Муниципальное общеобразовательное учреждение г. Мурманска  «Гимназия № 5»

Программа элективного курса «Жизнь растений»

Автор: Чулей В.М.

учитель биологии МБОУ г Мурманска «Гимназия №5»

Пояснительная записка

Предлагаемая программа предназначена для преподавания элективного курса «Жизнь растений», учащимся  10 классов, интересующимся жизнью растений, и желающим расширить свои знания о растительном мире.

Программа элективного курса ориентирована на знания, полученные на уроках биологии, химии, географии, физики, которая позволяет расширить знания учащихся в области ботаники.  Необходимость данного курса вызвана тем, что в школьном курсе ботаники (1 час в неделю),из-за недостатка времени  учащиеся не получают полного  материала о жизни растений,  теоретический материал не всегда удаётся проиллюстрировать  практическими и лабораторными работами, а также не уделяется внимания знакомству с редкими и необычными растениями. В программе рассматриваются современные представления о сущности обмена веществ, энергии, роста и развития растений, их адаптации к факторам внешней среды.

Актуальность курса связана с необходимостью воспитания у учащихся осознанного понимания своей ответственности за сохранение природных экосистем нашей страны, повышения их продуктивности. Исходя из первостепенного значения растения в любой экосистеме, становится очевидным необходимость понимания того, как растение живет, адаптируется к факторам среды, от чего зависит его продуктивность и что необходимо предпринимать для сохранения и преумножения растительных ресурсов в экосистемах любого масштаба.

 Курс рассчитан на 17учебных часа, из них аудиторных занятий - 11 часов, внеаудиторных 6 часов, в том числе практических – 8 часов.  

Практические занятия представляют собой исследование конкретных объектов, иллюстрирующих изучаемый теоретический материал. В ходе выполнения, отдельных практических работ, обучающиеся сами готовят материал для изучения: приготавливают препараты различных растений, изучают их с использованием микроскопа, ставят различные опыты.  Предусмотрена полевая практика. В приложении размещены методики для проведения экспериментальной  работы.

Значительная часть занятий проводится в форме коллективной работы, что способствует развитию коммуникативных умений. При необходимости проводятся индивидуальные занятия, способствующие развитию личностных, регулятивных УУД. Это имеет большое значение при подготовке к экологическим, биологическим и другим конференциям и олимпиадам, а также для совершенствования знаний и, и вконечном итоге, в выборе профессии.

Цель курса -  формирование знаний о функциях растительного организма, взаимной связи функций и их зависимости от внешних и внутренних факторов. Развитие умений исследовать изучаемые функции у разных растительных организмов. Знать- основы экологии, фитоценологии растений.

Задачи

Образовательные:

-   знать  основы физиологии растений;

-   уметь выбирать и использовать конкретные методы и методики при проведении практических занятий.

Развивающие:

-   развивать способности аналитически мыслить, сравнивать, обобщать изучаемый материал и научную литературу;

-   развивать умения готовить препараты, ставить эксперименты с растениями, вести наблюдения;

-   сформировать интерес к изучению объектов и явлений природы и развитие навыков самостоятельной исследовательской деятельности;

Воспитательные:

-   сформировать навыки бережного отношения к природе;

-   практическое участие обучающихся в природоохранных мероприятиях и исследовательской работе по изучению флоры Мурманской области.

При изучении курса используются активные формы и методы обучения: информационнопоисковые, практико-ориентированные, проблемно - поисковые и другие.  По завершению курса учащиеся защищают проекты. Одним из наиболее широко применяемых методов при изучении курса является беседа, она позволяет учителю при изложении нового материала опираться на жизненный опыт учеников. Занятия имеют три части: лекционную, практическую и экскурсионную. Важной составляющей каждого урока является творческая самостоятельная (индивидуальная и коллективная) работа учащихся. Основной тип занятий - комбинированный. Основная цель практического раздела программы - формирование у учащихся умений, связанных с использованием полученных знаний, закрепление и совершенствование практических навыков по выполнению заданий и постановке опытов. Выполнение практических работ способствует быстрой мобилизации и переключению внимания на осмысление материала изучаемой темы. Кроме того, такая деятельность ведет к закреплению знаний и служит регулярным индикатором успешности образовательного процесса.

Требования к уровню знаний и умений, полученных в результате обучения  По завершению курса учащиеся должны знать:

-   основы экологии, фитоценологии растений;

-   редкие и исчезающие виды растений, подлежащие охране и занесённые в «Красную книгу». должны уметь:

-   самостоятельно работать с ботанической литературой, анализировать, обобщать  и результаты использовать для решения практических задач;

-   проводить наблюдения и эксперименты с использованием растений;

-   представлять результаты наблюдений и экспериментов в виде наглядных таблиц, схем и делать выводы на основе полученных результатов;

-использовать полученные знания и навыки в практической деятельности.

Методическое и техническое обеспечение курса:  

   Таблицы, гербарии, схемы, фотоматериалы;

   Материалы и оборудование для проведения лабораторных занятий  Компьютерное сопровождение программы

Тематическое планирование

Содержание.

 Учебно-тематическое планирование

 Учебно-методический комплекс  для учителя

1.Демьянков Е.Н.Биология. Мир растений.-М:ВЛАДОС,2007.

2.Агафонова И.Б., Сивоглазов В.И.Биология растений, грибов, лишайников 1011 классы.- М: ООО «Дрофа»,2007.

3.   Березина С.Н. .Ботаника. - М: ВАКО, 2012-112с.-(КИМы)

4.   Бабенко В.Г, Зайцева Е.Ю.,  Пахневич А.В., Савинов И.А. Биология: материалы к урокам-экскурсиям. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.-288 с. 

5.Бондарук, М.М., Ковылина,Н.В. Биология. Дополнительные материалы к урокам по биологии и экологии. – Волгоград: Учитель, 2007.— 127 с.  6.  Генкель П.А. Ботаника. Пособие для учителей. Из-во: «Просвещение»

Москва, 1964.- 695с

7.  Генкель П.А. Физиология растений. Москва «Просвещение», 1975. -335с 8. Генкель П.А. Физиология растений: Учебное пособие по факультативному курсу для IХ класса. Москва «Просвещение», 1985.-175с

9.        Исаин В.Н. Ботаника. Краткий курс. Гос. изд-во с/х литературы: М. – 1955. 321с

10.   Хржановский В.Г., Пономаренко С.Ф. Практикум по курсу общей ботаники.

М.; ВО «Агропромиздат», 1989. - 416с

11.   Яковлев Г.П., Аверьянов Л.В. Ботаника для учителя. Ч.1, 2. М.: _А.Н

Просвещение, 1997

12. Якушкина Н.И. Физиология растений. М.: «Просвещение» 1993. – 351с 13.Учебное электронное пособие Лабораторный практикум Биология 6-11 класс. Республиканский мультимедиа центр. 2004 14. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии Кирилла и Мефодия

15. Федорова А.И., Никольская А.Н.. Практикум по экологии и охране окружающей среды : Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М. : Владос, 2001. – 288 с. 

