Определение устойчивости растений к высоким температурам. (По методу Мацкова Ф.Ф.)

Работа № 1. Определение устойчивости растений к высоким температурам.  (По методу Мацкова Ф.Ф.) Методические рекомендации к работе. Температура   –   один   из   основных   экологических   факторов.   Она меняется в широких пределах в зависимости от природных зон и конкретных условий местности. Разные типы растений по ­ разному относятся к данному фактору. Так, С4 – растения выдерживают более высокие температуры, чем С3 – растения. В пределах последней группы также имеются широкие различия. Работа   проводится   с   группой   древесных   растений   различных   видов, встречающихся в озеленении школьной территории.   Это дает возможность построить   ряд   древесных   видов   по   степени   устойчивости   к   высоким температурам,  выявить   наиболее   устойчивые   из   них,   что   очень   важно   для создания зеленых зон в условиях высоких температур в теплые сезоны года. Для   работы   срезаются   5­6   образцов   древесных   пород   со   свежими листьями. Данный метод основан на установлении порога повреждения живых клеток   от   экстремальных   температур.   Если   подвергнуть   листья   действию высоких температур, а затем погрузить в слабый раствор соляной кислоты, то поврежденные   и   мертвые   клетки   побуреют   вследствие   свободного проникновения в них кислоты, которая вызовет превращение хлорофилла в другое вещество – феофитин бурого цвета, тогда как неповрежденные клетки останутся зелеными. У растений с кислым клеточным соком данный процесс может произойти и без обработки соляной кислотой. Данную   работу   лучше   проводить   в   период   начальной   вегетации растений и когда еще не наблюдается естественного разрушения хлорофилла у древесных пород. В период вынужденного покоя (февраль – апрель) свежие листья древесных пород можно получить путем прогрева веток в теплой воде и дальнейшего распускания листьев в воде комнатной температуры. Оборудование, реактивы, материалы. 1) водяная баня, 2) термометр, 3)пинцет, 4) чашки Петри 5 штук, 5) стакан с водой, 6) тонкая проволока, 7) карандаш по стеклу, 8) 0,2н раствор соляной кислоты, 9) свежие листья древесных растений (береза, липа, ель, катальпа, клен и др.) Ход работы.Водяную баню нагреть до 400С, погрузить в нее пучок из 5 одинаковых листьев   исследуемых   растений,   скрепив   черешки   проволокой.   Листья выдерживают 30 минут. Затем взять первую пробу: оторвать по листу каждого растения и поместить в чашку Петри с холодной водой. После охлаждения взять лист пинцетом и перенести в чашку с соляной кислотой.  Поднять температуру в водяной бане до 500С и через 10 минут извлечь из нее еще по одному листу, повторив операцию и перенеся охлажденный в воде лист   в   новую   чашку   Петри   с   соляной   кислотой.   Так   постепенно   довести температуру   до   800Сберя   пробы   через   каждые   10   минут   при   повышении температуры на 100С. Через 20 минут после погружения листа в соляную кислоту учесть степень повреждения   по   количеству   бурых   пятен.   Результаты   записать   в   таблицу, обозначив   отсутствие   побурении   знаком   «­»   ,   слабое   побурение   «+», побурение   более   50%   площади   листа   «++»   и   сплошное   побурение   «+++» Записать результаты повреждений по разным древесным растениям в общую таблицу. Объект Степень повреждения листьев 400С 500С 600С 700С 800С Береза   и   т. д. Построить   ряд термостойкости   древесных   пород   по   степени   убывания.   Сделать соответствующие выводы. Работа № 2. Определение температурного порога выживаемости растений в летний период на примере изучения процесса коагуляции белков цитоплазмы клеток разных растений. Методические рекомендации к работе. Клетки   различных   растений   имеют   неодинаковую   устойчивость   к повышению   температуры   в   летний   сезон.   Цель   работы   –   выявить   набор наиболее   устойчивых   к   выживанию   в   жарких   условиях   видов   древесных растений, которые могут быть в дальнейшем использованы для составления ассортимента   древесных   растений   для   озеленения   данной   территории (например,   своей   школы).   Можно   использовать   два   метода   исследования, предложив их параллельное проведение разным исследовательским группамучащихся – метод Вигорова и метод Генкеля. Метод П.А. Генкеля (1 вариант): Температура,   при   которой   в   течение   10   минут   полностью   разрушается (коагулирует)   белок   цитоплазмы,   считается   условной   границей жаростойкости   растения.   Гибель   клетки   устанавливается   по   потере   ими способности к плазмолизу. Оборудование, реактивы, материалы. 1) Микроскоп, 2) большие химические стаканы – 6 штук, 3) пробирки – 5 штук, 4) большая колба, 5) электроплитка, 6) термометр, 7) бритва, 8) препаровальная игла, 9) кисточка, 10) предметные и покровные стекла, 11) кусочки фильтровальной бумаги 12) карандаш по стеклу, 13) 1 М раствор сахарозы, 14) 0,02% раствор нейтрального красного, 15) свежие листья  древесных растений. Ход работы: Острой бритвой срезать в каждую  из 6 пробирок  по 2 свежих  среза эпидермиса   исследуемых   листьев,   добавить   к   этим   срезам   немного водопроводной воды. В большой колбе нагреть воду. Приготовить образцы воды  разной температуры. Нам водяную баню поставить пробирки со срезами с установленной температурой. Температуру на постоянных уровнях можно путем   постепенного   добавления   горячей   воды   к   остывающим   пробиркам. Через 10 минут срезы вынуть, уложить на предметное стекло, промокнуть остатки жидкости фильтровальной бумагой, окрасить красителем бесцветные срезы, нанести раствор глюкозы, закрыть покровными стеклами препараты и рассмотреть под микроскопом через 15 – 20 минут. Знаком «+» обозначить в таблице     наличие   плазмолиза,   а   знаком   «­»   ­   его   отсутствие.   Наличие плазмолиза показывает, что клетка жива, а его отсутствие – гибель клетки. Запись результатов. Название растения Температура 4 3 5 2 3 8 4 0 … 50 …Построить   ряд   устойчивости   разных   растений   по   температурному   порогу коагуляции цитоплазмы. Метод Л.И. Вигорова. ( 2 вариант) Оборудование, реактивы, материалы. 1) ступки   с   пестиками,   2)   воронки,   3)   вата,   4)   центрифуга,   5)стакан термостойкий, 6) мелкое битое стекло, 7) термометр, 8) листья разных древесных растений. Ход работы. Взвесить   по   3­5   г   листьев   разных   древесных   растений.   Растереть   в ступке с 4 мл воды, для быстрого растирания можно добавить мелкое стекло. При   смыве   ступки   добавить   еще   6   мл   воды.   Более   крупные   частицы разрушенных листьев отцедить через вату или отделить центрифугированием. Полученную   зеленую   жидкость   нагреть   на   водяной   бане   и   отметить температуру,   при   которой   белок   будет   коагулировать.   Установить   ряд устойчивости разных видов древесных растений к высоким температурам. Работа № 3. Определение температурного порога выживаемости растений в зимний период на примере изучения процесса коагуляции белков цитоплазмы клеток разных растений. Методические рекомендации к работе. Растения  нашей  местности в зимние периоды зачастую  подвергаются действию низких температур. Устойчивость к этому фактору определяется генетическими   особенностями   растений,   их   физиологическим   состоянием. Особенно сильно страдают южные растения, теплолюбивые. Это выражается в обратимой или необратимой потере листьями тургора, частичной или полной гибели ассимилирущей поверхности. Страдают, в первую очередь, молодые листья, плохо одревесневшие побеги. Но это явление сглаживается, если в клетках накапливаются защитные вещества – криопротекторы, роль которых выполняют   сасхара,   свободные   аминокислоты,   соли   органических   инеорганических   кислот.   Сахара   образуются   в   процессе   фотосинтеза   и   их накопление   у   определенных   групп   растений   смягчает   или   предотвращает коагуляцию белков. Оборудование, реактивы, материалы. 