Проект по биологии на тему "ВЛИЯНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТЬЕВ РАЗНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ НА ТРАНСПИРАЦИЮ" (9 класс)

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«гимназия №18»

Школьная научно-практическая конференция

Исследовательская работа

ВЛИЯНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЛИСТЬЕВ РАЗНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ НА ТРАНСПИРАЦИЮ

     Выполнила: Еремеева Кристина

      ученица 9б класса

     Руководитель: Угрюмова Екатерина Анатольевна

       учитель высшей категории                   

Нижний Тагил

2019-2020

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3-4

I Транспирация и ее особенности

1.1   Понятие транспирации и ее виды………………………………………5-6

1.2   Условия, влияющие на испарение воды ………………………………6-9

II Роль листьев в испарении воды растениями

2.1 Лист как орган транспирации ………………………………………….10-12

2.2 Биологическое значение транспирации ……………………………….13-14

III Практическая работа «Определение общей площади поверхности

листьев дуба, березы и тополя» …………………………………………….14

Заключение ………………………………………………………………….15

Список литературы ………………………………………………………...16

Приложение №1 …………………………………………………………….17

Приложение №2 …………………………………………………………….18

Введение

Актуальность

В настоящее время наблюдается процесс опадания листьев в июле, августе, несмотря на то, что в летние месяцы такое явления как листопад не характерно.

 В связи с тем, что лето в Нижнем Тагиле бывает очень жаркое, а именно температура высокая, много света, низкая влажность почвы – это приводит к снижению транспирации.  Недостаток испарения нарушает правильное распределение питательных веществ и препятствует движению воды и питательных веществ от корней к побегам.

Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза около 30-33°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру. Большая поверхность листьев имеет огромное значение для питания растений и для испарения большого количества воды.

Чем больше развита листовая поверхность, тем больше общая потеря воды.  Поверхность листа покрыта порами, называемыми устьицами и у большинства растений большая часть устьиц находится на нижней части листа. Устьица ограничены замыкающими клетками и сопровождающими клетками (вместе известными как устьичный комплекс), которые открывают и закрывают поры. Транспирация проходит через устьичные щели и может рассматриваться как необходимая «цена», связанная с открытием устьиц для доступа углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Транспирация также охлаждает растение, изменяет осмотическое давление в клетках и обеспечивает движение воды и питательных веществ от корней к побегам.

 Однако в процессе естественного отбора у растений одновремен­но с большей листовой поверхностью выработалась компенсирующая способность к меньшему испарению с единицы поверхности листа (меньшая интенсивность транспирации). У кактусов листья превращены в колючки, которые защищают их от поедания животными и испаряют мало воды.
Листья многих растений сухих мест имеют густое опушение, восковой налет и испаряют мало влаги.

Таким образом, была сформулирована тема исследовательской работы

Влияние площади поверхности листьев разных видов растений на транспирацию

Объект: особенности транспирации

Предмет: лист как орган транспирации

Цель: Определение роли транспирации в жизни растений, ее зависимость от площади поверхности листьев разных видов растений (дуб, береза, тополь)

Задачи:

1.Изучить литературу по проблеме исследования.

2. Изучить понятие транспирации и охарактеризовать ее виды

3. Выявить условия, влияющие на испарение воды

4. Рассмотреть значение листа в процессе транспирации

5. Сформулировать биологическое значение транспирации

6. Сравнить площадь испаряющей поверхности листьев разных видов растений (дуб, береза, тополь)

Гипотеза  исследовательской работы: от площади поверхности листа зависит рост растений в разных температурных условиях.

Методы исследования: наблюдение, анализ, синтез изученного материала.

Практическая часть данной работы: проведение лабораторной работы на тему «Определение общей площади поверхности листьев дуба, березы и тополя».

I Транспирация и ее особенности

1.1 Понятие транспирации и его виды

Транспирация — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию. Поверхность листа покрыта порами, называемыми устьицами и у большинства растений большая часть устьиц находится на нижней части листа. Устьица ограничены замыкающими клетками и сопровождающими клетками (вместе известными как устьичный комплекс), которые открывают и закрывают поры. Транспирация проходит через устьичные щели и может рассматриваться как необходимая «цена», связанная с открытием устьиц для доступа углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Транспирация также охлаждает растение, изменяет осмотическое давление в клетках и обеспечивает движение воды и питательных веществ от корней к побегам.