Учебно-методический комплекс для учащихся

1.Демьянков Е.Н.Биология. Мир растений.-М:ВЛАДОС,2007.

2.Агафонова И.Б., Сивоглазов В.И.Биология растений, грибов, лишайников 10-   11 классы.- М: ООО «Дрофа»,2007.

3.Березина С.Н. .Ботаника. - М: ВАКО, 2012-112с.-(КИМы)

4.   Гаев, Л.Я., Самарина, B.C. Наши следы в природе. – М.: Недра, 1999.-98 с. 

5.   Генкель П.А. Физиология растений: Учебное пособие по факультативному курсу для IХ класса. Москва «Просвещение», 1985.-175с

6.   Захаров А.С., Горелов М.С..  «Зеленая книга» Поволжья: сб./сост. - Самара:

Самарское кн. изд-во, 1995. - 225 с.

7.   Новиков Ю.В.  «Экология, окружающая среда и человек» М.: ЮНИТИ, 1998 8. Красная книга Самарской области. Растения. Том 1, Изд-во: Самарский научный центр РАН, 2007

9.        Харитонов Н.П. Исследуем природу. Учебно-методическое пособие по организации исследовательской деятельности школьников в полевой биологии.

Изд-во: МИОО, 2008. -187с

10.    Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии Кирилла и Мефодия.

11.    15. Федорова А.И., Никольская А.Н.. Практикум по экологии и охране окружающей среды : Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М. : Владос, 2001. – 288 с. 

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .

 Анализ рудеральной растительности  в г. Мурманске

ЗАДАНИЕ: Заложите пробные площадки размером 2×2 м, оцените рудеральное многообразие на данных местообитаниях (по шкале Друде). Занесите данные в таблицы. Зарисуйте обнаруженные виды. Проанализируйте защитные приспособления рудеральных растений.

Основные понятия:

Рудеральные растения, РУДЕРАЛЫ – (от лат. rudus: щебень мусор): растения, произрастающие на вторичных местообитаниях. Как правило, имеют защитные приспособления (шипы, жгучие волоски, ядовитые вещества). Рудеральные растения относят к синантропным организмам (= связанные с человеком), как правило, нитрофилы (любят большое содержание нитратов в почве). Рудеральные экотопы - сообщества нарушенных и созданных человеком местообитаний: пустырей, вытаптываемых площадок, перемещённых почв, залежей, отвалов, вырубок, некоторых естественных экотопов: речных наносов, осыпей, гарей.

Обилие – это количество особей вида на единице площади или объема. 

Покрытие – процент площади, покрываемой надземными частями растений: истинное = процент площади, занятой основаниями растений; проективное = покрытие верхними частями.

Встречаемость (частота встречаемости, коэффициент встречаемости) = относительное число участков, в которых встречается вид. Если выборка состоит из 100 учетных площадок, а вид отмечен на 43, то и встречаемость равна 43%. При встречаемости 25%, вид встречается в каждой четвертой площадке учета и он случайный. Высокая встречаемость, если вид отмечен более, чем на 50% учетных площадок. 

Внесите в таблицу данные по видовому многообразию по семействам (см. табл. 2). Сделайте выводы, какие семейства доминируют в анализируемых биоценозах.

1.       Анализ видового обилия на склоне: подсчитайте количество рудеральных видов на склоне (кипрей узколистный Chamerion angustifolium, крапива двудомная Urtica dioica, щавель конский Rumex confertus, мать и мачеха Tussilago farfara, хвощ полевой Equisetum arvense, бескильница расставленная Puccinellia distans, пастушья сумка, звездчатка средняя, купырь лесной, крестовник обыкновенный, борщевик Сосновского, бодяк полевой, тысячелистник обыкновенный, одуванчик лекарственный, лютик ползучий, пырей ползучий, купырь лесной, ромашка пахучая, подорожник средний, вейник наземный, манжетка обыкновенная, погремок малый, кульбаба шершавая, клевер ползучий, мышиный горошек и др.). 

2.       Анализ видового обилия пустырей.

3.       Анализ видового обилия дворовой территории.

4.       Анализ растительности возле дороги.

Зарисуйте обнаруженные виды. Оцените обилие каждого вида по шкале Друде-Хульта (табл. 1). 

Табл. 1. Шкала обилия Друде-Хульта

ПОЛЕЗНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Табл. 2. (Пример) Распределение видов по семействам

Закономерности распространения видов по экотопам:

- для склонов между жилыми строениями на исследуемой территории  характерно доминирование Мать-имачехи и Крапивы двудомной; - для дворов на исследуемой территории характерно доминирование злака Бескильницы расставленной; - для пустырей на исследуемой территории характерно доминирование злака Бескильницы расставленной; - для придорожной полосы на исследуемой территории характерно доминирование Крапивы двудомной и Бескильницы расставленной. Наибольший показатель обилия у таких видов, как Крапива двудомная, Иван-чай узколистный, Мать-и-мачеха, Бескильница расставленная, Одуванчик лекарственный.

РУДЕРАЛЬНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

                                      ЗЛАКОВЫЕ                                                                                                          

                                      Бескильница расставленная                  Вейник наземный                        Костёр безостый

                                      Луговик дернистый (щучка)        Овсяница луговая                    Пырей ползучий

                                      СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ                                

                                      Ромашка пахучая                         Бодяк полевой                              Одуванчик лекарственный

                                      Крестовник обыкновенный               Кульбаба осенняя                            Мать-и-мачеха

Тысячелистник обыкновенный

БОБОВЫЕ

                                              Клевер луговой                                   Клевер ползучий                                  Мышиный горошек

                                                                                     (розовый)                                                            (белый) 

                                      КРАПИВНЫЕ                                     ГРЕЧИШНЫЕ     

                                        Крапива двудомная Щавель конский              

     Иван-чай узколистный

                                      ЛЮТИКОВЫЕ                                                                  РОЗОЦВЕТНЫЕ                 

                                      Лютик ползучий                           Лютик едкий         Манжетка обыкновенная

                                      ЗОНТИЧНЫЕ                                                     Купырь лесной                

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИКИ  Оценка истинного покрытия  и жизнеспособности древесной растительности в городах

Покрытие – процент площади, покрываемой надземными частями растений. Процент площади, занятой основаниями растений – истинное покрытие, верхними частями – проективное. Проективное покрытие – обязательный показатель при изучении надпочвенного покрова. При изучении древесно-кустарниковых ярусов синонимом проективного покрытия служит сомкнутость – отношение площади проекций крон к площади занимаемого участка; в отличие от проективного покрытия сомкнутость измеряется в долях от единицы. Истинное покрытие для древостоя – сумма площадей поперечного сечения стволов и полнота, определяется расчетным путем по данным перечета древостоя.

