной бумаге, смоченной соком, вы­жатым из зеленых плодов. Через несколько дней семена в первом варианте начнут про­растать, тогда как семена, находящиеся на фильтровальной бумаге, смоченной соком пло­дов, останутся непроросшими. Следовательно, в мякоти плодов находятся вещества, тормозя­щие прорастание семян — ингибиторы роста. Если плоды имеют плотную

181

оболочку, как, например, у тыквы, то в процессе хранения про­исходит постепенное разрушение ингибиторов, и семена начинают прорастать внутри плода.ПОКОЙ — ЭТО ТОЖЕ ЖИЗНЬПосле созревания плодов и семян у расте­ний наступает период покоя, когда резко сни­жаются скорость роста и интенсивность об­мена веществ. Но все же жизнь растений про­должается.

В течение лета в листьях накапливается много органических и минеральных веществ, в том числе таких важных для растений, как азот, фосфор, калий. Несмотря на то что.над каждым квадратным метром земной поверх­ности находится 7,5 т молекулярного азота, усваивать его, использовать на построение бел1' ков и других азотсодержащих веществ много­клеточные растения не могут. Содержание минеральных азотистых веществ в почве край­не мало, а органические формы азота растения усваивают слабо. Вынужденные всю жизнь экономить питательные вещества, растения перед сбрасыванием старых листьев, а тем более перед полным удалением листвы в пери­од листопада, повторно используют многие со­держащиеся в старых листьях вещества. Под влиянием специально образующихся к этому времени ферментов белки старых листьев рас­падаются до

182

аминокислот, крахмал — на растворимые сахара, освобождаются фосфор, калий. По ситовидным трубкам они оттекают из отмирающих листьев либо к молодым побегам, если растение еще молодо, либо к запасающим органам (древесине, корням, клубням, лукови­цам), если растение готовится к переходу в со­стояние покоя. В сущности опадает не тот, наполненный жизнью лист, что мы видели ле­том, а лишь оболочка его.70. Много ли питательных веществ в опавших листьях

Убедиться в способности растений эко­номить питательные вещества можно с по­мощью метода крахмальной пробы.

Для опыта нужны раствор Люголя, 50—100 мл 96-процентного этилового спирта.

Осенью с одного растения сорвите 2 лис­та: один с верхушки побега, зеленый, другой — у основания, желтый. Прокипятите листья в воде до полного отмирания клеток, затем выдержите в горячем спирте (на водяной бане) для удаления пигментов. Обесцвеченные листья обработайте раствором Люголя. Раз­ница в окраске старых и молодых листьев оче­видна: молодой лист под действием йода окра­шивается в синий цвет, а старый остается жел­тым. Посинение листа происходит в результате взаимодействия йода с крахмалом, следова­тельно, желтые, опадающие листья крахмала не содержат. Перед листопадом крахмал пре­вращается в растворимые сахара, которые по проводящим пучкам перемещаются в запа­сающие органы: стебель и корень (древесные растения), семена (травянистые одно-, дву-, многолетники).

183

В клетках стебля и корня из растворимых сахаров снова синтезируется крах­мал. Разумеется, далеко не все вещества листьев повторно используются растением, например, избыточные количества солей каль­ция остаются в листьях и удаляются таким образом из растения.

Продолжите опыт и проследите за крах­малом, который после опадения листьев накап­ливается в стебле.71. Судьба запасного крахмала

Для опыта нужны ветки липы мелколист­ной или березы бородавчатой, раствор Люголя.

Осенью запасной крахмал скапливается в виде крахмальных зерен в живых клетках древесины, сердцевины. Убедитесь в этом, расщепив старую ветку и обработав ее раствором Люголя. Интенсивность синего окрашивания зависит от количества крахма­ла в стебле.

Запасной крахмал служит энергетическим материалом, за счет которого растения живут зимой. Он повышает устойчивость клеток к мо­розам, благодаря ему происходит рост расте­ний весной до появления листьев.