Вода поглощается корнями из почвы с помощью осмоса и движется в ксилеме наверх вместе с растворенными в ней питательными веществами. Движение воды от корней к листьям частично обеспечивается капиллярным эффектом, но в основном происходит за счет разности давлений. В высоких растениях и деревьях, гравитация может быть преодолена только за счет уменьшения гидростатического давления в верхних частях растения из-за диффузии воды через устьица в атмосферу. [Приложение №1]

Охлаждение достигается путём испарения с поверхности растения воды, у которой высокая удельная теплота парообразования [Геннель 2010-470].

Выделяют следующие виды транспирации:

- кутикулярная транспирация. Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации.Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев. Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом.

-устьичная транспирация. Основная часть воды испаряется через устьица. Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм². Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно [Гэлстон 2009-380].

1.2 Условия, влияющие на испарения воды

Прежде всего испарение зависит от ненасыщенности атмосферы парами воды, или дефицита влажности. Это в целом справедливо и для транспирации. Однако надо учесть, что при недостатке воды в листе вступает в силу устьичная и внеустьичная регулировка, бла­годаря чему влияние внешних условий сказывается в смягченном ви­де и транспирация начинает возрастать медленнее. Несмотря на это, общая зако­номерность зависимости транспирации от насыщенности водой ат­мосферы остается справедливой. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем выше интенсивность транспирации.

Следующим фактором среды, оказывающим влияние на процесс транспирации, является температура. С повышением тем­пературы значительно увеличивается количество паров воды, кото­рое насыщает данное пространство. Возрастание пространства приводит к повышению дефицита влажности. В связи с этим с повышением температуры транспирация увеличи­вается. Сильное влияние на транспирацию оказывает свет. Это связано с несколькими причинами: 1. На свету повышается температура листа и это вызывает усиление процесса транспирации. На транспирацию влияют поглощенные лучи, которые и вызывают повышение температуры. В связи с этим действие света на транспирацию про­является тем сильнее, чем выше содержание хлорофилла. У зеленых растений даже рассеянный свет повышает транспирацию на 30 - 40%.

2. Под влиянием света увеличивается проницаемость цитоплаз­мы для воды, что также, естественно, увеличивает скорость ее ис­парения. 3. Под влиянием света устьица раскрываются. Все это вместе приводит к тому, что на свету транспирация идет во много раз интенсивнее, чем в темноте.

На интенсивность процесса транспирации оказывает влияние влажность почвы. С уменьшением влажности почвы транспирация уменьшается. Чем меньше воды в почве, тем меньше ее в растении. Уменьшение содержания воды в растительном организме автомати­чески снижает процесс транспирации, в силу устьичной и внеустьичной регулировки. В этой связи имеет значение и величина осмо­тического потенциала почвенного раствора. Чем она выше, тем ни­же при прочих равных условиях интенсивность транспирации.

Ветер, перемешивая слои воздуха, очень сильно увеличивает скорость испарения. Ветер оказывает влияние и на транспирацию, правда по сравнению с испарением в несколько ослабленной форме. Поскольку обычно ветер не проникает внутрь листа, то под его влиянием воз­растает в основном третий этап транспирации, т. е. перенос насы­щенного водой воздуха от поверхности листа в более дальние слои атмосферы. В силу указанных причин при ветре усиливается прежде всего кутикулярная транспирация. Естественно поэтому, что более сильное действие ветер оказывает на транспирацию тех растений, где кутикула развита слабее. Сильнее, чем обычно, ветер сказывает­ся на транспирации при суховеях. При суховеях ветер сгибает и раз­гибает листья и горячий воздух врывается в межклетники. Этим вы­зывается усиление транспирации уже на первом ее этапе.