ЗАДАНИЕ 1: Заложить учетную площадку 5×5 м. Просчитать количество деревьев, обнаруженных на площадке. Пронумеровать деревья. Произвести замеры окружности ствола у прикорневой зоны для каждого дерева. Рассчитать площадь покрытия древесной растительностью. Занести данные в таблицу.

Расчетный анализ: Формула для расчета длины окружности:

С = 2πR = πD

где: С – длина окружности; R – радиус окружности; D – диаметр.  отсюда можно вычислить радиус ствола дерева: R = С / 2π

Формула для расчета площади круга: S = πR² где: S – площадь круга с радиусом R.

ЗАДАНИЕ 2: Оценка состояния древесной растительности: производится в соответствии с Постановлением Правительства Москвы (от 30.09.2003 г. N 822-ПП) «О Методических рекомендациях по оценке жизнеспособности деревьев и правилам их отбора и назначения к вырубке и пересадке». В соответствии с ним в городских насаждениях принято разделять деревья на 3 группы качественного состояния: 1 - хорошее, 2 - удовлетворительное и 3 - неудовлетворительное.

На основании действующих «Санитарных правил в лесах России» выделяют 6 категорий состояния (жизнеспособности) деревьев: 1 - деревья без признаков ослабления, 2 - ослабленные, 3 - сильно ослабленные, 4 - усыхающие, 5 - сухостой текущего года (усохшие в текущем году), 6 - сухостой прошлых лет.

При оценке состояния деревьев для принятия решения об их дальнейшей судьбе - назначению к вырубке или к пересадке, в перечетной ведомости указывают качественное состояние дерева (от 1 до 3, см. выше) и затем в скобках или в отдельной графе уточняют его характеристику, сообщая о дереве дополнительную информацию и обозначая его принадлежность к одной из 6 категорий состояния (см. выше).

Заполните предлагаемые формы 1-3, пользуясь табличными материалами из Постановления Правительства (см. ниже).

Формы перечета и результатов оценки состояния деревьев Форма 1. Перечетная ведомость деревьев на территории

Если у растений имеются повреждения, внесите данные о них в таблицу:

Форма 2 и 3 предназначены для обобщения данных перечетной ведомости:

Форма 2. Результаты оценки состояния деревьев по данным перечета

Форма 3. Результаты определения целесообразности назначения древесных растений к вырубке или к пересадке по данным оценки их состояния

Таблица 1. Критерии оценки категорий состояния деревьев

*Вырубке подлежат:

- деревья неудовлетворительного состояния, утратившие жизнеспособность, декоративность и другие полезные свойства и относящиеся к категориям 4 - усыхающих, 5 - сухостоя текущего года (усохших в текущем году), 6 - сухостоя прошлых лет, - деревья, которые представляют опасность как аварийные, - деревья, пораженные опасными болезнями и вредителями.

Все категории деревьев определяются по визуальным признакам. Оценку состояния хвойных видов древесных растений (кроме лиственницы) можно проводить круглогодично. Оценку состояния деревьев лиственных видов древесных растений и лиственницы следует проводить в период вегетации после полного завершения распускания листьев (и хвои лиственницы) в сроки, соответствующие фенологии видов рано- и поздно распускающих листву деревьев: например, для тополя, ивы, березы, клена с середины мая, а для липы, дуба поздней формы и ясеня с конца мая - начала июня.

Таблица 2. Показания для назначения к вырубке или для проведения защитных мероприятий деревьев, представляющих опасность для населения и окружающих строений и сооружений

Таблица 3. Повреждаемые части и органы древесных растений, причины, диагностические признаки и последствия повреждений деревьев в городе

Таблица 4. Признаки поражения деревьев болезнями и повреждения вредителями, определяющих целесообразность и нецелесообразность их пересадки и необходимость защитных мероприятий

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .  Определение устойчивости растений  к высоким температурам и кислотности осадков

ЗАДАНИЕ 1: Произвести отбор листьев разных растений (по 5 экземпляра каждого вида) в пакеты. В соответствии с методикой в лаборатории осуществить экспериментальную работу.

Теоретический раздел: Температура - один из основных экологических факторов на Земле. Она меняется в широком диапазоне в зависимости от природных зон и конкретных условий (вулканическая деятельность, горячие источники, выброс тепла энергетическими установками и др.). Разные типы растений поразному относятся к этому фактору. Так, С₄ растения выдерживают более высокие температуры, чем С₃ растения^*. В пределах последней группы также имеются большие различия.

*

С₃ – это большинство растений Земли, осуществляющие С₃ – путь фиксации углекислого газа в процессе фотосинтеза, в результате чего образуются трехуглеродные соединения  (глюкоза и др.). Это преимущественно растения умеренных широт, оптимум температур которых +20+25 градусов, а максимум +35+45.

С₄ – те растения, у которых продуктами фиксации углекислого газа являются четырехуглеродистые органические кислоты и аминокислоты. Это в основном тропические растения (кукуруза, сорго, сахарный тростник, мангровые деревья). Эти растения отличаются очень высокой интенсивностью фотосинтеза, выносят высокие температуры (оптимум их +35+45, максимум +45+60). Приспособлены к жарким условиям, эффективно используют воду, выносят засуху. 

Рекомендации по организации работы: Работа проводится с группой древесных растений различных видов, встречающихся в озеленительных посадках данной местности. Это дает возможность построить ряд древесных видов по степени устойчивости к высоким температурам, выявить наиболее устойчивые из них, что очень важно для создания озеленительных зон предприятий, уличных посадок в районах с жарким летом. В связи с этим студентам дается задание принести по 5-6 свежих листьев от различных древесных пород, обернув концы черешков в мокрую вату, фольгу, а все листья поместив в целлофан. В крайнем случае можно использовать комнатные растения.

Принцип метода предложен Ф.Ф. Мацковым и основан на установлении порога повреждения живых клеток от экстремальных температур. Если подвергнуть листья действию высокой температуры, 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 феофитин (бурого цвета), тогда как неповрежденные клетки останутся зелеными. У растений, имеющих кислый клеточный сок, фе-офитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, т.к. при нарушении полупроницаемое™ тонопласта органические кислоты проникают из клеточного сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла.

Данную работу лучше проводить в первую половину вегетации, когда не наблюдается естественного разрушения хлорофилла у древесных пород.

Оборудование, реактивы, материалы: 1) водяная баня; 2) термометр; 3) пинцет; 4) чашки Петри (5 шт.); 5) стакан с водой; 6) тонкая проволока; 7) карандаш по стеклу; 8) 0,2 н раствор соляной кислоты; 9) свежие листья древесных растений.