1) Центрифуга   с   пробирками,   2)   термометр,   3)ступки   с   пестиками,   4) смесь снега и соли 3:1, 5) Сахароза, 6) дистиллированная вода, 7) листья различных растений. Ход работы. Взять   для   сравнения     молодые   листья   неморозостойкого   растения катальпы и морозостойкого тополя, растереть в ступке с 4 мл воды, добавить при   смывании   еще  6   мл,   отделить   обрывки   тканей   центрифугированием   и разделить   зеленый   раствор   в   пробирки.   Заморозить   растворы   во   всех пробирках в снежно­солевой смеси, рассматривая их через каждые 5 минут. Отмечать разницу в замерзании от разных растений. Через каждые 5 минут. Растопить   образовавшийся   лед   и   растворы   опять   отцентрифугировать. Отметить   разницу   в   величине   осадка,   представляющего   коагулированный хлорофилл – белковый комплекс. Опыт   показывает   разное   время   замерзания   растворов   и   разную   степень коагуляции белков у различных растений при замораживании. Повторно вновь приготовить   такой   же   растертый   образец   и   до   замораживания   добавить раствор сахарозы. Затем данную смесь тоже заморозить, пронаблюдать, как происходит   процесс   коагуляции   с   сахарозой   (как   проявляется   защитное действие   сахарозы).   При   фиксировании   результатов   в   таблицу   можно использовать такую градацию: «+» ­ начало замерзания (гомогенная масса с кристалликами   льда),   «++»   ­   частичное   замерзание   (множественные кристаллы   льда),   «+++»   ­   полное   замерзание   (появление   сплошного   слоя льда). Время, мин 2 5 1 5 2 0 Величина осадка, мм 3 0 5 1 0 Вариант Катальпа, без сахарозы Катальпа, с сахарозой Тополь, без сахарозы Тополь, с сахарозойПриготовление охладительной смеси. К трем частям снега или битого льда добавить одну часть поваренной соли.   Изолировать   смесь   в   ведерке   плотной   бумагой,   лед   можно предварительно   наморозить   в     морозилке   или   сложить   в   широкогорлый термос. Для охлаждения можно воспользоваться также сухим льдом.  Работа  № 4. Определение устойчивости клеток различных растений к обезвоживанию. Методические рекомендации к работе. В  условиях   жаркого   климата   явление   обезвоживания   растений   очень часто встречается. Особенно на освещенных сторонах улиц, когда водообмен затруднен   из   –   за   малого   проникновения   в   почву   осадков,   а   полив   не производится.   Это   явление   проявляется   в   потере   тургора, колоколообразности   листьев,   появлении   некрозов.   Предлагаемая   работа основана на свойствах серной кислоты обезвоживать клетки листа, что часто встречается в условиях антропогенного загрязнения, когда попавший через устьица   в   растение   сернистый   газ   превращается   в   протоплазме   клетки   в серную   кислоту,   вызывая   потерю   листом   тургора,   повреждение   и   гибель клеток. В другом варианте серная кислота, содержащаяся в воздухе, образует туман из мельчайших капелек. Попадая на растение, она вызывает ожоги, а в малых   –   очень   быстро   проникает   через   устьица   внутрь   межклетников, энергично   отнимает   воду   от   углеводов,   образующихся   в   процессе фотосинтеза,   вызывая   гибель   клеток   и   обугливание   тканей   листа.   Живая клетка отличается от мертвой хорошо выраженным плазмолизом. Оборудование, реактивы и материалы: 1) микроскоп, 2) предметные и покровные стекла, 3) эксикатор, 4) бритва, 5) серная кислота концентрированная, разбавленная дистиллированной водой (1:1), 6) раствор сахарозы, 7) листья древесных растений. Ход работы. Берем образцы листьев разных древесных растений в относительно чистых условиях.   Из   листа   растения   вырезаем   пластинки   размером   2­4   см.кв.   икладем в эксикатор над серной кислотой, разбавленной в соотношении 1:1. Пластинки выдерживаем  в течение 2­3 часов, делаем срезы, окрашиваем в нейтральный красный и плазмолизируем раствором сахарозы, просасывая его между предметным и покровным стеклом. Под микроскопом подсчитываем число   оставшихся   живых   клеток   по   возникшему   плазмолизу.   Чем   больше осталось живых клеток, тем растение больше выносит обезвоживание.  Строят ряд устойчивости клеток разных растений к обезвоживанию. (устойчивости к сернистому   газу).   Можно   одновременно   определить   и   содержание   воды   в вырезанных   листовых   пластинках.   В   этом   случае   можно   узнать   не   только число   оставшихся   живых   клеток,   но   и   при   каком   содержании   воды устойчивость выше. Работа № 5. Определение устойчивости  побегов древесных растений к низким температурам. Методические рекомендации к работе. При подготовке к зимнему покою в побегах растений происходит целый ряд  изменений, которые  способствуют  выработке  определенных  качеств устойчивости   к   низким   температурам.   Это   снижение   содержания свободной  воды  и  повышение   прочно  связанной,  увеличение  количества жиров   и  углеводов,  а  также   накопление   вещества   лигнина   в   клеточных оболочках древесины. В природе о подготовке к зимним условиям судят по   гибкости   или   ломкости   побегов,   соответствующей   окраске   коры, хорошо сформировавшимся почкам. Все выше перечисленное включается в понятие   «вызревание   побегов»,   под   чем   подразумевается   не   только накопление  лигнина,  но  и  опробковение  побегов,  закладка   верхушечной почки, накопление запасных веществ.  У морозостойких видов на срезах побегов хорошо видна граница между камбием   и   древесиной,   у   неморозостойких   эта   граница   плохо просматривается.   Замечено   также,   что   чем   раньше   заканчивается   рост побегов   в   длину,   тем   полнее   в   них   завершаются   процессы дифференцировки   древесины   и   вызревания.   В   данной   работе   учащиеся знакомятся   с   приготовлением   срезов   древесины   и   рядом   химических процессов в клетках.  Оборудование, реактивы и материалы.1) микроскоп,   2)   предметные   и   покровные   стекла,   3)   чашки   Петри,   4) кисточка,   5)   5   %   раствор   спиртовой   флороглюцина,   6)   25%   серная кислота,   7)   1%   раствор   магранцовки,   8)   15%   соляная   кислота,   9) аммиак,   10)   дистиллированная   вода,   11)   гипохлорит   кальция, подкисленный, 12) 1% сульфит натрия, 13) раствор люголя, 14) побеги последнего года морозостойких (тополь, липа, клен) и неморозостойких видов (катальпа, акация белая). Ход работы: Описание веток. Ветки   морозоустойчивых   и   неморозостойких   видов   осматривают   и пробуют   на   сгибание   и   ломкость.   Вызревший   побег   обычно   соломенно­ коричневого   цвета,   хорошо   ломается,   почки   хорошо   выражены   с коричневыми кроющими чешуями. Невызревший побег зеленый, гнется, а не ломается, почки мелкие. Реакция на лигнин. Наличие лигнина в древесных клетках свидетельствует о прошедшем этапе   вызревания   побега   и   его   подготовке   к   зиме.   При   одревеснении появляется сначала лигнин «М» (реакция с марганцовкой), а потом лигнин «Ф» (реакция на флороглюцин). Таким образом, положительная реакция только с   маргановцовкой говорит о неполном одревеснении побега. Реакция на лигнин «Ф». Сделать   срезы   побегов   острой   бритвой   и   поместить   в   чашку   Петри. Кисточкой взять срез и поместить на предметное стекло, нанести крупную каплю   флороглюцина   в   20%   соляной   кислоте.   Закрыть     препарат покровным   стеклом.   Окраска   лигнина   колеблется   от   темно­красной   до светло­пурпурной. Срезы через 5 минут помещают в подкисленный раствор гипохлорита кальция и затем переносят в 1% раствор сульфита натрия. Лигнин приобретет через несколько минут приобретет ярко – вишневую окраску, которая в течение часа меняется на коричнево – бурую.Реакция на лигнин «М». Срезы   помещаем   на   предметное   стекло,   добавляем   203   капли   1% раствора   марганцовки   на   5   мин,   после   чего   раствор   удалить фильтровальной бумагой и срезы обработать 15% соляной кислотой до их обесцвечивания. Кислоту также удаляем фильтровальной бумагой, срезы промываем   дистиллированной   водой   и   наносим   2­3   капли   крепкого аммиака,   покрываем   препараты   покровным   стеклом   и   рассматриваем   в микроскоп. Оболочки, содержащие лигнин «М», окрашиваются в томатно­ красные цвета.  