Транспирация зависит как от внешних, так и от внутренних фак­торов, прежде всего от содержания воды в листьях. Всякое уменьше­ние содержания воды уменьшает транспирацию. Транспирация из­меняется в зависимости от концентрации и осмотического давления клеточного сока. Молекулы воды удерживаются осмотическими сила­ми. Чем концентрированнее клеточный сок, тем слабее транспирация. Интенсивность транспирации зависит от эластичности (способ­ности к обратимому растяжению) клеточных стенок. Если клеточные стенки малоэластичны, то уже небольшая потеря воды приводит к сокращению объема клетки до минимума. В этот период клеточные оболочки не растянуты и не оказывают сопротивления, сосущая си­ла резко возрастает и становится равной всей величине осмотическо­го давления. Возрастание сосущей силы клетки приводит к умень­шению транспирации [Горышена 2011-345].

Транспирация изменяется в зависимости от величины листовой поверхности, а также при изменении соотношения корни/побеги.

Чем больше развита листовая поверхность, тем больше общая потеря воды. Однако в процессе естественного отбора у растений одновремен­но с большей листовой поверхностью выработалась компенсирующая способность к меньшему испарению с единицы поверхности листа (меньшая интенсивность транспирации).

С увеличением возраста интенсивность транспирации, как правило, падает. Смена дня и ночи, смена условий в течение суток наложила от­печаток и па процесс транспирации. Как устьичные движения, так и транспирация имеют свой определенный суточный ход. Все растения разделяются в отношении суточного хода устьичных движений на три группы: 1) растения, у которых ночью устьица всегда закрыты. Утром устьица открывают­ся, и их дальнейшее поведение в течение дня зависит от условий среды. Мало воды — они закрываются. Достаточно воды — они откры­ваются. К этой группе относятся в первую очередь хлебные злаки; 2) растения, у которых устьица утром открываются, а днем в зави­симости от условий открыты или закрыты. Ночное их поведение за­висит от дневного. Если днем устьица были закрыты, то ночью они открываются. Если днем они были открыты, то ночью они закрыва­ются. К этой группе относятся растения с тонкими листьями — лю­церна, горох, клевер; 3) растения, у которых ночью устьица всегда открыты (суккуленты), а днем, как и у всех остальных групп рас­тений, открыты или закрыты в зависимости от условий.

Что касается суточного хода транспирации, то в ночной период суток транспирация резко сокращается. Это связано как с изменени­ем внешних факторов (повышение влажности воздуха, снижение температуры, отсутствие света), так и с внутренними особенностями (закрытие устьиц). Измерения показывают, что ночная транспира­ция составляет всего 3—5% от дневной.

Дневной ход транспирации обычно следует за изменением напря­женности основных метеорологических факторов (освещенности, температуры, влажности воздуха). Максимум транспирации будет приходиться на 12—13 ч. Это подчеркивает сравнительно малую за­висимость транспирации от физиологического состояния растения. Ведущим в этом комплексе внешних воздействий будет напряженность солнечной инсоляции. Интересно, что растения с разным рас­положением листьев несколько различаются по суточному ходу транспирационного процесса. На листья, повернутые ребром к гори­зонту, солнечные лучи начинают падать раньше. В связи с этим подъем транспирации у таких растений в утренние часы также на­чинается несколько раньше.

В случае недостатка влаги кривая суточного хода транспирационного процесса из одновершинной превращается в двухвершинную. В полуденные часы транспирация сокращается, это позволяет расте­нию восполнить недостаток воды, и тогда к вечеру транспирация сно­ва возрастает.

При частом измерении транспирации можно заметить, что это пульсирующий процесс, т. е. ему свойственно ритмичное увеличение и уменьшение интенсивности. По-видимому, это связано главным об­разом с колебанием содержания воды в растении. Увеличение транспирации приводит к уменьшению содержания воды, что, в свою оче­редь, сокращает транспирацию. Как следствие, содержание воды растет и транспирация также возрастает, и так непрерывно [Козловский 2008-560].

Таким образом, на интенсивность испарения воды влияют условия, в которых находится растение: температура воздуха, освещенность, влажность почвы и воздуха, сила ветра. При высокой температуре, ярком солнце, небольшой влажности воздуха, сильном ветре испарение идет сильнее, чем в тихую пасмурную погоду.