В период вынужденного покоя (февраль - апрель) их можно получить путем прогрева веток в теплой воде и дальнейшего распускания листьев в воде комнатной температуры. Можно также использовать набор листьев разных видов комнатных растений.

Ход работы:

ОПЫТ 1. Нагреть водяную баню до 40°С, погрузить в нее пучок из 5 одинаковых листьев исследуемых растений, скрепив черешки проволочкой. Выдержать листья в воде в течение 30 мин, поддерживая температуру на уровне 40°С. Затем взять первую пробу: оторвать по одному листу каждого вида растений 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 50°С и через 10 мин. после этого извлечь из нее еще по одному листу, повторив операцию и перенеся охлажденный в воде лист в новую чашку Петри с HCI. Так постепенно довести температуру до 80°С, беря пробы через каждые 10 мин. при повышении температуры на 10°С.

Через 20 мин. после погружения листа в HCI учесть степень повреждения по количеству бурых пятен. Результаты записать в таблицу, обозначив отсутствие побурения знаком «-», слабое побурение «+», побурение более 50% площади листа «++» и сплошное побурение «+++». Записать результаты по разным древесным растениям в общую таблицу на доске.

Построить ряд термостойкости древесных пород или комнатных растений по степени убывания. Сделать соответствующие выводы.

ОПЫТ 2. Выдержать листья каждого вида (по 4 повторности) в теплой воде 20 минут для набухания. Опустить листья в чашки Петри с соляной кислотой разной концентрации: 1) конц., 2) 50%, 3) 20%, 4) 10%.

Провести анализ полученных результатов.

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .

Определение поражения и омертвления тканей листа при антропогенном загрязнении воздушной среды

Теоретический раздел: Ткани листьев древесных растений, поврежденные в результате антропогенного загрязнения воздушной среды, выбывают из процесса фотосинтеза и перестают выполнять свои основные функции: синтеза органических веществ, выделения кислорода и фитонцидов. Ослаблена и их пылезадерживающая роль, т.к. основная масса пыли оседает на слегка влажной поверхности живого листа.

Функция фотосинтеза в огромной мере зависит от площади листовой поверхности (листового индекса). Визуальные методы оценки площади листьев и процента повреждений листовой ткани имеют очень малую точность, хотя в целом и отражают общую картину повреждений.

Предлагаемые методы оценки дают более точное определение пораженной и мертвой ткани, т. к. желтеющая ткань, определенная визуально как живая, может быть оценена как мертвая диагностическими методами. Для объективной характеристики повреждений требуется сбор большого количества листьев (более 50 с каждой точки), точное взятие проб, характеризующее всю совокупность, выделение частей дерева по степени соприкосновения с загрязнителями (например, крона дерева направлена в сторону дороги или в противоположную сторону: первый ряд, второй, третий и т.д.).

Для учебных целей достаточно 10-20 листьев с полной характеристикой места взятия образца.

Оборудование, реактивы, материалы: А. 1) весы торзионные, 2) линейки, 3) листы кальки.

Б. 1)  чашки Петри; 2) бритвы; 3) препаровальные иглы; 3) 0,2 н раствор соляной кислоты; 4) теплая вода.

Ход работы: 

А. Вычисление процента пораженной ткани листа

Собранные листья расправляют, кладут на квадрат кальки, у которого длина и ширина соответствуют размерам листа. Кальку взвешивают (Р_кв), лист очерчивают, по контурам на кальке вырезают его силуэт. Эту часть кальки также взвешивают (Р_л). Определяют площадь листа (S_л):

Применение кальки обусловленное прозрачностью, что необходимо для дальнейшей

работы. Контуры листа на кальке совмещают с листом и очерчивают все поврежденные участки, вырезают, взвешивают. Вычисляет процент поврежденной ткани:

Б. Диагностика живых и мертвых тканей

Листья выдерживают 20-30 мин в теплой воде (35-37°С) для размягчения ткани, затем помещают на 20 мин в 0,2 н раствор соляной кислоты. Мертвые и поврежденные участки побуреют в результате свободного проникновения кислоты в пораженные клетки и феофитинизации хлорофилла.

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .

 Определение влажности листьев и их тургорного состояния как индикационных признаков в условиях уличных посадок городских экосистем

Теоретический раздел: Водный режим растений - один из информативных неспецифических показателей состояния воздушной и почвенной среды. Известно, что в центральной части любого города создаются зоны, образно называемые «островами тепла», где температура воздуха может быть на 6-8°С выше, чем в открытой местности, а относительная влажность воздуха - ниже. Особенно это относится к центральным улицам городов Центра и Юга России, а также Украины. Однако, в северных и западных городах с большим количеством осадков и влажным воздухом водный режим растений как биоиндикационный признак менее информативен.На улицах, окаймленных высокими домами, с низкой влажностью почв ввиду стекания выпадающих осадков по асфальтовым покрытиям или утрамбованному почвогрунту, создаются условия для недостаточного увлажнения корневых систем древесных растений. Поступившая из корневых систем влага быстро транспирируется древесными растениями и испаряется с поверхности листьев в условиях повышенных температур и низкой влажности, беспрерывно поступающего потока воздуха вместе с пылью от проходящего автотранспорта. В связи с этим листья теряют тургор и обвисают, изменяют свою форму из-за аномалий роста, в них наблюдается обезвоживание клеток и часто-вогнутый плазмолиз.

Оборудование: 1) секатор (нож); 2) весы с разновесами; 3) сушильный шкаф; 4) полиэтиленовые и бумажные пакеты.

Ход работы:

1.         Обследование деревьев на улицах города в жаркий сухой день; у растений-индикаторов учитывается визуально изменение состояния листьев (потеря тургора, обвисание, изменение направления роста у какой-либо части листа).Одновременно на высоте 4-5 м от основания дерева срезают 30-50 листьев одной породы, растущей в разных экологических условиях (улицы, закрытые дворы, загородная территория), которые помещают в полиэтиленовые пакеты.В лаборатории листья быстро перекладывают в бумажные пакеты в трехкратной повторности, подписывают, взвешивают вместе с пакетом.

2.         Листья высушивает при температуре + 105°С до постоянной массы. Материал быстро переносят в эксикатор, на дне которого находится СаС1₂ (очень гигроскопичное вещество). Затем листья взвешивают в пакете, освобождают пакет и взвешивает его. Вычисляют влажность листьев (X) в

процентах:

                                                      где:         а        -         масса        испарившейся        влаги,         в         -        масса        сухих                                                  листьев.

Делают оценку состояния листьев в разных экологических условиях и заключение о состоянии окружающей среды в месте взятия образцов.

ИНСТРУКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ .

Определение состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных

Теоретический раздел: Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды и особенно газового состава атмосферы служат появление 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 (1-3 года в загрязненной зоне и 6-7 лет - в чистой). Влияние загрязнений вызывает также стерильность семян (уменьшение их всхожести). Все эти признаки не специфичны, однако в совокупности дают довольно объективную картину.