Морозоустойчивость   побегов   определяется   не   только   в   состоянии клеточных   оболочек,   но   и   по   их   содержащимся   запасным   питательным веществам. (Крахмал, сахара, жиры). В связи с этим проводится и проба на крахмал. Реакция на крахмал. Срезы   помещают   в   раствор   Люголя   на   5­10   минут.  Через   несколько минут   крахмал   окрасится   в   цвета   от   синего   до   черного.   Следует учитывать,   что   молодые   только   что   образовавшиеся   крахмальные   зерна могут приобрести красную или пурпурную окраску. Запись результатов опытов. Вариант Реакции На лигнин «Ф» На лигнин «М» На крахмал Выявляют   и   описывают     разницу   у   морозостойких   и   неморозостойких видов по комплексу реакций. Работа № 6. Определение устойчивости растений к засолению почвы и воздуха. Методические рекомендации к работе.В   условиях   с   засушливым   климатом   нередко   встречаются   почвы   с повышенным содержанием солей и иногда даже в токсичных количествах. Влияние   таких   солей   на   растения   является   мощным   экологическим фактором, сдерживающим их нормальный рост. В основном такое явление вызывают соли: хлорид натрия, сульфат натрия, карбонат натрия, хлорид магния,   сульфат   магния.   Из   почвенных   растворов   растения   с   трудом усваивают повышенную концентрацию минеральных веществ и воду для своей жизнедеятельности.  В   данной   работе     приводятся   опыты,   выявляющие   различные   виды повреждений от засоления. В опытах также могут быть использованы соли тяжелых металлов, являющиеся сильными загрязнителями биосферы.  Оборудование, реактивы и материалы. 1) большие   пробирки,   2)   штативы,   4) технохимические весы, 5) разновесы, 6) острая бритва, 7) соли хлорид и карбонат натрия, 8) вода, 9) ветки разных растений с 3 ­ 4 одинаковыми небольшими листьями.   3)   мерные   цилиндры, Влияние опудривания растений солями на их устойчивость. Опыт № 1. Ход работы. Различные ветки одинаковой массы выдерживают в воде 15 минут дл их насыщения   влагой,   вынимают,   обсушивают   фильтровальной   бумагой, обрабатывают   смачивателем   (1%   раствором   зеленого   мыла).   Срез   вновь обновляют бритвой, ставят в большую пробирку с дозированным количеством воды, отверстия плотно закрывают, пробирки подписывают. Соли хлорид и карбонат натрия растирают в ступке. Кисточкой опудривают черешки, кору подопытных   растений   данными   солями.   Контролем   служат   растения   без опудривания. Ветки выставляют на свет на 1­2 недели, избегая сильного их нагревания. Затем учитывают такие признаки как потеря тургора, появление инфильтрационных просвечивающих пятен, появление некрозов, подсыхание краев листьев, их скручивание. Одновременно измеряют поглощение воды из пробирок, используя мерную пробирку. В результате решаются следующие задачи:1) Определяется степень и характер повреждения листьев разными солями, при   этом   измеряется   глазомерно   (в   процентах   от   всей   площади   листьев) площадь, занятая некрозами. 2)   Сравнивается   степень   поглощения   воды   ветками   разных   растений   при опудривании разными солями. 3)   Проводится   сравнительная   оценка   солеустойчивости   разных   растений   к разным видам солей. Опыт имитирует попадание солевых остатков на лист (или выпавшей росы на солевой покров листа), т.е. действие на лист раствора солей. Опыт № 2. Ход работы. Ветки   разных   растений   с   одинаковым   числом   листьев,   выдерживаем путем полного погружения в 5% раствор солей в течение 15, 30, 45 минут. Контрольные ветки выдерживаем в воде. Срезы обновляем бритвой и ставим в воду, уровень которой должен быть одинаковым в пробирках. Испарение воды предотвращаем, закрывая отверстие  в пробирках фольгой. Через 1­2 недели оцениваем   состояние   растений   и   измерение   поглощенной   воды   по   схеме, предложенной в предыдущем опыте. Делаем соответствующие выводы.  Опыт № 3. Опыт показывает состояние растений и поглощение ими растворов из засоленных почв, которое вызвано близким залеганием засоленных грунтовых вод. Ход работы. Готовим   серию   растворов   разных   солей   1,3,5,7,10,20%.   Наливаем   равное количество   этих   растворов   в   большие   пробирки.   Контролем   служит   вода. Ветви   растений   взвешивают   и   уравнивают   по   массе.   Сосуды   изолирую   от испарения воды фольгой. Условия опыта и снятие результатов аналогично опытам 1 и 2. Схема записи результатов. Растение Состав % соли в растворе %   от соли контроля1 3 5 7 1 0 2 0 Работа  № 7. Количественный учет микроорганизмов в воздушной среде рабочего помещения. Влияние летучих выделений растений на содержание микроорганизмов в воздухе. Методические рекомендации к работе. Известно, что в помещениях с большим количеством людей содержится большое количество микроорганизмов, которые попадают в воздушную среду с   частичками   поднятой   пыли,   а   также   капельно   –   жидким   путем.   Так,   в школьных помещениях до занятий число бактерий не превышает 2 тысяч в 1 м. куб. воздуха, а после занятий достигает десятки тысяч. Особенно много содержится   бактерий   в   воздухе   во   время   эпидемий   болезней,   например, гриппа.   И   лишь   облучение   ультрафиолетом   помещений,   а   также   влажная уборка резко снижает количество микроорганизмов в воздухе. В естественной воздушной   среде   преобладают   микроорганизмы   более   устойчивые   у ультрафиолету   за   счет   содержания   в   них   каротиноидов,   выполняющих защитную роль. Широко известна фитонцидная роль зеленых растений в оздоровлении среды   от   микроорганизмов.   Фитонциды   –   это   группа   разнообразных   по химическому составу веществ, убивающих большинство бактерий, составная часть иммунной системы растений. Так, 1 га можжевельника выделяет до 30 кг летучих фитонцидов за сутки. 1 га лиственных лесов выделяет за сутки около 5 кг фитонцидов. В молодом хвойнике воздух практически стерилен, а в населенных пунктах, прилегающих к такому лесу, в воздухе содержится мало бактерий. В предлагаемой работе учащиеся знакомятся с количественным учетом микроорганизмов   в   воздухе   наиболее   загрязненных   помещений   с   большой насыщенностью   людей   (   фойе,   спортзал,   столовая,   рекреации),   а   также   с влиянием   летучих   выделений   растений   на   содержание   микроорганизмов   в воздухе. Оборудование, реактивы и материалы.1) бактерицидная лампа, 2) чашки Петри, 3)водяная баня, 4) спиртовка, 5) термостат, 6) пипетки, 7) спички, 8) карандаш по стеклу, 9) пробирки с агаром, 10) шпатель, 11) молодые побеги хвойных, катальпы). Посуда должна быть стерильной. Ход работы. В   лаборатории   провести   влажную   уборку   и   включить   бактерицидную лампу   на  15­20  минут.  Агар   разлить   в   чашки   Петри.  Чашки   вынимают   из бумаги после их стерилизации и ставят на край стола малой крышкой вниз, а большую   крышку   слегка   приоткрывают.   Перед   выливанием   смеси   края пробирки   или   горлышко   колбы   обжигаем   в   пламени   спиртовки.   После выливания   питательной   среды   крышку   быстро   закрываем   и   распределяем смесь ровным слоем, осторожно наклоняя чашку во все стороны. Даем остыть и уплотниться агару. А. Определение количества микроорганизмов в воздухе. После   застывания   среды   открыть   одну   чашку   Петри   в   загрязненном помещении ровно на 5 минут, другую в это время в лаборатории, третью – в гуще   листвы   хвойного   или   катальпы.   Закрыть   каждую   чашку,  перевернуть питательной средой вверх, подписать чашки. Поставить их в термостат при температуре +250С. Б. Влияние летучих выделений измельченных растений на содержание микроорганизмов. Приготовить 2 чашки Петри с питательной средой и выдержать по 5 минут в помещении с большим количеством микроорганизмов. Закрыть крышками. Нарезать и растереть в ступке 1 г листьев растения с фитонцидной функцией, перенести   шпателем   в   чашки   Петри,   распределив   равномерно   по   дну.   