Опыт 9.8. Изучение газообмена в листьях

Материалы и оборудование

Четыре пробирки, тщательно вымытые и с точно подобранными резиновыми пробками

Пинцет

Штатив для пробирок

Шприц на 2 мл

Алюминиевая фольга

Вата-сырец

Сверло для пробок № 12

Водяная баня с "лапками" для пробирок

Настольная лампа

Только что сорванные листья

Гидрокарбонатный (бикарбонатный) индикатор

Раствор гидрокарбонатного индикатора следует перед самым опытом уравновесить с окружающим воздухом, продувая через него воздух до тех пор, пока жидкость не станет вишнево-красной. Гидрокарбонатный индикатор продается в виде конценрированного раствора, и для использования в опытах его следует развести в 10 раз. Для установления равновесия с атмосферной двуокисью углерода через раствор надо прокачать воздух, приходящий с улицы; для этого можно налить раствор индикатора в чистую стеклянную промывалку, затем на носик промывалки надеть шланг и другой конец его выставить в окно. Такую систему подсоединяют к водоструйному насосу и пропускают через раствор воздух до тех пор, пока цвет раствора не перестанет меняться. На этой стадии индикатор имеет темно-красный цвет, но в пробирках он будет казаться оранжево-красным. Вся процедура требует времени, и это следует учесть, запланировав определенное время перед началом опыта (100 мл раствора индикатора нужно аэрировать по меньшей мере 20 мин).

Методика

1. Подпишите четыре пробирки: А, Б, В и Г.

2. Промойте пробирки и шприц на 2 мл небольшим количеством раствора индикатора.

3. В каждую пробирку перенесите шприцем по 2 мл раствора индикатора. Не берите пробирки за края, так как кислота, которая содержится в поте, может повлиять на индикатор. Кроме того, постарайтесь дышать в сторону, чтобы выдыхаемый вами воздух не попал в пробирку.

4. Оберните пробирки А и В алюминиевой фольгой.

5. Подготовьте пробирки так, как показано на рис. 9.27. Положите в две из них по два кружочка, только что вырезанных из свежего листа сверлом для пробок № 12 (такие кружочки называют высечками).

Рис. 9.27. Опыт по изучению газообмена в высечках из листьев

6. Поставьте пробирки так, чтобы они одинаково освещались настольной лампой.

7. Чтобы температура во время опыта не повышалась, поместите между пробирками и источником света тепловой фильтр, которым может служить прямоугольный стеклянный резервуар с водой, или просто поставьте пробирки в водяную баню, закрепив их зажимами.

8. Обратите внимание на цвет индикатора в каждой из пробирок.

9. Время от времени осторожно встряхивайте пробирки. После этого оставьте их хотя бы на два часа, а еще лучше - на ночь. Запишите, как изменился цвет индикатора в разных пробирках к концу опыта (рассматривать их следует на белом фоне).

Результаты

Оценить результаты можно, пользуясь такой схемой^*:

^* (В строке "Увеличение кислотности" стрелка должна быть направлена только влево, а в строке "Увеличение щелочности" - только вправо.)

Если раствор подкисляется, это можно истолковать как результат образования двуокиси углерода и растворения ее в воде; если же раствор защелачивается, это указывает на снижение концентрации двуокиси углерода.

9.35. Какие выводы можно сделать из полученных вами результатов и для чего нужны контроли?

9.36. Как называется точка равновесия, при которой нет ни чистого поглощения, ни чистого образования СО₂ в пробирке Б с высечками из листа?

Модификации описанного выше опыта

1. Сравнение скоростей фотосинтеза. С высечками из листа можно провести ряд различных сравнительных исследований, используя разную интенсивность света, старые и молодые листья с одного и того же растения, желтые и зеленые участки пятнистых листьев или листья разных растений (скажем, С₃- и С4-растений - см. ниже о С₄-фотосинтезе). Скорость фотосинтеза можно оценивать по окраске раствора индикатора либо во время эксперимента, либо по его завершении. Если вы хотите выяснить влияние интенсивности света, следует взять ртутную лампу. Очень интересно сравнить какое-нибудь тенелюбивое растение, например двулепестник (Circaea lutetiana), с другими видами и узнать, могут ли они фотосинтезировать при низкой освещенности (определить, насколько ниже у них находится световая точка компенсации).

2. Использование водных растений вместо кусочков листа. Можно взять и водные растения типа элодеи, только нужно их хорошенько промыть в дистиллированной воде, чтобы удалить все остатки загрязнений и озерной воды и таким образом свести к минимуму участие микроорганизмов в изучаемом процессе. Такие растения кладут прямо в раствор индикатора так, чтобы они были полностью покрыты раствором. Сам по себе индикатор почти не влияет на растение во время опыта.