Зимой, несмотря на то что растения нахо­дятся в состоянии покоя и процессы видимого роста у них приостановлены, в клетках про­исходит постепенный распад крахмала и на­копление растворимых Сахаров и жиров.

В зависимости от характера превращения запасного крахмала древесные растения делят на 2 группы: крахмалистые (дуб, ива, сирень, лещина) и маслянистые (хвойные, а также бере­за, липа).

184

Проследите за превращением запасного крахмала в стеблях растений, относящихся к группе «маслянистых».

Опыт начните в октябре, сразу после окон­чания листопада. Один раз в месяц или 10 дней срезайте по 1—2 небольших побега липы мелколистной или березы бородав­чатой и на продольном расщепе их с помо­щью раствора Люголя определяйте наличие крахмала.

Содержание крахмала выразите в бал­лах: 4 — иссиня-черный цвет (содержание крахмала высокое), 3—темно-синий (содер­жание среднее), 2 — светло-синий (содержание низкое), 1—голубой (следы крахмала), 0— желтый (крахмал отсутствует). Результаты занесите в таблицу. Закончите опыт в ап­реле — мае.

Результаты показывают, что содержание крахмала в стеблях липы колеблется. К сере­дине зимы крахмал почти исчезает, однако с февраля его количество начинает постепенно возрастать.

Такие колебания в содержании запасного крахмала связаны с распадом крахмала и на­коплением жиров в вакуолях клеток, неред­ко вместе с крахмалом, запасными белками, а также в цитоплазме.

Простыми методами трудно проверить, дей­ствительно ли в клетках стебля липы в декаб­ре — январе появляется много жиров. Один из них описан в книге Н. Верзилина «По следам Робинзона», куда и отсылаем

185

интересующихся. Скорость превращения крахмала в жиры у маслянистых видов растений зависит от тем­пературы окружающей среды. Наступление сильных холодов ускоряет этот процесс. На­копление жиров в клетках помогает перезимо­вать не только животным, но и растениям. По­вышение температуры воздуха в конце зимы вызывает распад жиров и повторное накопление крахмала. К началу сокодвижения и распус­кания почек запасной крахмал окончательно распадается с образованием растворимых сахаров, которые используются растением на процессы роста. Чтобы убедиться в этом, не обязательно ждать весны.

Зимой внесите ветку сирени (дуба, ивы, ле­щины) в комнату, поставьте в воду на 3—4 недели. После появления листьев сделайте пробу на крахмал.

Механизм защитного действия жиров достаточно сложен. Он связан с регуляцией содержания воды в клетках. У морозостойких видов подготовка к зиме начинается заранее. Один из ее этапов — обезвоживание клеток. Жиры, накапливаясь в клетках, вытесняют из них воду. Оставшаяся вода прочно связана с молекулами белков, углеводов и теряет спо­собность к кристаллизации. Поэтому у моро­зостойких видов кристаллы льда внутри кле­ток не образуются. При значительном пони­жении температуры кристаллы льда начинают образовываться в межклетниках. Кристаллы растут, оттягивая воду из клеток. Сильное обезвоживание также вредно: оно приводит к разрушению структуры мембран, белков, ну­клеиновых кислот. Увеличение содержания жи­ров на поверхности протоплазмы препятству­ет дальнейшему выходу воды из клеток и тем

186

самым повышает устойчивость растений к морозам.

Морозостойкость связана с накоплением в клетках не только жиров, но и растворимых Сахаров. Например, накопление сахарозы и глюкозы в клетках характерно для листьев озимых злаков, а также зимующих видоизме­ненных органов — луковиц, корнеплодов мор­кови, свеклы.

Задание. Изучите сезонные изменения содержания крахмала в стеблях сирени обы­кновенной, ивы козьей, дуба черешчатого. Сравните с результатами, полученными в опыте с побегами липы мелколистной.

topuch.ru

Удивительные опыты с растениями - Документ

Удивительные опыты с растениями.

Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д.

Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.—Мн.: Нар. асвета, 1991.—208 с.: ил.