На чашку   с   кашицей   поместить   перевернутую   чашку   с   агаром   и   посевом микроорганизмов из загрязненного воздуха, выдержать 30­40 минут. После этого   закрыть   каждую   чашку   с   агаром   своей   крышкой,   перевернуть, поместить все чашки в термостат при температуре +250С. Через   1­2   недели   подсчитать   число   выросших   в   чашках   колоний,   не открывая чашек, а ставя чернилами точки на крышках.  В   обоих   вариантах   измерить   площадь   чашки   и   определить   число микроорганизмов  в  воздухе, исходя из того, что  за 5  минут на 1  дм.  КВ.горизонтальной   поверхности   при   отсутствии   ветра   оседает   столько микроорганизмов, сколько их содержится в 10 л воздуха. Сделать вывод о степени   загрязненности   воздуха   в   исследуемых   помещениях микроорганизмами,   о   влиянии   на   этот   процесс   фитонцидной   активности растений, исходя из того, что санитарная норма – 11 тыс. микроорганизмов на 1 м. куб. воздуха. Результаты записать в таблицу. Характеристика опыта Число выросших колоний, шт. Площадь чашки, дм.кв. Число микроорганизмов, шт. В 1 м.куб. В   10   л воздуха воздуха гуще Воздух помещения Воздух   в   листьев Под влиянием фитонцидов хвойных Под влиянием фитонцидов лиственных       Подсчитать   процент   снижения   числа   микроорганизмов   под   влиянием фитонцидов, а также обработки помещения ультрафиолетом. Работа № 8. Оценка фитонцидной активности растений и токсичности оседающей на них пыли в опытах с простейшими и насекомыми. Методические рекомендации к работе. С древности люди использовали фитонцидные свойства растений для очистки   воздуха   помещений   от   бактерий   и   насекомых   (разбрасывание пихтовой лапки, развешивание веток березы, раскладывание полыни против блох, использование далматской ромашки против тараканов, натирание тела соком   пижмы   от   комаров).   Древние   врачи   путем   пропитки   тел   усопших ароматическими   смолами,   экстрактами   лука,     эвкалипта,   натирания бальзамами   умели   сохранять   их   от   гниения,   мумифицировали   их.   Всем известны способы хранения свежего мяса, выпотрошенной рыбы: обертывание тканью, смоченной в кашице чеснока и лука, обертывание листьями крапивы,лопуха,   черемши,   которые   используются   как   антисептики.   Широко применяется   с   древности   вдыхание   паров   эвкалипта,   пихтовой   смолы, полоскание горла вытяжками из почек сосны, березы. В данной работе предлагаются методы оценки фитонцидной активности растений   по   их   влиянию   на   простейших.   Этот   же   метод   может   широко применяться   и   для   оценки   токсичности   оседающей   на   растениях   пыли   в районе различных предприятий. Оборудование, реактивы, материалы. 1) микроскоп, 2) предметные и покровные стекла, 3) пипетки, 4) стаканы по  100   мл,  5)   чашки   Петри,  6  )ступки   и   пестики,  7)   свежие   листья растений   (черемуха,   хвойные,   катальпа),   сухие   листья   эвкалипта, календулы, полыни, чабреца, почки сосны для приготовления вытяжек, 8) сенный настой или вытяжка из почвы, 9) насекомые. Ход работы. А. Проба с простейшими. Для опытов берут заранее приготовленную культуру простейших. Каплю культуры   помещают   над   стеклом   с   кашицей   или   вытяжкой   исследуемого материала так, чтобы они не соприкасались и, наблюдая в микроскоп при увеличении   300   или   600,   отмечают   по   секундомеру   время   прекращения движения простейших. Гибель простейших под влиянием фитонцидов может выражаться в образовании вздутий, сморщивании, прекращении движения и т.д. Приготовление культуры микроорганизмов. 1. Измельченное   сено   залить   водой,   кипятить   10­15   минут,   охладить, настаивать     2­3   суток   до   образования   бактериальной   пленочки. Добавляют  1­2  мл  воды   из   водоема,  аквариума   или   комочек   свежей почвы. Выдерживают 1­2 суток.  2. Листья капусты отваривают 5­10 минут, отвар сливают, охлаждают, в него помещают небольшой комочек почвы. Выдерживают в термосе 1­2 суток. 3. Комочек почвы взбалтывают с водой в небольшой емкости, закрывают неплотно куском бумаги, выдерживают в термосе 1­2 суток. Следует отметить, что в размножении простейших существуют циклы. Так,они хорошо размножаются весной и летом, плохо – в зимние месяцы. Кроме того,   даже   при   хорошем   их   размножении   в   выше   указанные   периоды   они прекращают движение в холодном лабораторном помещении, особенно при соприкосновении   с   холодным   предметным   стеклом,   независимо   от токсического эффекта. Б. Проба с насекомыми (обнаружение инсектицидных свойств высших растений). Используют   кашицу   из   растертых   листьев   растений   или   мелко   нарезанную хвою   5­7   г.   На   дно   пробирок   помещаем   кашицу,   помещают   муравьев, комнатных мух, плодовую мушку дрозофилу и по скорости их гибели судят о фитонцидной активности растения. В. «Подводная проба» на антимикробные вещества высших растений. Целые неповрежденные листья разных растений помещают в стеклянные стаканы с равным объемом дистиллированной воды, к которой добавлена 1/10 часть воды из пруда. Сосуды помещают в теплое затемненное место на 1­2 недели. В течение этого времени неустойчивые к бактериальному разложению листья разлагаются, а устойчивые – сохраняются. При сильной бактериальной загрязненности   естественных   вод   и   проведении   опытов   в   жаркую   погоду получение результатов резко ускоряется. Иногда наблюдение надо проводить каждые 2 часа или в 2 раза увеличить разбавление воды. Работа № 9. Загрязнение нитратами различных частей растений и их определение в различных культурах. Методические рекомендации к работе. Нитраты   –   неотъемлемая   часть   всех   экосистем,   так   как   процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленных соединений азота, носит глобальный   характер.   Применение   азотных   удобрений   также   приводит   к увеличению поступлений азота в растения. Его избыточное потребление ведет к   накоплению   нитратов   в   растениях.   Недостаток   других   удобрений (фосфорных, калийных) так же ведет к их замене на ионы азота. Увеличивает уровень нитратов и недостаток у ряда растений фермента нитратредуктазы, превращающего нитраты в белки.Ввиду   этого   наблюдается   четкое   разделение   видов   и   сортов   растений   по накоплению   и   содержанию   нитратов.   Накопителями   нитратов   являются тыквенные, капустные, сельдерейные. Наибольшее их количество содержится в петрушке, укропе, сельдерее. (табл. 1), наименьшее – в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, винограде, яблоках. Накопление нитратов также отличается и по сортам растений. Так зимние сорта капусты накапливают их меньше, чем летние.  Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих частях   растений   –   корнях,   стеблях,   черешках   и   жилках.   Так,   у   капусты наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. А в жилках и кочерыжке в 2­3 раза больше, чем в листовой пластинке.  Таблица 1. Содержание нитратов и их допустимые концентрации. Вид растения Содержание нитратов Арбузы Баклажаны Брюква Горошек зеленый Дыни Капуста белокочанная Капуста кольраби Кабачки Картофель Кресс­салат Лук зеленый Лук репчатый Морковь Огурцы Перец сладкий Петрушка зелень Редька черная Редис Репа Салат 40­600 80­270 400­550 20­80 40­500 600­3000 160­2700 400­700 40­980 1300­4900 40­1400 60­900 160­2200 80­560 40­330 1700­2500 1500­1800 400­2700 600­900 400­2900 Допустимые концентрации Для   открытого грунта 60 Для   закрытого грунта 400 90 900 400 400 250 2000 600 80 400 150 200 1800 1300 1500 700 2000 400 3000 800 400 400 3000Свекла столовая Томаты Укроп Фасоль Чеснок Шпинат Щавель 200­4500 10­180 400­2200 20­900 40­300 600­4000 240­400 1400 150 2000 1200 300 3000 Распределение нитратов в растениях (мг/кг сырой массы) В   результате   употребления   продуктов   с   нитратами   можно   заболеть метгемоглобией.   