Растения, обитающие в условиях недостатка влаги, выработали различные приспособления к ее излишней потере: утолщенные наружные стенки клеток кожицы листьев, восковой налет, густые волоски. Эти приспособления не только препятствуют испарению, но и способствуют отражению солнечных лучей. Кроме того, растения, постоянно испытывающие недостаток влаги, имеют небольшие листовые пластинки.

II Роль листьев в испарении воды растениями

2.1 Лист как орган транспирации

Основным транспирирующим органом является лист. Средняя толщина листа составляет 100-200 мкм. Паренхимные клетки листа расположены рыхло, между ними имеется система межклетников, составляющая в общей сложности от 15 до 25% объема листа. Эпидермис — покровная ткань листа, состоит из компактно расположенных клеток, наружные стенки которых утолщены. Кроме того, листья большинства растений покрыты кутикулой, в состав которой входят оксимонокарбоновые кислоты, содержащие по 16-28 атомов углерода и по 2-3 гидроксильные группы. Эти кислоты соединены друг с другом в цепочки с помощью эфирных связей. Кутикула варьирует как по составу, так и по толщине. Более развитой кутикулой характеризуются листья светолюбивых растений по сравнению с теневыносливыми и засухоустойчивых по сравнению с влаголюбивыми. Кутикула вместе с клетками эпидермиса образует как бы барьер на пути испарения паров воды. Особенно значительную преграду составляет кутикула. Удаление кутикулы во много раз повышает интенсивность испарения. Все эти особенности выработались в процессе эволюции как приспособление к сокращению испарения. Для соприкосновения листа с атмосферой имеются поры — устьица [Красильникова 2009-347].

Устьице — это отверстие (щель), ограниченная двумя замыкающими клетками. Устьица встречаются у всех наземных органов растения, но больше всего у листьев. Каждая замыкающая клетка устьица имеет хлоропласты, в отличие от клеток эпидермиса. В них осуществляется фотосинтез, хотя с меньшей интенсивностью, чем в клетках мезофилла.

Устьица — одно из оригинальных приспособлений, обладающих способностью открываться и закрываться в зависимости от насыщенности замыкающих клеток водой. Обычно устьичные отверстия ограничены двумя замыкающими клетками, стенки которых неравномерно утолщены. У двудольных растений замыкающие клетки бобовидной, или полулунной, формы, при этом их внутренние прилегающие друг к другу стенки более толстые, а внешние — более тонкие. Когда воды мало, замыкающие клетки плотно прилегают друг к другу и устьичная щель закрыта. Когда воды в замыкающих клетках много, то она давит на стенки и более тонкие стенки растягиваются сильнее, а более толстые втягиваются внутрь, между замыкающими клетками появляется щель [Максимов 1978-670].

В последнее время показано, что для движения устьиц большое значение имеет также радиальное расположение микрофибрилл целлюлозы. Значение такого расположения было доказано на модели.

У злаков строение замыкающих клеток несколько иное. Они представлены двумя удлиненными клетками, на концах которых стенки более тонкие. При насыщении водой более тонкие стенки на концах растягиваются и раздвигают замыкающие клетки, благодаря чему образуется щель.

Число устьичных отверстий колеблется в зависимости от вида растений от 10 до 600 на 1мм² листа. У многих растений (75% видов), в том числе для большинства древесных, устьица расположены на нижней стороне листа. Диаметр устьичных щелей составляет всего 3-12мкм. Устьица соединяют внутренние пространства листа с внешней средой. Вода поступает в лист через сеть жилок, в которых расположены сосудистые элементы. Возможны три пути испарения: через устьица — устьичная, через кутикулу — кутикулярная и через чечевички — лентикулярная транспирация. Впервые разграничение на кутикулярную и устьичную транспирацию было введено в 1877г.