Почему лепестки ромашки белые, а первые весенние листочки тополя красноватые? Как приготовить краску из цветков василька? Почему растения плохо растут на зеленом свету? Разли­чают ли проростки стороны света? Почему табач­ный дым «убивает» листья? Как сделать косын­ку из крапивы? Почему кленовый сок сладкий? Можно ли заставить сирень зацвести в декабре?

На эти и другие вопросы вы получите от­веты, проделав опыты, предлагаемые в книге.

СОДЕРЖАНИЕ

От авторов 5

ИГРА ЦВЕТОВ 7

БЕЛЫЙ ЦВЕТ 10

1 Почему лепестки цветков белые 12

КРАСНЫЙ РОЗОВЫЙ СИНИЙ ФИОЛЕТОВЫЙ 13

2 Выделение антоцнанов. Изменение цвета под действием кислот и щелочей 16

3 Приготовление индикаторной бумаги из растворов антоцианов 18

4 Изменение окраски цветков в букете 20

5 Надписи на лепестках 24

6 Муравьиные художества 25

7 Влияние ионов металлов на окраску цветков гортензии 26

8 Мозаика из всходов 29

9 Обесцвечивание антоцианов сернистым газом 31

10 Акварельные краски из антоцнанов 32

ЖЕЛТЫЙ ЦВЕТ 33

11 Получение облепихового (морковного) масла 35

12 Получение желтого красителя из сухой чешуи лука 38

КОРИЧНЕВЫЙ И ЧЕРНЫЙ ЦВЕТА 41

13 Обнаружение катехинов в клетках растений 44

14 Получение чернил из растительного материала 45

15 Почему органы растении после гибели чернеют 48

16 Многие ли растения содержат дубильные вещества 49

17 В какой части стебля накапливаются дубильные вещества 51

ЗЕЛЕНЫЙ ЦВЕТ —

18 Какие пигменты содержатся в зеленом листе 52

19 Разделение пигментов по методу Крауса 54

20 Действие щелочи на хлорофилл 55

21 Какого цвета хлорофилл 57

22 Взаимодействие хлорофилла с кислотой 60

23 Письмо на зеленом листе 61

24 Образование колец отмирания на листьях 62

25 Получение отпечатков фотографии с помощью раствора хлорофилла (по К А Тимирязеву) 64