При   этом   нитрат   –   ионы   проникают   в   гемоглобин   крови человека,   превращая   в   нем   железо   из   двух   –   в   трехвалентное,   а образовавшийся при этом метгемоглобин не способен переносить кислород. Человек   испытывает   кислородную   недостаточность:   задыхается   при физических нагрузках. В желудочно – кишечном тракте избыточные нитраты под действием микрофлоры кишечника превращается в токсичные нитриты, а потом в нитрозоамины, являющиеся сильнейшими канцерогенами. Содержание   нитратов   можно   уменьшить   вымачиванием,   кипячением продуктов   (если   отвар   не   используется),   удалением   тех   частей,   которые больше содержат нитратов. Допустимые  формы нитратов  (по  данным  ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат­Иону) в сутки 1 кг масса взрослого человека, т.е при массе 50­60 кг­это220­300 мг, а при 60­70 кг­300­350 мг.   В   предлагаемой   работе   изложен   метод   определения   нитратов   у различных   видов,   сортов,   тканей   и   частей   овощной   продукции,   который основан на хорошо известной реакции нитрит – иона с дифениламином. При этом описываются два варианта: с использованием выжатого сока и целых растений.   В   конце   работы   кратко   описан   очень   простой   и   быстрый   метод количественного определения нитратов в овощах и фруктах при наличии ионо ­ селективного электрода на нитрат­ион потенциометра (рН­метра).   А. Определение нитритов в соке растений. Оборудование, реактивы, материалы. 1).   Ступки   малые   с   пестиками;   2)   предметные   стекла;   3)   марлевые салфетки; 4) мелкие емкости­пузырьки из­под пенициллина с пробками; 5) пипетки химические на 5 мл; 6) пипетки медицинские; 7) скальпели; 8) 1%­ ный   раствор   дифениламина   в   концентрированной   серой   кислоте;   9) исходный   раствор   NaNO3   для   построения   калибровочной   кривой;   10) дистиллированная вода; 11) термостойкий химический стакан на 0,5­1 л для кипячения овощей; 12) Электроплитка; 13) части различный овощей, содержащих   наибольшее   количество   нитратов,   с   неокрашенным   соком (капуста, огурцы, кабачки, картофель, дыня и и д.р) Ход работы. За   несколько   дней   до   занятия   студентам   дается   задание   принести различные овощи, купленные в магазине или с собственного участка. Овощи следует вымыть и обсушить.   В   один   из   пузырьков   наливают   10   мл   исходного   раствора  NaNO3, соответствующего по концентрации максимальному содержанию нитратов в овощах ( см.табл.1)­3000 мг на кг. Следует отметить, что в отдельных органах растений встречаются и значительно больше концентрации.    Готовят   серию   калибровочных   раствором   путем   разбавления   пополам редыдущего   (например,   к   3   мл   исходного   раствора   прибавляется   3   мл дистиллированной   воды,  взбалтывается   и   т.д)   Получают   серию   раствора   с разным содержанием нитритов: 3000, 1500, 750,375, 188,94, 47, 23 мг/ кг.Под   предметное   стекло   подкладывается   лист   белой   бумага,   на   стекло капают две капли изучаемого раствора и две такие же капли дифениламина в трехкратной повторности. Описывают реакцию согласно следующей градации, которую можно использовать как для калибровочного растворов, так и для двух типов анализов ( по Церлинг, 1965). Балл ы 6 5 4 3 2 1  0 Характер окраски  Сок или срез окрашиваются быстро и интенсивно в   иссиня­черный   цвет.   Окраска   устойчива   и   не пропадает  Сок или срез окрашиваются в темно­синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время Сок   или   срез   окрашиваются   в   синий   цвет. Окраска наступает не сразу Окраска светло­синяя, исчезает через 2­3 минуты Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки Следы голубой, быстро исчезающей окраски Нет   ни   голубой,   ни   синей   окраски.   На   целых растениях возможно порозовение Содержание нитратов, мг/кг >3000 3000 1000 5000 250 1000 0 Овощи   и   фрукты   расчленяют   на   части.   Зона,   примыкающая   к плодоножке, кожура, периферийная часть, серединная часть, жилки, лист без жилок. Вырезанные части мелко режем ножом и быстро растираем в ступке,   сок   отжимаем   через   марлю.   2   капли   сока   капаем   на   чистое предметное стекло, добавляем 2 капли дифениламина. Быстро описываем наблюдаемые   реакции   согласно   схеме.   Повторяем   опят   3   раза.   Анализ начинаем   с   сока   капусты   и   картофеля,   затем   помещаем   эти   овощи   в химический стакан с кипящей дистиллированной водой и кипятим 10­15 минут, после чего анализируем отварные части овощей и отвар. За время варки   делаем   анализ   разных   частей   других   растений.   Результаты записываем в таблицу. Схема записи содержания нитратов в разных овощах и плодах.Исследуемое растение Картофель свежий Часть Балл ы Содержание   нитратов   в мг/кг  А) под кожурой Б)   часть Картофель отварной Те же Капуста серединная А) жилки Б) кочерыжка В) лист Те же Капуста отварная Отвар Б. Определение нитратов в целых растениях. Отрезаем   у   свежих   растений   части   в   виде   толстых   срезов   стеблей, черешков,   плодов.   Кладем   их   на   полоску   восковой   бумаги.   Капаем   на разные   части   среза   по   несколько   капель   1   5   раствора   дифениламина   в серной кислоте, отмечаем окрашивание по шкале. При этом в случае малых концентраций нитратов и при отсутствии синей окраски  может наступить порозовение   тканей,   вследствие   их   обугливания   от   серной   кислоты   в реактиве дифениламина. Данный   метод   проверен   и   хорошо   действует   на   картофеле,   злаках, корнеплодах,   овощах,   бобовых,   многолетних   травах.   Показано,   что нитраты исчезают в фазе цветения, но их многого в период вегетативного роста, который и должен быть использован для оценки.  Работа № 10. Определение зольности листьев, хвои, почек и коры древесных растений как индикационного признака загрязнения воздушной среды тяжелыми металлами. Методические рекомендации к работе. Исследования,   проведенные   на   древесных   растениях,   показали,   что тяжелые металлы и другие элементы накапливаются в органах растений и по их   процентному   содержанию   можно   определить   степень   загрязнения окружающей территории. При достаточном сборе анализируемого материала (не   менее   10­15   образцов   одной   древесной   породы   в   одном   месте)   и статистической обработке можно построить карту загрязнений территорий.При   этом   очень   важным   является   выбор   растений   для   индикации.   Эти растения должны быть достаточно устойчивыми к заг8рязнениям атмосферы, способными   накапливать   их   в   своих   органах,   быть   широко распространенными.   Например,   тополь,   береза,   хвойные   ит.д.   Зольность листьев   и   коры   определяют   их   сухим   сжиганием,   а   затем   отделением   то зольного остатка, в котором содержатся тяжелые металлы, кремнекислоты и песка. Оборудование, реактивы, материалы. 1) аналитические весы, 2)разновесы, 3) муфельная печь, 4)тигельные щипцы, 5)  Электроплитка, 6)  чашки  для  выпаривания, 7)  препаровальные  иглы, 8) эксикаторы, 9) спирт, 10) дистиллированная вода, 11) хлорид кальция, 12) соляная кислота. Ход работы. Листья, хвоя или кора древесных биоиндикаторов собирают за 7 – 10 дней до занятия в различных местах населенного пункта с целью охватить различные экологические   условия,   высушивают   до   воздушно   –   сухого   состояния, измельчают. Образцы коры и листьев по 5 – 10 г взвешивают и озоляют сухим методом в муфельной печи. Затем сухие образцы сжигают, золу охлаждают и взвешивают, вычисляя процент золы с песком и кремниевой кислотой. Чтобы определить   вес  чистой  золы,  в  тигель   прибавляют  1  мл  дистиллированной воды и 2 мл раствора соляной кислоты, перемешивают, выпаривают досуха на воздушной   бане   и   подсушивают   при   температуре   120   –   1300с   для обезвоживания   кремниевой   кислоты.   