Хвойные удобны тем, что могут служить биоиндикаторами круглогодично. В лесоведении давно разработана оценка состояния окружающей среды по комплексу признаков у хвойных, при которой используются не только морфологические показатели, которые весьма изменчивы, но и ряд биохимических изменений.

Использование хвойных дает возможность проводить биоиндикацию на огромных территориях (например, оценивать влияние на окружающую среду таких гигантов сибирской индустрии, как Норильский и Братский комбинаты). Хвойные - основные индикаторы, которые применялись для оценки состояния лесов Европы. Их использование также весьма информативно на малых территориях (например, влияние автодороги на прилегающую зону, если она примыкает к хвойному лесу; состояние окружающей среды в городских экосистемах разного ранга и характера).

Оборудование и материалы: 1) весы; 2) разновесы; 3) линейки; 4) измерительные и простые лупы; 5) миллиметровка; 6) термостат; 7) ветви одного вида хвойных, произрастающего в городских посадках или в зоне влияния предприятий, ТЭС и др.; ветви, взятые в относительно чистой зоне загородных территорий.

Ход  работы: Ветви срезают на высоте 2 м с определенной части кроны, обращенной к зонам с загрязненным воздухом (вблизи автодорог, предприятий, особенно с выбросами в воздух сернистого газа, на который хвойные сильно реагируют). Контролем служат ветви с условно одновозрастных деревьев, собранных в чистой зоне (лесная зона).

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: красновато-бурым, желто-коричневым, буровато-сизым и эти оттенки являются информативными  качественными признаками.

Б. Измеряют длину хвои на побеге прошлого года, а  также ее ширину (в середине хвоинки) при помощи 

измерительной лупы. Предварительно используя миллиметровку, устанавливают цену деления лупы. Повторность 10-20-кратная, так как биометрические признаки довольно изменчивы.

В. Устанавливают продолжительность жизни хвои путем просмотра побегов с хвоей по мутовкам (рис. 15).

Г. Вычисляют массу 1000 штук абсолютно сухих хвоинок. Для этого отсчитывают 2 раза по 500 штук хвоинок, их высушивают в термостате до абсолютно-сухого состояния и взвешивают.

Д. Сближенность хвоинок. В результате ухудшения роста побега в загрязненной зоне пучки хвоинок более 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 выводится среднее.

2. Изучение побегов

A.                   Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году.

Б. Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего).

B.                   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.

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 наносятся на карту, а затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения.

Работа № 13. Определение устойчивости растений к сернистому газу (А), хлору (Б) и аммиаку (В). Выявление биоиндикаторов

А. Определение устойчивости к сернистому газу

Сернистый газ - самый распространенный загрязнитель воздуха. Он выделяется всеми энергетическими установками при сжигании органического топлива. Сернистый газ может также выделяться предприятиями металлургической промышленности (источник -коксующиеся угли), а также рядом химических производств (например, производство серной кислоты). Он образуется при разложении содержащих серу аминокислот, входивших в состав белков древних растений, образовавших залежи угля, нефти, горючих сланцев.

Воздействие сернистого газа на растения приводит к резкому снижению фотосинтеза, повреждению листового аппарата, что выражается в появлении хлорозов, некрозов, резком подавлении роста.

В данной работе ставится задача выяснить сравнительную устойчивость древесных пород к сернистому газу и определить наиболее чувствительные биоиндикаторы. Может ставиться и более сложная задача - расчет ПДК для растений-биоиндикаторов. В литературе есть указания, что сернистый газ повреждает древесные растения уже в концентрации 0,05 мг/м! (Николаевский, 1988).

Для получения сернистого газа используется сульфит (Na^OJ и серная кислота (H^OJ. Реакция идет по следующему уравнению: Na₂SO₃ + H₂SO₄ = SO₂ + Na₂SO₄ + H₂O.

Согласно этому уравнению можно рассчитать навеску соли для получения того или иного количества сернистого газа с учетом объема колбы; однако это более трудная задача, которая может быть решена в ходе дипломных исследований.

Оборудование, реактивы, материалы: 1) колбы конические на 750 мл (камеры); 2) плотные пробки к ним; 3) пластилин; 4) небольшие одинаковые тигли; 5) длинные пробирки, достигающие дна колбы, или стеклянные трубки, у которых изолировано калькой одно отверстие; 6) мерные пробирки; 7) длинные пинцеты; 8) реактивы: Na₂SO₃, H₂SO₄ (конц.); 9) листья древесных или комнатных растений с черешками.

Ход работы: В длинные пробирки насыпают равное количество сульфита. На пробирку надевают колбу донышком вверх так, чтобы пробирка касалась дна. Затем колбу переворачивают и пробирку вынимают. На дне колбы остается небольшая горка сульфита. Рядом с сульфитом на дно осторожно устанавливают длинным пинцетом тигелек с серной кислотой.

Берут пучок листьев (5-7 г) определенной древесной породы, черешки обвязывают ниткой, опускают в колбу таким образом, чтобы листья висели, не соприкасаясь с реактивами. Колбу закрывают пробкой так, чтобы нитка оказалась между пробкой и горлышком колбы. Пробка должна быть изолирована пластилином. Затем резким движением колбы опрокидывают тигелек с серной кислотой на сульфит, отмечая время начала химической реакции. Производят постоянные наблюдения за изменениями листьев растений. Через определенный срок (2-3 часа) растения вынимают и описывают все повреждения (хлорозы, некрозы, изменения растений после помещения их в воду). Устанавливают сравнительную устойчивость растений к сернистому газу, определяют наиболее чувствительные растения, могущие быть биоиндикаторами.

Работа № 21. Загрязнение пищевых продуктов нитратами и их определение в различных овощных культурах в зависимости от вида, сорта, органа, ткани

Нитраты - неотъемлемая часть всех наземных и водных экосистем, поскольку процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленных неорганических соединений азота, носит глобальный характер. В то же время, в связи с применением в больших масштабах азотных удобрений, поступление неорганических соединений азота в растения возрастает. Избыточное потребление азота удобрений не только ведет к аккумуляции нитратов в растениях, но и способствует загрязнению водоемов и грунтовых вод остатками удобрений, в результате чего территория загрязнения сельхозпродукции нитратами расширяется. Однако накопление нитратов в растениях может происходить не только от переизбытка азотных удобрений, но и при недостатке других их видов (фосфорных, калийных и др.) путем частичной замены недостающих ионов нитратионами при минеральном питании, а также при снижении у ряда растений активности фермента нитратредуктазы, превращающего нитраты в белки.