26 Фотография жизнью (по К А Тимирязеву) 67

27 Фотографии на листьях 69

28 Окрашивание цветков искусственными красителями 71

РОСТ РАСТЕНИЙ 75

29 Периодичность роста древесных побегов 79

30 Выращивание растения с 2 стеблями из 1 семени 81

31 Причудливые стебли 83

32 Березовый сок и старение растении 86

33 Салициловая кислота— ингибитор роста растений 87

34 Влияние ростовых веществ дрожжей на укоренение черенков 89

35 Влияние качества света на рост растений 91

36 Тормозящее влияние света на рост растений 96

37 Влияние табачного дыма на рост растении 97

38 Срастание корневых систем древесных растений 98

39 Взаимное влияние растений 100

40 Влияние газообразных выделений растении на прорастание семян 103

41 Бактерицидное действие фитонцидов горчицы 104

РАЗДРАЖИМОСТЬ И ДВИЖЕНИЯ У РАСТЕНИИ 106

РАЗДРАЖИМОСТЬ РАСТЕНИЙ 107

42 Обнаружение токов повреждения в разрезанном яблоке 108

43 Опыт с зеленой горошиной 110

44 Стоит ли трогать растения без надобности 112

ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ 114

45 Движения чешуи шишек хвойных сухого мха сухоцветов

46 Гигроскопические движения семян. Гигрометр из семян аистника 117

ТРОПИЗМЫ 120

47 Гидротропизм корня —

48 Влияние силы земного тяготения на рост стебля и корня 122

49 Влияние этилена на геотропическую реакцию проростков гороха 125

50 Как поднимаются полегшие стебли ржи 127

51 Изучение фототропизма растении 129

52 Движение корзинки подсолнечника 131

53 Магнитное поле Земли и рост корня 133

НАСТИИ 134

54 Наблюдения за движениями венчиков цветков 135

55 Термонастии цветка тюльпана 142

56 Как движутся листья кислицы обыкновенной и робинии лжеакации 143

57 Влияние ауксина на закручивание усиков гороха 147

58 Хмель завивается 149

РАСТЕНИЯ ОСЕНЬЮ И ЗИМОЙ 151

ЛИСТОПАД И ВЕТВЕПАД 153

59 Искусственный листопад

60 Опадение листьев под влиянием табачного дыма 155

61 Береза — растение комнатное? 157

62 Как сохранить естественную окраску засушиваемых цветов 161

63 Влияние листовой пластинки на длительность жизни черешка 163

64 Получение растительного волокна 165

ОСЕННИЕ КРАСКИ 171

65 Влияние условий освещения на пожелтение листьев 172

66 Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла 173

67 Искусственная осень 174

68 Надписи и рисунки на плодах 176

69 Тайны созревающих плодов 177

ПОКОЙ - ЭТО ТОЖЕ ЖИЗНЬ 182

70 Много ли питагельных веществ в опавших листьях 183

71 Судьба запасного крахмала 184

72 Повышение морозоустойчивости тканей растений 187

73 Продолжительность периода глубокого покоя у разных видов растении 190

74 Цветы зимой 194

75 Теплые ванны для растения 197

76 Почки осенние и весенние 198

77 Покой семян 200

ОТ АВТОРОВ

«Без нас прожила бы природа — без нее мы не можем прожить»,— сказал поэт. Этим объясняется неиссякаемый интерес к позна­нию природы. А всякое познание начинается с любознательности. Совсем не обязательно быть ученым, чтобы увидеть поле ржи не малахитово-зеленым, а красным: достаточно посмотреть через синее стекло. Но чтобы объ­яснить увиденное, одного созерцания мало.

Еще в XVIII в. женевский пастор Жан Сенебье задумался над вопросом: почему этот зеленый мир зелен? Изучив действие сол­нечного света, он показал, что благодаря процессу образования кислорода и поглощения углекислого газа, происходящему в зеленом листе, питается растение, а через него и живот­ный мир. Так было сделано одно из величай­ших открытий. Но вопрос о зеленой окраске листьев так и остался открытым.

Ученые-естествоиспытатели всего мира искали на него ответ. Более 35 лет отдал вели­кий русский ученый Климент Аркадьевич Ти­мирязев изучению зеленого листа, запасающе­го впрок солнечные лучи. Была открыта важ­нейшая роль пигмента хлорофилла в процессе фотосинтеза и значение растений на Земле.

Огромное количество вопросов задает нам мир растений. И как интересно самостоя­тельно поискать ответы на них. Почему сте­бель растения растет вверх, а корень вниз? Откуда берется сахар в березовом соке? Поче­му растения, выращенные на синем свету, приземистые? Отчего зеленые листья осенью желтеют, краснеют? Почему семена не прорастают внутри плода? Можно ли вывести из состояния зимнего покоя «спящие» почки?

Сами по себе опыты прямых ответов не дают. Но они помогают добыть факты, без которых предположение, догадка так и не становятся

истинным знанием.

Большинство предлагаемых опытов было выполнено студентами факультета естество­знания Брестского государственного педаго­гического института им. А. С. Пушкина и уча­щимися школ г. Бреста под руководством доцента Тамары Дмитриевны Фенчук.

В качестве объектов рекомендуются, как правило, широко распространенные в Бело­руссии растения. При этом нельзя забывать о необходимости правильного поведения в при­роде, бережного к ней отношения. Из приве­денных в перечне растений используйте в пер­вую очередь комнатные, декоративные, сорные, растущие на пустырях и бросовых землях. Бе­рите для опытов побеги деревьев и кустарников, которые хорошо переносят обрезку, быстро ра­стут и возобновляются.

