Водообмен побега Ель обыкновенная

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г. Ф. Морозова”

Кафедра ботаники и физиологии растений

Курсовая работа по дисциплине: “Физиология растений”

На тему: “Водообмен побега Ель обыкновенная”

Направление: Лесное дело

Выполнила: студентка группы ЛД 35.03.01 ОП

М.В. Комиссарова

Проверил: канд. биол. наук, доцент А.И. Кирик

Воронеж 2019



Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Особенности водного обмен в растениях

2. Объект и методы исследований

2.1 Морфолого-экологическая характеристика вида Ель обыкновенная

2.2 Методика проведения исследований

3. Результаты исследований

Выводы

Библиографический список



Ведение

В настоящее время исследования различных аспектов водообмена простираются от физических и биохимических процессов влагопереноса на уровне мембран, отдельных клеток до вопросов экологии, географии и эволюции растений.

Цель работы: изучить особенности водообмена побега Ель обыкновенная.

Задачи:

1. Изучить литературу по вопросам протекания водного режима растений.

2. Ознакомиться с особенностями биологии и экологии побега Ель обыкновенная.

3. Определить интенсивность транспирации.

4. Рассчитать водный баланс.

5. Установить и вычислить экономность транспирации.

6. Сделать вывод о водообмене в побеге Ель обыкновенная.



1. Литературный обзор

1.1 Особенности водного обмена в растениях

Водный режим (водообмен) растений представляет собой совокупность ряда процессов: поглощение воды растением; проведение воды по растению; потеря воды в процессе транспирации (испарения); усвоение воды клетками.

Сравнение прихода воды и ее расхода носит название водного баланса растения. Если расход воды превышает ее приход, то в растении возникает водный дефицит.

В растениях поддерживается постоянный ток воды в восходящем направлении снизу вверх, от корневой системы к надземным частям растения он служит средством транспортировки и накопления в органах тела минеральных веществ и химических соединений, поступающих из корней. Он объединяет все органы растения в единое целое. Помимо этого, восходящий ток воды в растении необходим для нормального водоснабжения все клеток. Особенно он важен для осуществления процесса фотосинтеза в листьях. водный ель транспирация

Корневая система является главным аппаратом поглощения воды, но не единственным: небольшое количество воды поглощается надземными частями растения во время дождей, выпадения туманов, росы. В принципе любая клетка может всасывать воду, если она не насыщена ею, даже кутикула способна разбухать.

Различают пассивное и активное поглощение воды корнем. При пассивном поглощении силы, обеспечивающие поступление воды в ткани корня, формируются за счет дефицита воды в тканях растения и наличия ее в свободном состоянии в окружающей почвенной среде. В этом случае корни выполняют пассивную роль передачи воды из почвы в обезвоженные ткани растения. При относительно достаточном наличии воды в почве пассивное поглощение может осуществляться и через старые корни, причем в довольно больших количествах. Наличие активного поглощения воды корнями подтверждается явлением корневого давления. Корневым давлением называется сила, которая поднимает воду вверх по сосудам. В результате корневого давления из живых пней или повреждений на стволе дерева может обильно выделяться пасока. Это явление активное проявляется весной у Ели обыкновенной, а также у других древесных пород и кустарников.

Процесс испарения воды растением носит название транспирация.

Физиологическая роль транспирации.

Транспирация слагается из двух процессов:

1. Передвижение воды из листовых жилок в поверхностные слои стенок клеток мезофилла.

2. Испарение воды из клеточных стенок в межклеточные пространства с последующей диффузией в атмосферу через устьица (устьичная или кутикулярная транспирация).

Испарение происходит за счет того, что водный потенциал в клетках листа и межклетниках выше, чем в атмосферном воздухе. В межклетниках воздух насыщен водой наполовину, а водный поток межклетников уравновешен с водным потенциалом окружающих клеток. Поэтому молекулы воды покидают растения, перемещаясь в сторону более низкого водного потенциала в атмосферный воздух.

Потребность растений в воде определяется их состоянием и внешними условиями (температурой и влажностью почвы и воздуха, интенсивностью освещения и т. д.), периодом развития, мощностью корневой системы. Например, в растущих листьях, стеблях, корнях, содержание воды достигает 90% и более, в древесине многолетних растений количество ее составляет 45-50%, а в почках еще меньше. В семенах влаги содержится всего 10-15%.

Для прорастания семян необходимо насыщение водой до 90-95% их массы. Если содержание воды в тканях семени достигнет только 20-25%, это лишь активизирует дыхание и другие процессы, но не приведет к прорастанию, что может вызвать гибель зародыша. Поэтому применяют намачивание семян, а посев проводят в достаточно увлажненный субстрат.