Ввиду этого наблюдается четкое различие видов и сортов растений по накоплению и содержанию нитратов. Существуют, например, виды овощных культур с большим и малым содержанием нитратов. Так, накопителями нитратов являются семейства тыквенных, капустных, сельдерейных. Наибольшее их количество содержится в листовых овощах: петрушке, укропе, сельдерее (табл. 1), наименьшее - в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, винограде, яблоках и др. И между отдельными сортами существуют в этом отношении сильные различия. Так, сорта моркови «шантанэ», «пионер» отличаются низким содержанием нитратов, а «нантская», «лосиноостровская» - высоким. Зимние сорта капусты мало накапливают нитратов по сравнению с летними.

Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих органах растений - корнях, стеблях, черешках и жилках листьев. Так, у капусты наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. А в жилке листа и кочерыжке содержание нитратов в 2-3 раза больше, чем в листовой пластинке (рис. 8). У кабачков, огурцов и т.п. плодов нитраты убывают от плодоножки к верхушке.

В результате употребления продуктов, содержащих повышенное количество нитратов, человек может заболеть метгемоглобинией. При этом заболевании ион NO₃ взаимодействует с гемоглобином крови, окисляя железо, входящее в гемоглобин, до трехвалентного, а образовавшийся в результате этого метгемог-лобин не способен переносить кислород и человек испытывает кислородную недостаточность: задыхается при физических нагрузках. В желудочно-кишечном тракте избыточное количество нитратов под действием микрофлоры кишечника превращается в токсичные нитриты, а далее возможно превращение их в нитрозоамины - сильные канцерогенные яды, вызывающие опухоли. В связи с этим при употреблении в пищу растений - накопителей нитратов важно нитраты разбавлять и употреблять в малых дозах. Содержание нитратов можно уменьшить вымачиванием, кипячением продуктов (если отвар не используется), удалением тех частей, которые содержат большое количество нитратов.

Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы взрослого человека, т. е. при массе 50-60 кг - это 220-300 мг, а при 60-70 кг - 300-350 мг.

В предлагаемой работе изложен метод определения нитратов у различных видов, сортов, тканей и частей овощной продукции, который основан на хорошо известной реакции нитрат-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 нитрат-ион и потенциометра (рН-метра).

Работа № 33. Определение влажности листьев и их тургорного состояния как индикационных признаков в условиях уличных посадок городских экосистем

Водный режим растений - один из информативных неспецифических показателей состояния воздушной и почвенной среды. Известно, что в центральной части любого города создаются зоны, образно называемые «островами тепла», где температура воздуха может быть на 6-8°С выше, чем в открытой местности, а относительная влажность воздуха - ниже. Особенно это относится к центральным улицам городов Центра и Юга России, а также Украины. Однако, в северных и западных городах с большим количеством осадков и влажным воздухом водный режим растений как биоиндикационный признак менее информативен.

На улицах, окаймленных высокими домами, с низкой влажностью почв ввиду стекания выпадающих осадков по асфальтовым покрытиям или утрамбованному почвогрунту, создаются условия для недостаточного увлажнения корневых систем древесных растений. Поступившая из корневых систем влага быстро транспирируется древесными растениями и испаряется с поверхности листьев в условиях повышенных температур и низкой влажности, беспрерывно поступающего потока воздуха вместе с пылью от проходящего автотранспорта. В связи с этим листья теряют тургор и обвисают, изменяют свою форму из-за аномалий роста, в них наблюдается обезвоживание клеток и часто-вогнутый плазмолиз.

Оборудование: 1) секатор со съемными штангами длиной 3-5 м; 2) весы с разновесами; 3) сушильный шкаф; 4) полиэтиленовые и бумажные пакеты.

Ход работы: Данная практическая работа включает в себя два занятия (первое - 2-4 часа,

второе - 2 часа).

1.         Обследование деревьев на улицах города в жаркий сухой день; у растений-индикаторов (липа, каштан, клен остролистный) учитывается визуально изменение состояния листьев (потеря тургора, обвисание, изменение направления роста у какой-либо части листа).

Одновременно на высоте 4-5 м от основания дерева срезают 30-50 листьев одной породы, растущей в разных экологических условиях (улицы, закрытые дворы, загородная территория), которые помещают в полиэтиленовые пакеты.

В лаборатории листья быстро перекладывают в бумажные пакеты (типа больших аптекарских) в трехкратной иовторности, подписывают, взвешивают вместе с пакетом.

2.         Листья высушивает лаборант при температуре + 105°С до постоянной массы к следующему занятию. Материал быстро переносят в эксикатор, на дне которого находится СаС12 (очень гигроскопичное вещество). Затем листья взвешивают в пакете, освобождают пакет и взвешивает его. Вычисляют влажность листьев (X) в процентах:

где:

а - масса испарившейся влаги,  в - масса сухих листьев.

Делают оценку состояния листьев в разных экологических условиях и заключение о состоянии окружающей среды в месте взятия образцов.

С. 123-126

Работа № 37. Определение загрязнения окружающей среды пылью по ее накоплению на листовых пластинках растений. Построение карты загрязнения территории пылью. Оценка токсичности пыли

В условиях городов и других обжитых территорий одним из мощных загрязнителей воздуха является пыль, которая переносится на большие расстояния при распылении почв, при выбросах от цементных, керамических заводов, предприятий по производству силикатного кирпича, а также от движущегося автотранспорта. В последнем случае это мелкие частички почвы и различных солей, продукты снашивания шин и размельчения асфальтового покрытия. Все эти частицы, составляющие пыль, оседают на листьях, вдыхаются человеком, вызывая нарушение работы дыхательных путей, силикозы, провоцируя кашель и слезотечение. Наибольшее задержание пыли листьями отмечено у различных видов тополей, которые распространены в озеленительных посадках городов России и СНГ. Тополя вообще являются наиболее устойчивыми из древесных пород к различным типам воздушных загрязнений.

Оборудование, материалы: 1) весы торзионные; 2) термостат; 3) калька; 4) вата; 5) пинцеты;

6) фильтровальная бумага; 7) линейки; 8) карта части города; 9) садовый секатор на сборной штанге; 10) микроскоп.

Ход  работы: Листья одного вида тополя, наиболее распространенного в городе (черного, бальзамического и др.), отбирают заранее (на отмеченных по карте местах) с высоты 1,5-3 м (высота слоя воздуха, вдыхаемого человеком) в 10-15-кратной повторности. Для этого используется садовый секатор на сборной штанге. Одновременно отбирают листья тополей, произрастающих в чистой зоне (контроль). Листья помещают в пакеты из кальки и осторожно доставляют в лабораторию, избегая стряхивания пыли.

Методы определения количества пыли: 

1.         В лабораторных условиях на торзионных или аналитических весах взвешивают кусочек влажной ваты, завернутый в кальку (до 0,001 г). Лист тополя тщательно обтирают этой ваткой с двух сторон (разворачивать кальку следует с помощью пинцета), после чего ватку взвешивают в кальке повторно. Массу пыли (Р) рассчитывают как разницу между вторым и первым взвешиванием (Р=Р₂- P₁). Площадь листа высчитывают путем обмера листовых пластинок вдоль (а) и поперек (b) и умножением на переводной коэффициент (k):

Коэффициент колеблется для различных видов тополей от 0,60 до 0,66. Конечный результат выглядит так:

где:

m - масса пыли на 1 см² листа.