В том, что действительно испарение идет не только через устьица, но и через кутикулу, легко убедиться. Так, если взять листья, у которых устьица расположены только с нижней стороны (например, листья яблони), и замазать эту сторону вазелином, то испарение воды будет продолжаться, хотя и в значительно уменьшенном размере. Следовательно, определенное количество воды испаряется через кутикулу. Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом. Однако в некоторых случаях у растений, листья которых характеризуются слабым развитием кутикулы, доля этого вида транспирации может повышаться до 30%. Имеет значение также возраст листа. Молодые листья, как правило, имеют слабо развитую кутикулу и, следовательно, более интенсивную кутикулярную транспирацию. У старых листьев доля кутикулярной транспирации снова возрастает, так как, хотя кутикула и сохраняет достаточную толщину, в ней появляются трещины, через которые легко проходят пары воды.

Трещины в кутикуле могут появляться и после временного завядания листьев, благодаря чему транспирация усиливается. Имеются данные, что кутикулярная транспирация меньше зависит от условий внешней среды по сравнению с устьичной (Н. И. Антипов). Основная часть воды испаряется через устьица. Процесс транспирации можно подразделить на ряд этапов. Первый этап — это переход воды из клеточных оболочек, где она находится в капельножидком состоянии, в межклетники (парообразное состояние). Это собственно процесс испарения, отрыв молекул воды с поверхности клеточных стенок. Важно подчеркнуть, что уже на этом этапе растение обладает способностью регулировать процесс транспирации (внеустьичная регулировка). Так, если в растении недостаток воды, то в сосудах корня и стебля создается сильное натяжение, которое делает их водный потенциал более отрицательным, что оказывает сопротивление передвижению воды в клетку и уменьшает интенсивность испарения. Надо учитывать также, что между всеми частями клетки существует водное равновесие. Чем меньше воды в клетке, тем выше становится концентрация клеточного сока. А это, в свою очередь, уменьшает содержание свободной воды в протопласте и клеточной оболочке. Соотношение свободной воды к связанной падает, водоудерживающая сила растет, интенсивность испарения уменьшается. Второй этап — это выход паров воды из межклетников или через кутикулу, или, главным образом, через устьичные щели. Поверхность всех клеточных стенок, соприкасающихся с межклетными пространствами, превышает поверхность листа примерно в 10-30 раз. Все же если устьица закрыты, то все это пространство быстро насыщается парами воды и переход воды из жидкого в парообразное состояние прекращается. Иная картина наблюдается при открытых устьицах. Как только часть паров воды выйдет из межклетников через устьичные щели, так сейчас же этот недостаток восполняется за счет испарения воды с поверхности клеток. Поскольку устьичная транспирация составляет 80-90% от всего испарения листа, то степень открытости устьиц является основным механизмом, регулирующим интенсивность транспирации. При открытых устьицах общая поверхность устьичных щелей составляет всего 1-2% от площади листа. Казалось бы, это должно очень сильно уменьшать испарение по сравнению с испарением свободной водной поверхности той же площади, что и лист. Однако это не так. Сравнение испарения листа с испарением со свободной водной поверхности той же площади показало, что оно идет не в 100 раз, как эта следовало, бы, исходя из размеров открытой площади (1%), а всего в 2 раза медленнее. Объяснение этому явлению было дано в исследованиях английских ученых Броуна и Эскомба, которые установили, что испарение из ряда мелких отверстий идет быстрее, чем из одного крупного той же площади. Это связано с явлением краевой диффузии. При диффузии из отверстий, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, молекулы воды, расположенные по краям, рассеиваются быстрее. Естественно, что таких краевых молекул значительно больше в ряде мелких отверстий по сравнению с одним крупным.

Для малых отверстий интенсивность испарения пропорциональна их диаметру, а не площади. Указанная закономерность проявляется в том случае, если мелкие поры расположены достаточно далеко друг от друга. Структура листа удовлетворяет указанным требованиям. Поры (устьица) имеют малый диаметр и достаточно удалены друг от друга. При открытых устьицах выход паров воды идет достаточно интенсивно, закрытие устьиц резко тормозит испарение. Именно на этом этапе вступает в действие устьичная регулировка транспирации. При недостатке воды в листе устьица автоматически закрываются. Полное закрывание устьиц сокращает транспирацию примерно на 90%. Вместе с тем уменьшение диаметра устьичных щелей не всегда приводит к соответственному сокращению транспирационного процесса. Определения показали, что устьица должны закрыться больше чем на 1/2, для того чтобы это сказалось на уменьшении интенсивности транспирации.