Нужные реактивы имеются в каждой школе. Желающих проделать опыты дома пусть не смущают трудности с приготовлением раство­ров нужной концентрации. Вполне удовлетвори­тельные результаты можно получить с приме­нением разбавленных растворов кислот и щелочей, например 1 объем кислоты и 10 объе­мов воды. Перед постановкой опыта полу­чите консультацию у учителя.

Авторы будут признательны юным исследо­вателям, которые сочтут возможным поде­литься радостью маленьких открытий или трудностями на пути к этим открытиям.

ИГРА ЦВЕТОВ

Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и поля? Но далеко не всем известно, отку­да у природы такая богатая палитра цветов. Всей этой красотой обязаны мы специальным красящим веществам — пигментам, которых в растительном мире известно около 2 тысяч.

Цвет вещества, в том числе и пигмента, определяется его способностью к поглощению света. Если свет, падающий на вещество или какой-либо орган растения, равномерно отра­жается, они выглядят белыми. Если же все лучи поглощаются, объект воспринимается как черный. Человеческий глаз способен раз­личать до 300 оттенков ахроматического, т. е. нецветного, серого цвета. Если вещество по­глощает только отдельные участки видимой части солнечного спектра, оно приобретает определенную окраску.

Электромагнитные волны с длиной волны 400—700 нм составляют видимую часть солнеч­ного излучения. В этой части спектра выде­ляются отдельные участки: с длиной волны 400—424 нм — фиолетовый цвет, 424—491 нм — синий, 491—550 нм — зеленый, 550—585 нм — желтый, 585—647 нм — оранжевый, 647—740 нм — красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм — ультрафиолетовая,

7

а с длиной волны более 740 нм — инфракрас­ная область спектра.

Зрительный аппарат человека способен раз­личать до 10 млн различных хроматических, т. е. окрашенных, цветов и оттенков. Макси­мальное цветоразложение солнечного света приходится на 13—15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам, наиболее ярко и пестро расцвеченными.

В растительных клетках чаще всего встре­чаются зеленые пигменты хлорофиллы, жел­то-оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы. Каждая из этих групп представлена несколь­кими отличающимися по химическому строе­нию, а следовательно, по поглощению све­та и окраске пигментами. Например, группа хлорофиллов высших растений включает 2 пигмента, а каротиноидов — свыше 300.

Растительные пигменты — это крупные органические молекулы, имеющие группи­ровки, ответственные за поглощение света. Для этих группировок характерно наличие цепочки чередующихся простых и двойных связей (—С=С—С==С—). У желто-оранже­вого пигмента бетта-каротина 11 двойных связей, у красного ликопина — 13. Кроме того, по­глощение света усиливается при наличии в молекуле кольцевых структур. Так, желтые флавоны и флавонолы, сине-фиолетовые ан­тоцианы, коричневые катехины содержат по 3 кольца. Цвет пигмента может меняться при изменении кислотности среды, темпера­туры, при взаимодействии его с металлами, образовании солей.

В природе нет двух растений, которые имели

Рис. 1. Эписция: а — общий Вид. б — схема строения листа

бы абсолютно одинаковый цвет. Следова­тельно, окраска зависит не только от количе­ства и типа пигментов, но и от строения ткани: ее толщины, количества межклетников, плот­ности находящегося на поверхности клеток воскового налета, химического состава клет­ки, особенно вакуолей.

Правда, не всегда окраска обусловлена избирательным поглощением света. Так, «ме­таллический» цвет листьев некоторых расте­ний объясняется преломлением света и рассе­янием его с поверхности особых «оптических» чешуек или клеток. У эписции медной сильно опушенные коричневые листья, середина кото­рых отливает перламутром от голубоватого до медного цвета (рис. 1). Особенность листьев эписции в том, что под прозрачным эпидермисом находятся клетки, отражающие свет в направлении падения лучей на предмет. Это вызывает эффект, напоминающий све­чение дорожного знака в темноте при освещении его фарами.