Для обеспечения оптимально роста и развития необходимо тепло, свет, воздух, вода и питание. Все эти факторы одинаково необходимы и выполняют определенные функции в жизни растений.



2. Объект и методы исследования

2.1 Морфолого-экологическая характеристика вида Ель обыкновенная (Pнcea бbies)

Представитель семейства Сосновые.

Высота до 30 м. (изредка достигает 50 м.)

В природе это растение:

1. Обогащает атмосферу кислородом

2. Поглощают углекислый газ

3. Выделяют фитонциды

4. Выполняют противоэрозионную функцию

5. Участвуют в образовании климата

6. Являются кормом для животных (белки, клесты)

7. Являются домом для животных (дятлы, сороки, белки, и т.д.)

8. Образуют органическое вещество

Значение для человека;

Источник энергии и тепла (дров)

Сырье для бумаги

Сырье для лекарств

Строительный материал

Материал для озеленения городов и сел

Материал для изготовления музыкальных инструментов

Источник витамина С

Материал для производства искусственных волокон, красителей, химикатов и т. д.

В культуре Ель в качестве новогодней ёлки является одним из главных символов европейского Нового года и Рождества.

Характеризуется быстрым и интенсивным ростом в благоприятных условиях начиная с 15-летнего возраста. В течении первых 10 лет они растут очень медленно и только в высоту. В этот период у дерева формируется стержневой корень, который крепко закрепляется в почве.

Реагирует на стрижку хорошо.

Неприхотливость и устойчивость к городским условиям.

Ель весьма устойчива к техногенному загрязнению, выдерживает загазованность и запыленность воздуха. В городских условиях у Ели отмечается замедленный рост, особенно на сухих почвах.

Ель отличается большой продолжительностью жизни - возраст некоторых экземпляров превышает 600 лет.

Жизненная форма ели - дерево, изредка кустарник с моноподиальным типом ветвления. Корневая система - стержневая, но со временем главный корень отмирает, остаются только придаточные корни, образующие мочковатую корневую систему. Корни располагаются близко к поверхности, занимая большую площадь вокруг дерева. Из-за этой особенности ель часто страдает: во время сильных ветров - дерево вырывает с корнем.

Размножается семенами, с помощью шишек.

Вредители практически не атакуют здоровые, правильно посаженные ели.

Однако растение способно быть переносчиком клещей.

Заразиться может от соседства с больным деревом, также болезнь может принести ветер.

Основные виды вредителей и возбудителей болезни, повреждающих ели:

Хермесы - это тли, питающиеся соками хвойных древесных пород - ели и лиственницы. Желтый и елово-лиственничный хермесы являются наиболее часто встречающимися тлями на ели. У желтого хермеса известна биологическая раса, называемая зеленый хермес, а у елово-лиственного хермеса - биологическая раса - поздний хермес.

Еловая ложнощитовка, еловая листовертка-иглоед, пилильщик еловый обыкновенный, шютте бурое - Возбудитель гриб Herpotrichia nigra Hart, Шютте ели обыкновенное - возбудитель сумчатый гриб Lophodermium macrosporum, ржавчина хвои - возбудителями являются два ржавчинных гриба - Chrysomyxa ledi и Chrysomyxa abietis, корневая губка - Heterobasidion annosum - дереворазрушающий гриб, вызывающий гниль корней многих хвойных и некоторых лиственных пород. Это заболевание широко распространено среди хвойных и является для них самым опасным.

2.2 Методика проведения исследований

Водообмен побега древесной породы складывается из трех основных процессов:

1. поступления воды в растение;

2. передвижение воды по проводящим тканям (побегу);

3. трата воды на транспирацию поверхностью побега.

Задача данной работы заключалась в выявлении особенностей указанных трех процессов и в получении их количественных характеристик.

Опыт ставится в два приема:

1. постановка;

2. снятие эксперимента;

Оборудование и материалы: электронные весы, стеклянные банки с пробками, имеющие отверстие для помещения побега, ручной секатор, сушильный шкаф, бюксы, раствор эозина (30мг в 1 л воды).

Для выполнения данного опыта был взят побег Ели обыкновенной. Стеклянная банка с раствором эозина (примерно на ѕ её объема) была взвешена на технических весах с точностью до 0,1 г. В нижней части побега хвойной породы была взята проба на влажность хвои (2 г). Побег с обновленным срезом стебля был помещен в стеклянную банку с пробкой. Промежутки между побегом и пробкой были замазаны пластилином, полученная установка была взвешена с точностью до 0,1 г.

Опыт проводился в лабораторных условиях в течение двух недель (14 дней).