2.         Фильтровальную бумагу смачивают водой до стекания. На нее помещают лист своей верхней, а затем рядом - нижней стороной и прикрывают листом кальки или пленкой. На фильтре получается отпечаток, который оценивают визуально по степени загрязнения (сплошное - 100%, наполовину - 50% и т. д.).

Для этих же целей можно использовать липкую пленку «скотч», которую накладывают на лист растения, снимают и приклеивают к белому листу бумаги.

3.         Пыль смывают с 30-50 листьев кисточкой в предварительно взвешенную испарительную чашку, воду упаривают, чашку с пылью высушивают в сушильном шкафу при температуре +105°С до постоянной массы, а затем взвешивают. Количество пыли рассчитывают в мг на см² листа.

Определение токсичности пыли

Сухую пыль растирают стеклянной палочкой в чашке из расчета 1 г пыли в 25 см³ воды, фильтруют, оценивают токсичность по реакции с простейшими (см. работу № 18).

Построение карты загрязнения пылью определенной территории

Полученные данные по запыленности листьев в разных экологических условиях выписывают на доску, сравнивают с контролем (принимается за 100%). Берут примерную карту района или участка города, на нее наносят данные по загрязнению листьев, сходные по степени загрязнения участки соединяют изолиниями. Раскрашивают разными карандашами: красный - зона наибольшего загрязнения, оранжевый - сильного, розовый - среднего, слабо розовый - слабого и зеленый - чистая зона.

С. 133-135

Работа № 46. Биотестирование летучих токсических веществ, воды, вытяжки из почвы, пестицидов по прорастанию семян

Тест на прорастание семян хорошо разработан и очень давно применяется для установления воздействия различных физиологически активных веществ. Биологические пробы применимы и для токсикологической оценки различных компонентов окружающей среды (в том числе и воздушного загрязнения). Так, А.М. Гродзинский и Д.М. Гродзинский (1973) описывают ряд биологических проб для испытания газообразных веществ, которые либо накачиваются в различного типа камеры из емкостей, где они содержатся, либо они выделяются прямо в камеру в результате химических реакций. Этот метод испытан нами и показал хорошие результаты.

Приготовление вытяжек почв, концентрирование воды, разведение растворов гербицидов описаны в предыдущей работе. Данную работу можно расширить за счет использования других токсикантов (например, солей тяжелых металлов), которые в малых концентрациях усиливают ростовые процессы, а в больших - подавляют. К подобным веществам можно отнести и микроэлементы, которые в растениях и у животных входят в состав ферментных систем, а при больших концентрациях проявляют себя как токсиканты.

Обычно используют мелкие семена (льна, кресс-салата, мака, рыжика, укропа и др.). Для достоверной оценки применяют не менее трех тестов с разными видами семян. Лучше использовать свежесобранные семена, так как на лежалых семенах развивается сапрофитная микрофлора и при прорастании в условиях влажных камер (колбы, чашки Петри, пробирки) они могут загнивать и выбывают из опыта.

С целью профилактики семена протравливают. Сухие семена погружают в 1%-ный раствор марганцовокислого калия на 0,5 часа, а затем промывают дистиллированной водой, используя два слоя марли, обсушивают на фильтровальной бумаге на воздухе.

Приводимый метод оценки токсичности отдельных компонентов среды по прорастанию семян апробирован нами не только в лабораторных условиях, но и для оценки степени очистки сточных вод заводов.

Биотестирование сточных вод, идущих на повторное использование, показало, что сточная вода в неочищенном виде подавляет прорастание семян и рост проростков на 22%, после очистных сооружений - на 12%, а разбавленная в соотношении 1:1 или 1:2 - на 9%. Контроль во всех случаях - отстоянная водопроводная вода.

Оборудование, реактивы, материалы: 1) широкогорлые колбы с пробирками; 2) чашки Петри; 3) проволочки; 4) вата; 5) пинцеты; 6) большие пробирки; 7) пенициллиновые пузырьки; 8) пипетки; 9) фильтры; 10) карандаш по стеклу; 11) семена тест-растений: кресс-салата, редиса, льна и др.; 12) токсические летучие вещества: аммиак, бензол, ксилол, ацетон, скипидар; 13) водная вытяжка из почвы; 14) загрязненная вода; 15) исходный раствор гербицида (0,001%). Если гербицид плохо растворяется в воде, его предварительно разводят в капельке спирта, а потом разбавляют.

Ход  работы:

1.         На дно широкогорлой колбы помещают вату или фильтровальную бумагу, выделяющие токсические пары тех или иных веществ, которыми они пропитаны. К пробке на проволоке подвешивают шарообразный комок обильно увлажненной ваты, в который предварительно вдавливают семена тест-растения. Другую колбу без токсичных паров, но с ватой и семенами, используют как контроль. Ставят обе колбы в термостат при температуре 25-26°С до начала прорастания, а затем выставляют на свет.

Наблюдают за появлением всходов и ростом проростков (число всходов, развертывание листочков), а затем измеряют длину и массу каждого проростка.

2.         В большие пробирки на дно помещают источники газообразных токсических выделений (смоченные ватки). Пробирки располагают наклонно, вблизи горлышка каждой кладут сложенный втрое фильтр, который увлажняют 1-2 мл воды и засевают мелкими семенами мака, салата, рыжика и пр., пробирки закрывают пробками. Через несколько дней производят оценку прорастания семян и роста проростков путем измерения последних.

3.         Два фильтра, смоченные 2 мл вытяжки из почвы, или загрязненной водой (в случае очень слабого загрязнения нужна концентрация воды), или раствором гербицидов (10 ^-4-10 ^-6 %) помещают на дно чашки Петри, раскладывают на них 50 семян, закрывают крышкой, ставят в термостат при температуре + 25°С - +26°С. Через некоторое время оценивают степень прорастания семян и величину проростков по отношению к контролю, принятому за 100%. Контроль ставят на дистиллированной воде. В научных целях (например, для дипломной работы) оценку производят тогда, когда семена на контроле прорастут на 50%.

Рабочий раствор гербицида студенты готовят сами из исходного раствора путем последовательного разбавления в пенициллиновых пузырьках или других малых емкостях: к 1 мл исходного раствора (0,001%) прибавляют 9 мл дистиллированной воды, получают 0,0001% и т. д. Следует отметить, что ПДК для пестицидов - это миллионные доли процента. Затем строят диаграммы ингибирова-ния роста семян по отдельным показателям и компонентам: процент прорастания, размер всего проростка, развертывание семядолей и др.