Многие растительные пигменты исполь­зуются в качестве красителей. Например, из корнеплодов моркови получают желтый, а из свеклы столовой — красный пищевые кра­сители. Из листьев индигоферы красильной — синий краситель индиго, широко применяемый в текстильной промышленности, а из листьев лавсонии — хну, оранжево-красную краску, издавна используемую для окраски волос, шерстяных и шелковых тканей, пищевых продуктов. Из плодов барбариса амурского по­лучают красный пищевой краситель, из ры­лец пестиков шафрана посевного — желтый.

Но даже, если орган не содержит никакого' пигмента, он все равно не прозрачен, а имеет свой цвет — белый.

БЕЛЫЙ ЦВЕТ

В природе белый цвет распространен очень широко: белые цветки, белые стебли, белые пятна на листьях. Больше всего расте­ний с белыми цветками в высокогорных и приполярных областях, где они составляют до 30—40% обитающих там видов. В средней

10

полосе их меньше (до 25% видов) и совсем мало в пустынях и степях.

Белый красящий пигмент называется бетулином (от лат. «бетула»—береза). Накап­ливаясь в клетках коры молодых деревьев, бетулин окрашивает ствол березы в тот прекрас­ный белый цвет, который так любим и воспет поэтами. Удивительно, что во флоре средней полосы Европейской части СССР береза — единственное растение, образующее этот пигмент.

Выделить из клеток коры березы бетулин можно, хотя и не очень просто. Для этого применяют метод возгонки: мелко измельчен­ную сухую кору помещают в колбу и медлен­но нагревают. При этом бетулин выделяется из клеток и оседает на стенках колбы в виде белого налета.

У других растений причиной белой окраски венчиков являются обширные межклетники в сочетании с клетками, лишенными пигмен­тов. Белые лепестки белы по той же причине, по какой снег белый. Каждая снежинка в отдельности бесцветна, так как свободно про­пускает солнечные лучи. Но снежинки, падая друг на друга, отражают солнечные лучи, и снег кажется белым. А вот лед, не имеющий воз­душных полостей, прозрачен, поскольку свет свободно проходит через него.

Убедиться в том, что белый цвет лепест­ков ромашки, белой лилии и других цветов обус­ловлен не наличием красящего вещества, а развитой системой межклетников, можно несколькими способами.

11

1. Почему лепестки цветков белые

Вариант I (самый простой). Лепесток осто­рожно сожмите пальцами. Воздух из меж­клетников выходит, и лепесток становится бес­цветным и прозрачным, как лед.

Вариант II (более продолжительный). Погрузите лепестки в воду. Через неско­лько часов, когда вода через устьица про­никнет в межклетники, лепестки станут бес­цветными.

Вариант III (самый надежный). Лепестки поместите в шприц и заполните его водой. Уста­новив шприц наконечником вверх (без иглы), задвиньте поршень, чтобы вытеснить воздух. После этого закройте пальцем отверстие наконечника и отведите поршень вниз. В ре­зультате создавшегося вакуума из воды и ле­пестков начнут выделяться пузырьки возду­ха. Через 1—2 мин воздух из межклетников выйдет. Вновь задвиньте поршень в шприц. При этом вода поступит в межклетники и ле­песток станет прозрачным.

Задание. Используя приведенные вари­анты опытов, проверьте, как изменяют окраску лепестки нивяника обыкновенного, ромашек, лилий, нарциссов, жасмина садового (чубушника), яблони.

КРАСНЫЙ, РОЗОВЫЙ, СИНИЙ. ФИОЛЕТОВЫЙ

Вы проходите мимо цветка? Наклонитесь, Поглядите на чудо,

Которое видеть вы раньше нигде не могли. Он умеет такое, что никто На земле не умеет Например. Он берет крупинку Мягкой черной земли, Затем он берет дождя дождинку, И воздуха голубой лоскуток, И лучик, солнышком пролитой. Все смршает потом (но где?! Где пробирок, и колб, И спиртовок рядьр!), И вот из одной и той же Черного цвета земли Он то красный, то синий, то сиреневый, то золотой!