Через 2 недели установка была повторно взвешена. Был определен показатель Т - количество транспирированной воды (в г). Затем был извлечен побег и взвешена банка с оставшимся раствором, вычислен показатель А - количество поглощенной воды, г.

Затем была удалена и взвешена вся хвоя.

Определена площадь поперечного сечения по формуле:

S=р(R2-r2)

Где R - радиус древесины вместе с сердцевиной; r - радиус сердцевины.

Вычислена площадь поверхности хвои из расчета - 1 г сырой хвои имеет поверхность 33 см2.

На основании полученных данных определили:

1) интенсивность транспирации по формуле:

Iтр=T*10 000/S*t,

Где Т - количество транспирированной воды, г; S - площадь поверхности хвои или листьев, см2; t - продолжительность опыта, ч; 10 000 - коэффициент перевода см2 в м2.

2) водный баланс Vб, который рассчитали вычитанием количества поглощенной и транспирированной воды Vб=Т-А;

3) скорость водного тока (V), т. е. количество воды, прошедшей в одни сутки через 1 см2 поперечного сечения побега по формуле:

V=M/Q,

Где M=A+T/2 - среднее из массы поглощенной и испаренной воды, г; Q - поперечное сечение древесины, см2.

4) экономность транспирации, т. е. какое количество воды в % от ее общего содержания, которое теряется за 1 ч:

Этр=Т*100/t*K

Где Т - количество транспирированной воды, г; t - продолжительность опыта; К - количество воды в хвое, г.

Количество воды в хвое определяли по формуле:

K=X*c/100,

Где X - масса всей хвои побега; с - процент воды в побеге или хвое.

Процент воды в хвое определяется по формуле:

c=a-b/a*100%

где а - сырая масса листьев, г; b - абсолютно сухая масса листьев, г.



3. Результаты исследований

В ходе проведенных исследований были получены следующие результаты.

Таблица 1 Количество поглощенной (А) и транспирированной (Т) побегом воды

Поглощенная вода, г	Транспирированная вода, г
Масса склянки с раствором в начале опыта	Масса склянки с раствором по окончании опыта	А	Масса установки в начале опыта	Масса установки по окончании опыта	Т
483	472	11	495	483	12

На основании полученных значений был рассчитан водный баланс побега

Таблица 2

Поглощенная вода (А), г	Испаренная вода (Т), г	Водный баланс (Vб), г
11	12	1

Значение показателя испаренной воды и площади поверхности хвои позволили рассчитать интенсивность транспирации побега.

Площадь поверхности хвои:

1 г сырой хвои - 33 см2

Масса хвои побега, использовавшегося в опыте, г - 7, 59 г

7, 59*33=250, 47 см2

Таблица 3 Интенсивность транспирации побега

Испаренная вода (Т), г	Поверхность хвои (S), см2	Продолжительность опыта (t), ч	Интенсивность транспирации (Iтр), г/м2ч
12	250,47	336	1, 4

Скорость водного тока в побеге была определена с использованием показателей поглощенной и испаренной воды, а также рассчитанного значения площади поперечного сечения древесины.

Раствор эозина использовался для расчета площади, потому что он окрашивает образцы в ходе их исследования, чтобы лучше видеть исследуемый объект.

Таблица 4 Скорость водного тока побега (V), г/см2

Поглощенная вода (А), г	Испаренная вода (Т), г	Среднее из А и Т (М)	Поперечное сечение древесины (Q), см2	Скорость водного тока (V), г/см2
11	12	11,5	95,33	0,12

Хвою нужно было сушить в термостате, чтобы быстрее провести эксперимент. Температура сырого растительного материала не может достигнуть температуры окружающей среды, пока не испарится вода.

Таблица 5 Экономичность транспирации побега (Этр), %

Испаренная вода (Т), г	Продолжительность опыта (t), ч	Масса всей хвои (Х), г	Количество воды в хвое (с), %	Количество воды в хвое (К), г	Этр, %
12	336	7,59	0,57	0,04	89,28



Выводы

По данным изучения водообмена побега Ели обыкновенной:

Водный баланс - 1 г;

Интенсивность транспирации - 1,4 г/м2ч;

Скорость водного тока - 0,12 г/см2;

Экономичность транспирации - 89,28%



Библиографический список

1. Н. А. Прожерина, О. А. Гвоздухина, Е. Н. Наквасина “Показатели водного обмена ели (Picea abies x P. obovata Ledeb) как критерии адаптации в изменяющихся условиях среды”. “Лесной журнал”. 2006 №6

2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. “Биология. В 3-х томах. Т. 2”

3. Феклистов П. А., Худяков В. В. Практикум по физиологии растений. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. - 52 с.

Размещено на Allbest.ru