Третий этап транспирации — это диффузия паров воды от поверхности листа в более далекие слои атмосферы. Этот этап регулируется лишь условиями внешней среды [Радкевич 2005-235].

2.2 Биологическое значение транспирации

Количество воды, испаряемой растением, во много раз превосходит объем содержащейся в нем воды. Экономный расход воды составляет одну из важнейших проблем сельскохозяйственной практики. К. А. Тимирязев назвал транспирацию, в том объеме, в каком она идет, необходимым физиологическим злом. Действительно, в обычно протекающих размерах транспирация не является необходимой. Так, если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти со значительно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму:

1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза около 30-33°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.

2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.

3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом, чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.

Как уже говорилось, механизм поступления питательных веществ и воды в клетку различен. Однако некоторое количество питательных веществ может поступать пассивно, и этот процесс может ускоряться с увеличением транспирации [Якушина 2008-280].

III Практическая работа на тему «Определение общей площади поверхности листьев дуба, березы и тополя»

Инструкция

 «Определение общей площади поверхности листьев дуба, березы и тополя» [Жданов 2006-450].

При выполнении практической работы была использована следующая инструкция:

1. Возьмем лист березы с обратной стороны в клеточку. Примем одну клеточку за 1 см.

2. Подсчитаем число полных квадратов (а), попавших внутрь контура. Запишем в таблицу показания.

3. Подсчитаем число неполных квадратов (b), пересеченных контуром. Запишем показания в таблицу.

4. Разделим число неполных квадратов пополам. Внесем показания в таблицу.

5. Найдем общую площадь листовой поверхности по формуле: S=Sa+Sb/2, где S-площадь, S- сумма.

6. Сделаем тоже самое с листом дуба и тополя. [Приложение №2].

Выводы:

1.Самая большая площадь поверхности у листа дуба, поэтому с этого листа испарение идет интенсивнее.

2. Самая маленькая площадь у листа березы, поэтому с этого листа процесс испарения менее интенсивный.

3. Лист тополя занимает промежуточную позицию, между листом дуба и листом березы.

Заключение

В данном реферате рассмотрены особенности одного из важных процессов наряду с фотосинтезом, дыханием – это транспирация, то есть испарение воды растениями. Процесс транспирации представляет собой движение воды через растения, и ее испарение через наружные органы, такие как листья, стебли и цветы. К условиям, влияющим на испарения относятся: температура воздуха, освещенность, влажность почвы.

Биологическая значимость транспирации заключается в том, что транспирация спасает растения от перегрева, создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, с транспирационным током передвигаются растворимые минеральные вещества, при этом, чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс. Все это опровергает точку зрения, что рост растений будет одинаков или даже лучше там, где транспирация меньше. Однако могут быть исключения, а именно растение как кактус может расти в пустыне без влаги.

Следовательно, транспирация – жизненно-важный процесс для растений. Он способствует увеличению продолжительности жизни растений.

Доказано, что большая поверхность листьев имеет огромное значение для питания растений и для испарения большого количества воды. Проведя практическую работу, была выявлена площадь поверхности трех листьев дуба, березы и тополя. Таким образом, можно определить уровень интенсивности испарения у листьев разных растений и сделать сравнительный анализ, у какого растения процесс испарения быстрее, а у какого медленнее. У дуба процесс испарения гораздо выше чем у березы и тополя, что защищает это растение от перегрева и высыхания. Вот почему, дуб можно увидеть в жарких странах, например, в Тунисе. Береза и тополь встречается в менее жарких странах, например, они широко распространены в России, так как их уровень транспирации невысокий и в жарких странах они могут засохнуть.