К   сухому   остатку   добавляют   2   мл раствора соляной кислоты, 3 мл воды, перемешивают, нагревают и фильтруют горячим   через   беззольный   фильтр   средней   плотности   диаметром   7   см   в коническую колбу на 100­200 мл или в стакан такой же емкости, промывая чашку и фильтр горячей водой несколько раз, давая каждый раз раствору полностью стечь. Фильтр, на котором находится песок и кремниевая кислота высушивают,   прокаливают,   охлаждают   и   взвешивают.   Разницу   между полученной массой и массой пустой чашки дает массу песка и кремниевой кислоты. Из полученных данных вычисляем содержание золы по формуле: Где:   X – содержание золы (%), X=100(A­B)/N,A – масса кислоты с золой и кремневой кислотой (г), B – масса кремниевой кислоты и песка, N – масса сухой навески. Результаты заносим в таблицу: Орган – кора. Место взятия образца Пустой чашки Сухой навески   с чашкой Масса, г Чашки с золой Золы Кремниевой кислоты   песка и Процент золы Работа № 11. Определение влажности листьев и их тургорного состояния как индикаторных признаков в условиях уличных посадок. Методические рекомендации к работе. Водный   режим   растений   –   это   один   из   показателей   состояния воздушной и почвенной среды. Известно, что в центре населенных пунктов создаются   особые   участки,   которые   называют   «островами   тепла»,   где температура   воздуха   на   несколько   градусов   выше   окраин.   На   улицах, окаймленных высокими домами, с низкой влажностью почв ввиду стекания выпадающих   осадков   по   асфальту   или   утрамбованному   почвогрунту, создаются   условия   для   недостаточного   увлажнения     корневых   систем древесных растений. Поступившая из корневых систем влага быстро испаряется древесными растениями   с   поверхности   листьев   в   условиях   повышенных   температур   и низкой влажности, беспрерывно поступающего потока воздуха вместе с пылью от проходящего транспорта. В связи с этим листья теряют тургор и обвисают, изменяют   свою   форму   из   –   за   аномалий   роста,   в   них   наблюдается обезвоживание клеток. Оборудование. 1) секатор, 2) весы с разновесами, 3) сушильный шкаф, 4) полиэтиленовые и бумажные пакеты.Ход работы. 1.   Обследуются   деревья   на   улице   в   жаркий   сухой   день.   У   растений­ индикаторов (липа, каштан, клен) визуально учитываются изменения листьев: потеря   тургора,   обвисание,   изменение     направления   роста   у   какой   ­   либо части листа).  Одновременно на высоте 4­5 метров от основания дерева срезают 30 – 5­ листьев одной породы, растущей в разных экологических условиях, которые помещаются в полиэтиленовые пакеты. 2. Листья высушивает лаборант к следующему занятию при температуре + 1050С. Материал быстро переносят в эксикатор, на дне которого находится хлорид   кальция.  Затем  листья  взвешивают   в  пакете,  освобождают   пакет  и взвешивают его. Вычисляют влажность по формуле: где: Х – влажность (%), А – масса испарившейся влаги, В – масса сухих листьев. Х=100а/в, Схема записи: Место взятия образца Масса   пакета   с сырыми листьями Масса   пакета   с сухими листьями Масса пустого пакета Влажность листьев Работа № 12. Обследование состояния придорожных посадок на центральных улицах населенного пункта. Методические рекомендации к работе. Данную  работу  лучше   проводить  в  самом  начале  осени,  когда  четко видны все повреждения листьев на определенном участке улицы. Это дает информацию   о  состоянии  древесных  растений  в конце  вегетации  в  разных условиях.   В   качестве   сравнения   очень   удобно   взять   дворовые   посадки, окруженные плотными застройками, а также парковую зону.  Оборудование. 1)   секатор   садовый   со   штангой   для   подъема   его   в   крону   деревьев,   20бумажные пакеты большого размера, 3) морилка для сбора насекомых. Ход работы. Проводят   сбор   показателей   по   следующим   параметрам:   1)   направление улицы по сторонам света и увязка его с розой ветров, 2) определение стороны улицы   (солнечная,   теневая),   3)   ширина   улицы,   4)   тип   транспорта (одновременно   можно   подсчитать   загруженность   автотранспортом),   5) наличие высоких домов   с обеих сторон улицы, 6) наличие продувов между домами, 7) усиленный продув на перекрестках расширенных улиц, 8) наличие автостоянок, 9) близость зеленых насаждений к дороге, 10) вид насаждения (парк, сквер и т.д.), 11) наиболее устойчивые и неустойчивые виды древесных пород. Работа № 13. Исследование состояния древесных растений по накоплению в них серы. Методические рекомендации к работе. Сернистый газ выделяется в атмосферу при сгорании различных видов топлива   (угля,   бензина,   газа   и   т.д.)   за   счет   разложения   содержащих   серу белков, а также сильным источником сернистого газа является автотранспорт. Некоторые   растения   в   своих   органах   накапливают   сернистый   газ, поглощая   его   из   воздуха   (аккумулятивный   эффект).   Проникновение   газа может происходить путем активного поглощения через устьица и покровные ткани   или   путем   диффузии.   Попавший   в   растение   сернистый   газ   может включаться в метаболизм (образование серосодержащих белков), избыточное его количество приводит к накоплению сульфатов.   Наибольшее количество серы   накапливается   в   верхней   трети   листа.   Эту   часть   листа   и   следует использовать для анализа. Данная работа проводится за 2 часа в два этапа: 1) озоление, 2) определение серы. Оборудование, реактивы и материалы. Для озоления:  1) ступка с пестиком, 2) весы, 3) стаканы по 100 мл, 4) водяная баня, 5) чашки для выпаривания или стаканы по 800­1000 мл, 6) бюретки, 7) колбы по 50 мл, 7)   раствор   индикатора   (индигокармин),   9)   0,1   н   раствор   марганцовки,   10) дистиллированная   вода,   10)   перемолотые   листья   древесных   растений   изразных экологических условий. Для определения серы:  1)пипетка   50   мл,   2)     стаканы   на   100­200   мл,   3)   стеклянные   палочки,   4) воронки,   5)   фильтры,   6)   черная   бумага,   7)колбы   по   100­200   мл,   8)   тигли фарфоровые, 9) 5% раствор хлорида бария, 10% раствор серной кислоты. Ход работы. Навеску   из   5­10   г   растительного   материала   озоляем   методом   сухого озоления.   Процесс   озоления   лучше   проводить   мокрым   способом,   чтобы исключить   потерю   летучих   соединений   серы.   Сульфаты   определяем   в растворе золы, лишенной кремниевой кислоты. 50 мл фильтрата нагревают до кипения в стаканчике и приливают 10 мл 55 горячего раствора хлорида бария для осаждения сульфат­ионов. Чтобы кристаллы сульфата бария получились более   крупные,   для   этого   раствор   помешиваем   стеклянной   палочкой   с резиновым наконечником и после осаждения соли на сутки при комнатной температуре или на 12 часов в более теплое место. Фильтруем через фильтр, предварительно   смоченный   соляной   кислотой.   Когда   большая   часть фильтрата перенесена на фильтр, стенки стакана тщательно обмываем водой, подкисленной   соляной   кислотой,   потирая   их   стеклянной   палочкой   и резиновым   наконечником,   чтобы   вся   содержащаяся   сера   оказалась   на фильтре.   Осадок промываем до тех пор, пока промывная жидкость уже не будет давать реакции на барий с серной кислотой. Воронку с фильтром, закрыв сверху бумагой, помещаем в сушильный шкаф или   просушиваем   при   комнатной   температуре.   Затем   фильтр   с   осадком помещаем в доведенный до постоянного веса тигль, озоляем и прокаливаем при   температуре   не   выше   7000  С,   так   как   при   8000С   сульфат   бария разлагается. При охлаждении в эксикаторе тигель с осадком взвешиваем на аналитических весах. Повторное прокаливание производим до установления постоянной массы. Расчет ведем по формуле: % (сульфатов) = Ах0,4115х100/Р, где: А – масса сульфата бария, 0,4115 – граммы сульфата в 1г сульфата бария. Р ­ навеска сухого материала. Если результат выражают в виде простой серы, то умножаем на 0,1373, если в виде оксида серы, то умножаем на 0,1430. Работа № 14. Определение площади листьев у древесных растений в загрязненной и чистой зоне.Методические рекомендации к работе. Все   органы   растений   реагируют   на   загрязнения   среды.   