2. Водный режим растений

Водный режим растений включает процессы поступления, передвижения и расхода воды. Вода поступает в растения в результате работы двух двигателей водного тока: нагнетающего действия корней и присасывающего действия транспирации листьев. Последнее передается корням в форме гидростатического напряжения, связывающего работу обоих двигателей.

2.1. Водообмен побега

Водный баланс растения определяется соотношением поглощения и выделения воды. Для того, чтобы водообмен проходил без дефицита, поступление воды не должно превышать расход.

Цель работы. Изучить особенности трех основных процессов: поступление воды в растение, передвижение воды по проводящим тканям и транспирацию.

Материалы и оборудование: 1. Побеги хвойных и лиственных растений (срезанные ветки могут храниться не более трех суток в холодном месте). 2. Банки на 100 – 200 мл. 3. Раствор эозина (0,002 – 0,003 %). 4. Корковые или бумажные пробки. 5. Парафин. 6. Кристаллизатор. 7. Скальпель. 8. Секатор. 9. Весы технические с разновесами. 10. Бумага и клей для этикеток. 11. Электроплитка. 12. Кипяченая вода.

Растения (побег) помещают в банку с определенным количеством воды. Через некоторое время по потере массы определяют количество транспирированной воды, а по убыли в банке жидкости вычисляют количество поглощенной воды. Для определения путей движения воды в нее добавляют небольшое количество краски (эозина), которая окрашивает ткани.

Работа рассчитана на два занятия. На первом осуществляется постановка, на втором – учет и анализ результатов. Каждой бригаде дается индивидуальное задание. При этом берут разные виды растений, помещают приборы в различные условия освещенности и температуры, выбирают разные варианты для изучения направления передвижения воды ( ветка в перевернутом положении, со снятыми полосками коры над уровнем жидкости, а также разными надрезами древесины).

Порядок работы

Закладка опыта

1. Выбрать побег и вариант опыта.

2. Отмерить мерным цилиндром 200 или 100 мл (в зависимости от объема сосуда) подкрашенной эозином воды и налить в банку.

3. Вставить ветку в бумажную или корковую пробку так, чтобы нижний конец не доходил до дна банки на 1 – 2 см.

4. Обновить срез ветки под водой в кристаллизаторе с кипяченой водой. Секатором резать наискось, отступив на 2 – 4 см от конца. Продержать конец под водой 1 – 2 минуты. Не намочить транспирирующей части! У сосны очистить нижний конец ветви от хвои до мутовки или на 10–12 см.

5. Вставить побег в банку, заткнуть пробку плотнее (можно обернуть ватой), покрыть вату и пробку тонким слоем расплавленного парафина.

6. Написать и приклеить этикетку, указать группу, фамилии членов бригады, время закладки.

7. Взвесить всю установку с точностью до 0,1 г. Записать вес на этикетку и в тетрадь.

8. Для определения интенсивности испарения с открытой водной поверхности налить стакан воды, приклеить этикетку и взвесить его. Записать в тетрадь.

9. Для учета испарения через пробирку можно поставить контрольную банку с подкрашенной водой, закрытой, залитой парафином пробкой, но без побега. Взвесить ее.

10. Для изучения динамики транспирации в течение недели ежедневно (или через день) взвешивать установку и стакан с водой.

Вести запись об изменениях (понижение уровня, ослизнение поверхности среза, распускание и набухание почек, подсыхание и опадение хвои).

Учет опыта

1. Осмотреть установку. Отметить замеченные особенности. Записать дату и время учета, определить продолжительность опыта (часов, суток).

2. Определить потерю воды через пробку, для чего взвесить контрольные колбы и найти разницу между начальной и конечной массой (п).

3. Определить количество транспирированной воды (Т). Взвесить установку, найти разность между начальной (М₁) и конечной массой (М₂) и ввести поправку на потерю воды через пробку (Т = (М₁-М₂) - п ).

4. Определить количество поглощенной веткой воды за время опыта. Вынуть побег с пробкой, измерить мерным цилиндром количество оставшейся в банке воды (А₂) и по разности определить количество поглощенной воды (А = А₁-А₂).

5. Определить транспирирующую поверхность. Побеги лиственных пород разбить на участки равномерной толщины, измерить длину каждого участка и окружность на середине (полоской миллиметровой бумаги). Перемножив длину на окружность, получим поверхность участков, а сложив их поверхность, получим поверхность побега (S = S₁+S₂+S₃ … )

Для определения поверхности хвои, ее взвешивают и умножают на переводной коэффициент (поверхность 1 г хвои сосны – 33 см²). При этом поверхностью самого стебля можно пренебречь.

Для более точного определения переводной коэффициент находят следующим образом : берут 20 хвоинок, взвешивают на торзионных весах и измеряют длину их. По данным Н. В. Лобанова, поверхность хвои равна: для сосны 2,16, для ели 1,41, для лиственницы 2,76 (1– суммарная длина 20 хвоинок).

Поверхность почек (если они крупные) определяют по формуле поверхности конуса (1/3 высоты умноженная на окружность основания).

Путем сложения получают суммарную испаряющую поверхность

S = S_стебля + S_почек + S_{листьев} .

6. Вычислить интенсивность транспирации по формуле

И_тр= Т х 10000 / S х B (г/м² · час). Записать данные в таблицу 7.

Таблица 7 - Интенсивность транспирации

Вид растения, вариант опыта	Количество воды, г			Транспирирующая поверхность, см^2 ( S )	Интенсивность транспирации, г/м^2час ( Итр )
	Поглощенной ( А )	Транспирированной ( Т )

7. Сделать поперечные и продольные срезы стеблей скальпелем. Зарисовать части, окрашенные эозином. Определить высоту поднятия краски по ветке в процентах к общей длине побега.

8. Определить интенсивность испарения с открытой водной поверхности. Для этого:

Взвесить стакан с водой, найти количество испаренной воды за время опыта (И). Определить испаряющую поверхность, для чего измерить диаметр водной поверхности стакана S = πr².

Интенсивность испарения (И_ис.) рассчитать по формуле:

И · 10000

И_исп.=  ,

S · В

где И_исп.- интенсивность испарения, г/м²час;

И - количество испаренной воды, г;

S - испаряющая поверхность стакана, см²;

В - продолжительность опытов, часов.

9. Сравнить данные таблицы по разным видам растений и вариантам. Отметить путь движения воды по растению.

10. Ответить на следующие вопросы:

а) Совпадает ли количество поглощенной и транспирированной воды, если нет, то как это объяснить?

б) По какой части стебля движется водный ток?

в) У каких растений выше транспирация, чем объясняется различие?