Следовательно, рост растений будет лучше там, где транспирация выше. Уровень транспирации зависит от площади листа. Листья с большой поверхностью наблюдаются в жарких странах, так как благодаря большой поверхности листа ускоряется процесс транспирации и растение не засыхает. В менее засушливых районах площадь поверхности листа не имеет значения, так как при высокой влажности воздуха уходит потребность в большой поверхности листа. Поэтому площадь таких листьев как береза и тополь мала. Но когда наступает засушливое лето. Листья не справляются с транспирацией и они засыхают и можно увидеть ранний листопад.

Список литературы

1. Геннель П.А. Физиология устойчивости растительных организмов./П.А.Геннель. – М.:МГУ,2010-470с.

2. Горышена Т.К. Экология растений./Т.К.Горышена. – М.:Высшая школа,2011 – 345с.

3. Гэлстон А.П. Жизнь зеленого растения./А.П. Гэлстон. – М.: Мир, 2009 – 380с.

4. Жданов В.С. Испарение воды листьями./В.С. Жданов. – М.: МГУ, 2006 – 450с.

5.Козловский П.К. Водный обмен растений./П.К.Козловский. – М.: Колос, 2008 – 560с.

6. Красильникова Н.А. Жизнь растений./Н.А. Красильникова.-М.: Просвещение, 2009 -347с.

7. Максимов Н.А. Водный режим растений./Н.А. Водный режим растений. – М.: Советская энциклопедия, 1978 -670с.

8. Радкевич В.А. Экология./В.А. Радкевич. – Минск.: Высшая школа,2005 – 235с.

9.Якушина Н.И. Физиология растений./Н.И. Якушина. – М.: Просвещение,2008 – 280с.

 

Приложение №1

Транспирация

1 — Вода всасывается корнями и поступает в ксилему.
2 — Вода поднимается вверх по ксилеме.
3 — Из ксилемы вода поступает в мезофильные клетки и испаряется с поверхности растения через устьица.

Ксилема – основная водопроводящая ткань наземных сосудистых растений; один из двух подтипов проводящей ткани растений.

Мезофильные клетки - внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию — фотосинтез.

Устьица - специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газообмен.

Приложение №2

Практическая работа

«Определение общей площади поверхности одного листа дуба, березы и тополя»

1. Определение общей площади поверхности отдельных листьев березы, дуба и тополя:

Разновидность листа	Число полных квадратов	Число неполных квадратов	S/2	S = Sa+Sb/2
Береза(1)	32	30	15	47
Береза (2)	47	31	16	63
Береза (3)	61	35	18	79
Дуб (1)	167	77	38,5	205,5
Дуб (2)	161	75	38	199
Дуб (3)	137	76	38	175
Тополь (1)	97	45	22,5	119,5
Тополь (2)	116	47	24	140
Тополь (3)	154	46	23	177

S = S1+S2+S3

S (береза) = 47+63+69 = 179 кл2

S (дуб) = 206 + 199 +175 = 580 кл2

S ( тополь) = 120+140+177 = 437 кл2

Самая высокая площадь поверхности листьев дуба, на втором месте листьев тополя и на третьем месте листьев березы.

Краткое описание документа:

В настоящее время наблюдается процесс опадания листьев в июле, августе, несмотря на то, что в летние месяцы такое явления как листопад не характерно.

В связи с тем, что лето в Нижнем Тагиле бывает очень жаркое, а именно температура высокая, много света, низкая влажность почвы – это приводит к снижению транспирации. Недостаток испарения нарушает правильное распределение питательных веществ и препятствует движению воды и питательных веществ от корней к побегам.

Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза около 30-33°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру. Большая поверхность листьев имеет огромное значение для питания растений и для испарения большого количества воды.

Чем больше развита листовая поверхность, тем больше общая потеря воды. Поверхность листа покрыта порами, называемыми устьицами и у большинства растений большая часть устьиц находится на нижней части листа. Устьица ограничены замыкающими клетками и сопровождающими клетками (вместе известными как устьичный комплекс), которые открывают и закрывают поры. Транспирация проходит через устьичные щели и может рассматриваться как необходимая «цена», связанная с открытием устьиц для доступа углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Транспирация также охлаждает растение, изменяет осмотическое давление в клетках и обеспечивает движение воды и питательных веществ от корней к побегам.