Растения подвержены изменению размеров своих листьев и диапазон их нормы реакции очень широк. Так размер листьев могут сильно увеличиваться после обрезки деревьев,   т.к.   приток   органических   веществ   распределяется   только   на оставшиеся части растения и стимулирует пробуждение спящих почек. Размер листьев может сильно уменьшиться в результате длительной весенней засухи. В связи с этим при биоиндикации такие варианты размеров надо исключать и при взятии образцов надо использовать большую выборку из 50 – 60 образцов. Оборудование, материалы. 1)   писчая   бумага,   2)   ножницы,   3)   линейка,   4)   весы,   5)   листья   различных деревьев. Ход работы. Во   время   летней   экскурсии   надо   собрать   по   20­25   листьев   разных древесных пород и засушить их и использовать для проведения исследования в зимнее время. На бумаге в клеточку вокруг листьев очерчиваем квадрат, равный длине и ширине листа, а затем аккуратно обрисовываем его контур. Вычисляем   площадь   квадрата   бумаги,   вырезаем   и   взвешиваем   его,   затем вырезаем   контур   листа   и   также   взвешиваем.   Из   полученных   данных вычисляем переводной коэффициент из формул 1 и 2. К= Sл/Sкв   (1) Sл=Рл х Sкв / Ркв  (2) Где: К – переводной коэффициент,  S – площадь листа (л) или квадрата бумаги (кв) Р – масса квадрата бумаги или листа. Вычисление   коэффициента   производится   на   основе   измерения   7­8   листьев Таким   же   расчетом   он   устанавливается   для   каждого   вила   растения.     Для березы он примерно составляет 0,64, для яблони – 0,71 – 0,72, для тополя – 0,60­0,66. Затем   измеряем   длину   А   и   ширину   В   каждого   листа   и   умножаем   на ререводной коэффициент К: S=АхВхКПолучаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы   в   разных   экологических   условиях.   Для   каждого   ряда   вычисляем среднеарифметические величины, сравниваем их между собой. В   случае   большой   выборки   строим   вариационные   кривые   встречаемости листьев определенной площади в разных условиях среды. Построение вариационной кривой. При этом все ряды по площади разбиваем на классы от самого маленького листа   до   самого   большого   с   одинаковым   шагом   между   классами. Соответственно по каждому классу производим определение встречаемости. Кривые сравниваем, делаем выводы относительно различий и изменчивости листьев в зависимости от экологических условий. Устанавливаем разницу в диапазоне изменчивости для маленьких и больших листьев. Работа № 15. Определение загрязнения окружающей среды пылью по ее накоплению на листовых пластинках растений. Методические рекомендации к работе. Пыль   –   мощный   загрязнитель   воздуха.   Все   частички,   составляющие пыль, оседают на листьях, вдыхаются человеком. Вызывая нарушение работы дыхательных   путей,   силикозы,   провоцируя   кашель   и   слезоточение. Наибольшее задержание пыли отмечается у различных видов тополей. Они являются наиболее устойчивыми к разным типам воздушных загрязнений. Оборудование, материалы. 1) весы, 2) термостат, 3) калька, 4)вата, 5) пинцеты, 6) фильтровальная бумага,   7)   линейки,   8)   карта   части   населенного   пункта,   9)   садовый секатор, 10) микроскоп.Ход работы. Листья одного вида тополя распространенного в вашем населенном пункте, отбираем заранее на местах, отмеченных по карте с высоты 1,5 ­ 3 метров в 10 – 15 кратной повторности. Для этого используем садовый секатор на сборной штанге. Одновременно отбираем листья тополей, произрастающих в чистой зоне   (контроль).   Листья   помещаем   в   пакеты   из   кальки   и   осторожно доставляем в лабораторию, избегая стряхивания пыли. Определение количества пыли. 1 вариант.  Фильтровальную бумагу смачиваем водой до стекания. На нее помещаем   лист   своей   верхней   ,   а   затем   нижней   стороной   и   прикрывают листом   кальки   или   пленкой.   На   фильтре   получается   отпечаток,   который оценивают   визуально   по   степени   загрязнения   в   %.   Для   этих   целей   можно использовать и скотч, который прикладывают на лист растения, снимают и приклеивают к листу белой бумаги.  2   вариант.  Пыль   смывают   с   30­50   листьев   кисточкой   в   предварительно взвешенную   испарительную   чашу,   воду   упаривают,   чашку   с   пылью высушивают   до   постоянной   массы,   а   затем   взвешивают.   Количество   пыли рассчитывают в мг на см2 листа. Полученные данные заносим в таблицу. Место взятия пробы Площадь листьев тополя Количество пыли Мг/см2 %   от контрол я Определение токсичности пыли. Сухую пыль растирают стеклянной палочкой в чашке из расчета 1г пыли в 25 см3 воды, фильтруют, оценивают токсичность по реакции с простейшими. Построение карты загрязнения пылью определенной территории. Полученные данные по запыленности листьев в разных экологическихусловиях   выписывают   на   доску,   сравнивают   с   контролем   (принимается   за 100%).   Берут   примерную   карту   района   и   наносят   данные   по   загрязнению листьев, сходные по степени загрязнения участки соединяются изолиниями. Раскрашивают   разными   карандашами:   красный   –   зона   наибольшего загрязнения, оранжевый – сильного, розовый – среднего, слабо – розовый – слабого и зеленый – чистая зона. Работа № 16. Определение состояния окружающей среды в прошлые годы по радиальному приросту древесных растений. Методические рекомендации к работе. Радиальный   прирост   древесных   растений   хорошо   отражает   факторы среды. По спилу можно проследить все серьезные экологические изменения в течение   жизни   дерева.     При   изучении   прироста   одной   и   той   же   породы деревьев   в   одинаковых   условиях   климата   и   почв   при   достаточной повторности (не менее 25 деревьев) этот показатель может быть достаточно четким индикационным признаком состояния среды в прошлые годы. Годичные   кольца   нарастают   каждый   вегетационный   период   в   результате работы камбия и состоит из ранней древесины (более светлой, откладывается в  первую половину вегетации) и поздней (более  темная, откладывается  во вторую   половину   вегетации).   В   ранней   древесине   больше   водопроводящих элементов,   в   поздней   ­   механических.   Годичные   кольца   хорошо   видны   у хвойных   и   лиственных   кольцесосудистых   пород   (дуб,   ясень).   У рассеяннососудистых   (береза,   осина)   они   плохо   видны.   Откладывание различных   годичных   колец   древесины   характерно   для   зон   с   хорошо выраженными сезонами года.  При   изучении   прироста   по   годам   могут   наблюдаться   следующие   явления: уменьшение или увеличение ширины годичных колец, их выпадение (полное или   частичное),   неравномерное   отложение   древесины   по   сторонам   света   в сторону более благоприятных условий). Оборудование и материалы. 1)   скальпель,   2)   измерительная   лупа   с   ценой   деления   0,1   мм,   30 миллиметровка,   4)   круглые   силы   хвойных,   или   кольцесосудистых   пород   с корой,   взятые   из   нижней   части   стволов   деревьев   в   разных   условиях произрастания.   Предварительно   на   них   помечают   стороны   света,   а   также расположение   относительно   сторон   дерева   автодороги,   лесного   массива,оврага, балки, хозобъекта и т.д. Ход работы. На   круговых   спилах   зачищают   древесину   в   виде   бороздок   по направлению от края к центру. Подсчитывают возраст дерева по годичным кольцам.  Измеряют ширину годичных колец, пользуясь измерительной лупой. Следует   отметить,   что   в   северных   условиях   и   средней   полосе   годичные кольца обычно шире с южной стороны, чем с северной, в южных засушливых районах  ­  наоборот.  Но   если,  например,  с  южной   стороны   дерева   недавно проложена автодорога, то это может отразиться уже на приросте следующего года, что сразу будет видно на спиле.  