В. Солоухин

Как этони удивительно, но эти цвета опре­деляет одна группа пигментов — антоцианы (от греч. «антос» — цветок, «цианос» — голу­бой), впервые выделенные из цветков ва­силька синего.

Антоцианы хорошо растворимы в воде. Со­держатся в клеточном соке (вакуолях), значи­тельно реже — в клеточных оболочках. Могут существовать в различных формах. При дей­ствии минеральных и органических кислот образуют соли красного, при действии щело­чей — синего цвета. На цвет антоцианов вли­яет не только кислотность клеточного сока, но и способность этих пигментов образовывать комплексные соединения с металлами. На­пример, для проявления синего цвета необхо­димо наличие в клетках комплексного соеди-

13

нения антоцианов с магнием, алюминием, оло­вом, а также белками и сахарами.

Поскольку в клетках содержится обычно несколько различных антоцианов, а химичес­кий состав растений изменяется с возрастом, то окраска даже кратковременно живущих венчиков может изменяться на протяжении дня. Так, у чины весенней они сначала красные, за­тем зеленовато-синие. Иногда меняется окраска только части венчика. Например, у конского каштана желтое пятнышко на лепестке сна­чала становится оранжевым, потом красным, причем нектар выделяется только в желтой стадии.

Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат раст­воренные в клеточном соке антоцианы. Яб­локи, вишни, виноград, черника, голубика своим цветом обязаны антоцианам. Клеточный сок листьев и стеблей гречихи, краснокочанной капусты, листьев и корнеплодов столовой свеклы, молодая красная кора эвкалипта, крас­ные осенние листья также содержат антоцианы. Больше всего антоцианов накапливают расте­ния в местностях с суровыми климатическими условиями (Арктика, высокогорные луга), а также ранневесенняя флора. Антоцианы по­глощают свет в ультрафиолетовой и зеле­ной областях спектра. Поглощенная энер­гия частично превращается в тепло, повышая на 1—4°С температуру листьев, пестиков, ты­чинок. Это создает более благоприятные усло­вия как для фотосинтеза, так и для оплодотво­рения и прорастания пыльцы в условиях пони­женных температур. У высокогорных растений антоцианы, поглощая избыток солнечной ра-

14

диации, защищают хлорофилл и наследствен­ный аппарат клетки от повреждений. Несом­ненно, яркая окраска цветков и плодов играет большую роль в привлечении насекомых-опы­лителей и в распространении плодов. Инте­ресно, что «антоциановые» растения обла­дают повышенной стойкостью к загрязнению воздуха кислыми газами промышленных предприятий.

Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, сходное с действием витамина Р: они поддер­живают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутрен­ние кровоизлияния. Образуя комплексы с ра­диоактивными элементами, антоцианы спо­собствуют быстрому выведению их из орга­низма. Кроме того, эти пигменты способны улучшать зрение.

Если орган растения имеет голубой, синий, фиолетовый цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами. А вот с красной окраской несколько сложнее. У некоторых, немногочисленных по сравнению с «антоциановой» группой видов растений оранжевая, красно-коричневая окраска цветков (тагетес прямостоячий, настурция большая), плодов (томаты, шипов­ник, ландыш майский) обусловлена не раст­воренными в клеточном соке антоцианами, а находящимися преимущественно в желтых и оранжевых пластидах (хромопластах) пиг­ментами группы каротиноидов (от лат. «карота» — морковь).

Наиболее распространен красный пигмент ликопин, близкий по строению к каротину

15

Каротиноиды не растворимы в воде, но хоро­шо извлекаются из пластид органическими растворителями. Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды.

Используя свойство антоцианов изменять цвет в зависимости от реакции среды, можно поставить ряд интересных опытов.

2. Выделение антоцианов.

Изменение цвета под действием кислот и щелочей

Для опыта понадобятся листья краснокочанной капусты, фиолетовые цветки анюти­ных глазок или другие растения, содержащие антоцианы, 2 пробирки, 1-процентная соляная или 6-процентная уксусная кислоты, 0,001-процентный гидроксид натрия, индикаторная бумага.