С. 160-163

Работа № 48. Биотестирование токсичности субстрактов по проросткам различных растений-индикаторов

Предлагаемый метод биологической оценки субстратов или растворов проводится в трех вариантах:

I.          Выращивание растений на субстратах, токсичность которых надо оценить (почва, вода).

II.        Полив проростков испытуемыми растворами (вытяжка из почвы или сточные воды различных предприятий) с той или иной степенью их концентрации и очистки.

III.      Накалывание испытуемого раствора между семядолями двудольных растений.

В первых двух вариантах применяют самые различные тест-растения (в зависимости от поставленной задачи): пшеница, овес, ячмень, проростки древесных пород.

В качестве тест-растений в третьем варианте используют только проростки двудольных: кресс-салата, салата майского, редиса и др.

В связи с длительностью выращивания большинства тест-растений (исключая пшеницу, овес и др.) указанные методы имеют ограниченное применение для учебных лабораторных работ, однако они дают очень хорошие результаты в оценке токсичности тех или иных субстратов при выполнении курсовых, дипломных, а также научно-исследовательских работ.

Следует отметить, что все результаты испытаний с тест-растениями должны быть подвергнуты статистической обработке.

I. Выращивание растений на испытуемом субстрате

Оборудование, материалы:

А. Для испытания твердых субстратов: 1) пластмассовые стаканчики; 2) пинцеты; 3) трубочки для полива; 4) пленка; 5) испытуемый объект; 6) ростки тест-растений.

Б. Для испытания воды или других жидких субстратов (например, вытяжки из почвы): 1) кюветы (в качестве небольших пластмассовых кювет можно использовать четырехугольные емкости из-под сметаны); 2) пластмассовые крышки к кюветам с отверстиями; 3) пинцеты; 4) ростки тестрастений.

А. Испытание твердых субстратов (почва, измельченный торф)

Субстрат закладывают в стаканчики, увлажняют одинаковым количеством воды. Семена тестрастений предварительно намачивают в отстоянной и очищенной водопроводной воде, раскладывают на два слоя фильтровальной бумаги в большую кювету, помещают в термостат для проращивания при температуре +25°С - +26°С. Когда длина колеоптилей достигнет 10-15 мм и появятся корни, ростки разделяют на фракции по длине и рассаживают по 10 растений каждой фракции в стаканчики на испытуемый субстрат. Контроль - субстрат, взятый в относительно чистой зоне. Полив производят через трубочку отстоянной и очищенной водопроводной водой.

Когда ростки достигнут длины 6-10 см (через 1-2 недели) производят их измерение и взвешивание. Ростки разделяют на части (надземная часть, корни) и каждую часть измеряют и взвешивают отдельно. В качестве тестовых растений можно использовать практически любые семена.

Б. Испытание воды и других жидких субстратов 

(вытяжка из почвы, осадки, растворы гербицидов и др.)

Вода может использоваться в том виде, в котором она содержится в водоеме или сконцентрирована упариванием (тогда результаты получаются особенно четкими), а сточная вода предприятий может быть разбавлена.

Воду наливают в кювету, в крышке которой просверливают отверстия чуть меньше испытуемых семян. Крышка должна слегка касаться воды.

В отверстия вставляют проросшие ростки так, чтобы их корни достигали воды, и выращивают до длины 6-10 см. Контролем служит отстоянная и очищенная водопроводная вода (пропущенная через фильтр для очистки питьевой воды).

Если опыты проводят в жаркую погоду, то испытуемую воду разумнее прокипятить во избежание заражения ее микрофлорой, а над ростками соорудить на каркасе неплотное пленочное покрытие. Это даст возможность оставлять ростки без присмотра на выходные дни. По мере использования ростками воды ее следует доливать. После того, как ростки вырастут, их вынимают из воды, обсушивают фильтровальной бумагой, определяют длину и массу отдельно надземной части и корневой системы. Результаты обрабатывают статистически, выражают в процентах по отношению к контролю, принятому за 100%. Строят диаграммы биотестовых испытаний.

Таким же образом можно испытать растворенные в воде токсические вещества (например, смывы гербицидов с полей вместе с почвой).

II. Метод полива проростков тест-растений испытуемой загрязненной водой 

Оборудование, материалы: 1) стаканчики; 2) кюветы; 3) фильтровальная бумага; 4) промытый и прокаленный песок; 5) проростки тест-растений: пшеницы, овса и др.

В стаканчики загружают одинаковое количество промытого и прокаленного песка, в который высаживают по 10 одинаковых проростков тест-растений. Песок поливают сверху одинаковым количеством испытуемой воды. Повторность - трехкратная. Контроль - полив отстоянной и очищенной водопроводной водой.

После достижения ростками высоты 8-10 см их выкапывают, обсушивают фильтровальной бумагой, разделяют бритвой на части (стебель, корни), измеряют и взвешивают. Данные обрабатывают статистически, выражают в процентах к контролю.

III. Метод накалывания испытуемой воды (или растворов) между семядолями

Оборудование, материалы: 1) водяная баня; 2) стаканчики; 3) песок или гумусная почва; 4) трубочки для полива; 5) семена двудольных тест-растений: редиса, салата и т.п.

Загрязненные природные или сточные воды концентрируют упариванием в 10 раз, хранят в холодильнике. Можно также испытать вытяжку из почвы, водные растворы токсических веществ той или иной концентрации (например, солей тяжелых металлов), пестицидов и др.

Стаканчики наполняют одинаковым количеством промытого и прокаленного песка или почвы, вставляют стеклянную трубочку до дна, через которую производят полив отстоянной водопроводной водой.

18-20 штук всхожих семян высевают на небольшую глубину. После того, как ростки взойдут и раскроются семядоли в стаканчиках оставляют по 10 одинаковых растений, остальные выщипывают пинцетом. Все стаканчики ставят в ящичек из фанеры или картона с бортиками, на 5 см превышающими ростки в стаканчиках.

У микропипеток в 1 мл (можно использовать микропипетки для взятия крови) вытягивают кончик, нагревая его в пламени спиртовки и используя для оттягивания пинцет. Затем затачивают кончик на тонкозернистом брусочке, чтобы образовалось отверстие, дающее небольшую каплю. Накапывают по 1 капле испытуемого вещества между семядолями, прикрывают ящичек пленкой, не сдвигая стаканчики с места. Операцию повторяют 2-3 раза через 1-2 дня (до появления третьего настоящего листа). Контроль - накалывание дистиллированной водой.

Полив субстрата для выращивания производят одинаковым количеством воды через трубочку, используя воронку из фольги.

Через 2-3-4 недели осторожно выкапывают проростки, промывают, обсушивают фильтровальной бумагой, измеряют и взвешивают отдельно надземную часть и корни. Данные обрабатывают статистически, выражают в процентах к контролю.

С. 163-164