Строят графики роста дерева в толщину по годам в зависимости от сторон   света   и   экологических   условий:   выдвигаются   различные   гипотезы изменчивости роста дерева по годам. График строят следующим образом. По горизонтали размещают хронологическую шкалу – последовательный ряд лет, составляющий возраст дерева. По вертикали откладывают ширину годичных колец в мм. Полученная кривая отражает изменения годичного прироста по конкретным   годам   и   выявляют   аномалии   этого   процесса,   обусловленные экологическими факторами (выяснить какими?) Работа № 17. Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных. Методические рекомендации к работе. Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками  неблагополучного состояния окружающей среды к них могут быть проявление разного рода хлорозов и некрозов, уменьшение  размеров ряда органов (длины хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, сокращение величины и числа   заложенных   почек)   Последнее   является   предпосылкой   уменьшения ветвления. Ввиду меньшего роста побегов и хвои в длину в загрязненной зоне наблюдается сближенность расстояния между хвоинками (их больше на 10 см побега, чем в чистой зоне). Наблюдается утолщение самой хвои, уменьшается продолжительность ее жизни (1­3 года в загрязненной зоне и 6­7 лет в чистой зоне). Влияние загрязнений может проявиться в потере всхожести семян. Все эти   признаки   не   специфичны,   однако   в   совокупности   дают   довольно объективную     картину.   Хвойные   удобны   тем,   что   могут   служитьбиоиндикаторами круглогодично.  Оборудование и материалы. 1)   весы   технохимические,   2)   разновесы,   3)   линейки,   4)   измерительные   и простые лупы с увеличением в 4­10 раз, 5) миллиметровка, 6) термостат, 7) ветви одного вида хвойных. Ход работы. За   неделю   до   занятия   срезать   ветви   условно   одновозрастных   хвойных деревьев.   1. Изучение хвои. А. Хвою осматривают при помощи лупы, выявляют и зарисовывают хлорозы, некрозы кончиков хвоинок и всей поверхности, их процент и характер (точки, крапчатость,   пятнистость,   мозаичность).   Чаще   всего   повреждаются   самые чувствительные  молодые иглы. Цвет повреждений может быть самым разным красновато­бурым,   желто­коричневым,   буровато­сизым   и   эти   оттенки являются информативными качественными признаками. Б.   Измеряют   длину   хвои   на   побеге   прошлого   ода,   а   также   ее   ширину   (в середине     хвоинки)   при   помощи   измерительной   лупы.   Предварительно используя миллиметровку, устанавливают цену деления лупы. Повторность 10­20­кратная, так как биометрические признаки довольно изменчивы.  В. Устанавливают продолжительность жизни хвои путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам.  Г.   Вычисляют   массу   1000   штук     сухих   хвоинок.   Для   этого   используем термостат и весы. Д.   Сближенность   хвоинок.   В   результате   ухудшения   роста   побега     пучки хвоинок долее сближены и на 10 см побега их больше, чем в чистой зоне. Отмеряют 10 см побега прошлого года и подсчитывают число хвоинок. Если побег меньше 10 см, подсчет ведется по существующей длине и переводится на 10 см. Во всех случаях  измерений выводим среднее значение.  Схема записи результатов измерений хвои. Место взятия образц а Длина , мм Ширина , мм Продолжительност и жизни, лет Число хвоино к на 10 см Вес 100 0 шт, Некрозы % характе рпобега, шт. г 2. Изучение побегов. А. Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году. Б. Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего). В. В местах мутовок подсчитывают ветвление, выводится среднее.  Г. На побегах устанавливают наличие некрозов (точечное или другой формы отмирание коры). 3. Изучение почек. А. Подсчитывают число сформировавшихся почек, вычисляют среднее. Б. Измеряют длину и толщину почек измерительной лупой. Схема записи результатов измерений побегов и почек. Место взятия Ветвление, шт. Число, шт. Длина осевых побегов Побеги Толщина осевых побегов Почки Длина, мм Толщина, мм Примечание:  Для   построения   карты   состояния   среды   на   определенной территории по реакциям хвойных все биометрические показатели выражаются в баллах (самый высокий балл – 5 – в чистой зоне) и наносится на карту. Затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения. Работа № 18. Исследование загрязнения воздуха транспортом. Методические рекомендации к работе. Транспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота (II) NO и (IV) NO2, угарный газ (СО2), углеводороды – СxHy, сажа – продукты неполного сгорания топлива, сернистый газ (SO2), тяжелые металлы. Каждый автомобиль   выделяет   до   4   кг   этих   веществ   за   сутки.   За   100   км   пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь. Уровень   загрязнения   воздуха   зависит   от   ряда   причин.   Так,   дизельные двигатели расходуют на 25 % меньше топлива, чем бензиновые; в дизельномтопливе   нет   соединений   свинца;   при   их   работе   выделяется   многократно меньше   угарного   газа,   но   больше   сажи   и   соединений   серы.   Чем   больше расходуется   топлива   на   единицу   пробега,   тем   выше   загрязнение:   тяжелые грузовики расходуют его в несколько раз больше, чем легковые автомобили. Состав выхлопных газов зависит также и от того, насколько отрегулирован двигатель. Ход работы. 1. Недалеко   от   школы   выберите   две   или   три   улицы   с   разной интенсивностью автомобильного движения. 2. На   каждой   из   них   определите   участок   дороги,   протяженностью примерно в 100 м. 3. Подсчитайте число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 минут. Умножив полученное число на 4, вы узнаете их численность за час (N). 4. Рассчитайте общий путь (S), пройденный всеми машинами за 1 час: S = N Ч 100 м. 5. Рассчитайте   количество   топлива,   сжигаемое   двигателями   автомашин (R): R = S Ч K, где К – расход топлива на 1 км пути в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных – 0,4 л. 6. Рассчитайте количество выделившихся вредных веществ на выбранном вами участке дороги по бензину. Для этого воспользуйтесь такими данными: при   сгорании   топлива,   необходимого   для   пробега   1   км,   выделяется   0,6   л угарного   газа,   0,1   л   углеводородов,   0,04   л   диоксида   азота.   При   сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 (!) раза меньше. Примерный расчет количества вредных выбросов Допустим, что за 15 минут вами отмечено 20 единиц автотранспорта  с бензиновыми двигателями. Тогда за 1 ч пройдет 80 единиц автотранспорта. Общий путь, пройденный всеми автомобилями: S = 80 Ч 100 м = 8000 м (8 км). Количество топлива, сжигаемое всеми автомобилями, – 0,1 л/км Ч 8 км = 0,8   л.   Рассчитаем   суммарное   количество   газообразных   вредных   выбросов, выделяемых при сжигании 0,8 л топлива (0,6 + 0,1 + 0,04) = 0,59 л. Наличие свинца, поступающего в окружающую среду из автомобильного топлива,   можно   определить,   проведя   исследование   растений,   растущих поблизости от дорог. Ход  работы.1. Соберите по 100 г растительных проб одного вида растений на разной удаленности от оживленной автомагистрали, например: у самой дороги; на расстоянии 10, 25, 50, 100 м от дороги. 2. Измельчите   растения   и   добавьте   к   каждой   пробе   по   50   мл   смеси этилового   спирта   и   воды   (то   есть   водки).   Тщательно   перемешайте,   чтобы соединения   свинца   (а   это   главным   образом   –   бромид   свинца)   перешли   в раствор. 3. Отфильтруйте. 4. Упарьте экстракт до 10 мл. 5. Добавляйте   его   по   каплям   в   свежеприготовленный   5%­ный   раствор сульфида   натрия.   Черный   осадок   сульфида   свинца   укажет   на   наличие   в экстракте ионов свинца, а концентрация осадка – на его количество. Обычно она закономерно уменьшается в зависимости от расстояния до дороги, а на расстоянии 100 м свинец практически не обнаруживается. Проверьте! 6. Как   вы   считаете,   следует   ли   употреблять   в   пищу   зеленые   растения (петрушку,   укроп,   лук),   выращенные   на   открытом   балконе?   Можно   ли использовать   в   пищу   грибы   и   ягоды,   собранные   непосредственно   возле автомагистрали?