Получить антоциановую вытяжку можно двумя способами. 0,5—1 г красных листьев или синих, фиолетовых лепестков помести­те в пробирку. Залейте 5 мл воды и доведите до кипения над пламенем спиртовки. На­гревание выше 70°С приводит к разрушению мембран клеток. Антоцианы свободно выхо­дят из клеток, окрашивая воду в розовый, синий или зеленоватый цвет. Отфильтруйте раствор в чистую пробирку через бумажный фильтр.

Вместо кипячения листья или лепестки мож­но измельчить в ступке с небольшим количест­вом песка, и, добавив около 5 мл воды, от­фильтровать. Цвет раствора убеждает в том, что антоцианы — водорастворимые пигменты.

Начинать следующую часть работы луч­ше с рассмотрения действия кислот. В чистую

16i

пробирку отлейте 2—3 мл вытяжки пигментов, добавьте каплю разбавленной кислоты (1-процентной соляной, 6—9-процентной уксусной, 0,025-процентной лимонной) Если полученная вытяжка антоцианов имела первоначально буроватую окраску, то после добавления 1— 2 капель кислоты она примет красивый розо­во-красный цвет. Изменения окраски связаны с перестройками в молекуле антоциана.

К окрасившемуся в розовый цвет раство­ру добавляйте по каплям разбавленную ще­лочь (0,001-процентный раствор едкого нат­ра) или немного, на самом кончике ножа, по­рошка питьевой соды. Розовая окраска исче­зает.

Контролируя с помощью индикаторной бумаги изменение рН раствора, происходя­щее в результате постепенного добавления кислоты или щелочи, можно установить более точную зависимость цвета антоцианов от кислотности среды. У краснокочанной капусты исходная вытяжка имеет красно-фиолетовый цвет. В сильнокислой среде (рН 2—3) она приобретает красный, а при рН 4—5 —ро­зовый цвет. В результате нейтрализации ро­зово-красный цвет изменяется сначала на синий (нейтральная среда, рН 6—7), затем на зеленый (рН 8), желто-зеленый (рН 9—10) и в сильно щелочной среде на желтый (рН выше 10).

К зеленоватому или синему раствору до­бавьте еще несколько капель кислоты Наблю­дается повторное появление красного окраши­вания. Можно повторить весь цикл изменения окраски антоциановых растворов под дейст­вием кислот и щелочей несколько раз.

17

Вытяжка пигментов синих лепестков и листьев многих растений при добавлении ще­лочи окрашивается в зеленый цвет. Только у некоторых видов, например, у фиолетовых аню­тиных глазок, гибискуса (китайская роза), краснокочанной капусты, раствор антоциана приобретает под действием щелочи довольно устойчивую сине-фиолетовую окраску У ва­силька синего голубая окраска устойчива даже в кислой среде (рН 4—6). Причина этого явления в том, что голубой и синий цвета появляются только в том случае, если молекула пигмента входит в состав сложного комплекс­ного соединения с металлами (Fe, Ca, Mg и др.), углеводами, белками. У многих видов в про­цессе выделения пигментов из листьев происхо­дит разрушение этого комплекса и утрата способности к проявлению голубого и синего цветов.

В клетках растений может содержаться одновременно несколько различающихся по цвету антоцианов. Так, в ягодах темноокрашенного винограда их найдено 11.

Задание Проследите изменения окраски растворов антоцианов под действием кислот и щелочей на других, не названных выше, растениях. Какие из них под действием щело­чи сохраняют стойкую синюю окраску?

textarchive.ru

• 
  Новости из мира растений
• 
  Моча собак для растений
• 
  Межклеточные системы регуляции растений
• 
  Логопедическое занятие комнатные растения
• 
  Комнатные растения уход примула
• 
  Комнатные растения примула уход
• 
  Колеус комнатное растение уход
• 
  Классификация овощных растений ботаническая
• 
  Кислое молоко для растений
• 
  Какие растения любят известь
• 
  Дурман обыкновенный описание растения