1.2. Подготовительные работы по учебным опытам с растениями

Выбор и подготовка объектов для опытов. В качестве объекта для опытов по изучению жизни растений в 6 классе обычно рекомендуются комнатные растения. Из относительно неприхотливых растений наиболее подходящими для этой цели являются пеларгония (разновидности ее с обычными зелеными и мягкими листьями), плектрантус, бальзамин, колеус. Лучше, если растения будут не очень крупными, в нескольких экземплярах. Для этого надо весной окоренить черенки их в воде (или во влажном песке) и высадить в небольшие вазоны - гончарные (цветочные горшки диаметром 10-12 см), картонные или пластиковые, высотой около 10 см, изготовленные из коробок или банок хозяйственного назначения (из-под молочных продуктов, препаратов бытовой химии и т. п.).

Между тем все учебные опыты по курсу биологии б класса могут быть проведены на сельскохозяйственных растениях, выращиваемых в помещении из семян. Почти все опыты могут быть поставлены на фасоли обыкновенной, хорошими объектами для ряда опытов являются горох, бобы, рожь, пшеница; в эксперименте по минеральному питанию растений лучшие результаты получаются на томатах.

Сельскохозяйственные культуры в качестве объекта учебных опытов имеют важные преимущества перед комнатными растениями. Их легко вырастить в необходимом количестве к определенному сроку. Опыты ставятся на молодых растениях, которые занимают мало места на окне, под лампой, что существенно для условий школы. Результаты ряда опытов на таких объектах получаются быстрее и ярче, чем на комнатных растениях, что исключительно важно для демонстрационного опыта. Так, например, обработка листьев в опытах по фотосинтезу (кипячение листьев в воде, а затем в спирте) занимает на уроке для комнатных растений 20-25 мин, для фасоли -7-10 мин; при этом значительно меньше расходуется и спирта. Проведение опытов на сельскохозяйственных растениях имеет и политехническое значение - знакомит учащихся с различными культурами, с некоторыми биологическими особенностями их.

Методика опытов, представленных в настоящем пособии, рассчитана на применение в качестве объектов прежде всего сельскохозяйственных растений, выращиваемых из семян. В тех случаях, где это целесообразно, говорится и об использовании комнатных растений.

Необходимые семена можно получать самим, выращивая соответствующие культуры на учебно-опытном участке школы, на приусадебных участках - в плане индивидуальных летних заданий учащимся. Семена можно приобрести в колхозе, совхозе, а в городах - через торговлю или в контрольно-семенных лабораториях, на станции юных натуралистов, в других школах.

Для учебных опытов в 6 классе пригодны растения, выращиваемые как в почве, так и на воде - в стеклянных банках, пробирках с обычной водой. Выращивание растений на воде интересно для экспериментальной работы во многих отношениях, в том числе экономным использованием места, простотой ухода за растениями, удобством использования в опытах. Выращиваются растения на воде не более 3-4 недель, для большинства опытов подходящими являются двухнедельные растения. На таких растениях можно провести все основные опыты курса - по изучению фотосинтеза, дыхания разных органов растения, поглощения веществ корнем, испарения воды листом и др.

Проращивание семян для опытов. Проращивать семена необходимо для опытов на проростках и для выращивания растений на воде для других опытов. В почву же можно сеять и проросшие, и сухие семена.

Один из способов проращивания семян - на лоскуте ткани, сложенном в несколько слоев, обильно увлажненном и положенном на дно плоской посудины (тарелки, кристаллизатора и т. п.). Сухие семена размещают на поверхности подстилки из ткани, прикрывают их краями лоскута, посудину накрывают стеклом, куском картона, тарелкой или иной крышкой. Недостатком этого способа является то, что необходимо поддерживать нормальную влажность ткани - смачивать ее по мере подсыхания или сливать излишек воды. Если этого не делать, прорастание семян может затянуться, быть неравномерным, возможно и загнивание семян при избытке воды.

При другом способе семена предварительно замачивают в воде - заливают большим количеством некипяченой воды, например в банке на 0,5-1 л. Семена фасоли, гороха, бобов выдерживают в воде 8-10 ч (не более 12 ч), зерна ржи, пшеницы, ячменя, семена томатов - от 12 до 20 ч. Затем всю воду с семян сливают и оставляют их в той же банке, неплотно прикрывают или. помещают в плоскую посудину с крышкой на умеренно влажную подстилку из ткани. Мелкие семена, например томатов, удобно замачивать в воде и проращивать в банках, предварительно завернув их неплотно в матерчатый мешочек.

Оба рассмотренных способа целесообразно применять для проращивания относительно большого количества семян. Для многих же учебных опытов достаточно прорастить всего несколько штук. С этой целью удобно использовать третий способ - проращивание семян в небольших (на 0,25-0,3 л) стеклянных баночках из-под продуктов питания.

Семена фасоли в количестве 15-20 штук помещают в центр смоченного водой лоскута ткани размером примерно 12 на 12 см и накрывают их краями лоскута так, чтобы получился сверток с одной многослойной стороной. Этой стороной сверток помещают на дно банки. Наливают в нее немного воды: если сверток сдвинуть в сторону, то слой свободной воды должен быть от 0,5 см (если семена проращивают при комнатной температуре) до 1 см (если банку помещают в более теплое место). Банку закрывают крышкой из 3-4 слоев газетной бумаги, укрепляют ее резиновым кольцом или нитками по желобку банки. Соблюдение всех указанных тонкостей методики избавит от какого-либо ухода за семенами. Данный способ больше других подходит для проращивания семян теплолюбивых растений (фасоль, томаты), так как небольшие банки с семенами удобно размещать у источников тепла в школе или дома: подвешивать с помощью шнура на необходимой высоте у печи, батареи отопления; поместить на шкаф, где теплее. Для контроля за температурой в банку легко ввести лабораторный термометр, проколов им бумажную крышку.

Нетребовательные к теплу объекты (горох, рожь, пшеница и др.) прорастают при обычной комнатной температуре на второй-третий день после замачивания. Для быстрого прорастания семян теплолюбивых растений необходима температура 22-25 °С. При этом семена фасоли начинают прорастать через 2-3 дня, томатов - через б-7 дней, в обратной зависимости от температуры. При низкой комнатной температуре прорастание семян может затянуться - у фасоли до 7 дней, у томатов - до двух недель.

Семена фасоли могут прорастать неравномерно, что зависит от качества их. Поэтому надо через 2-3 дня посмотреть и выбрать проросшие семена, в том числе наклюнувшиеся - те, у которых чуть вышел корешок. Эти семена либо высевают, либо помещают на время в небольшие влажные камеры. Если надо задержать дальнейшее прорастание семян, влажные камеры помещают в холодное место - с температурой не ниже 0°С.

Выращивание растений на воде. Для опытов выращивают растения на воде в обычных (химических) пробирках или в широкогорлых стеклянных банках на 0,5-1 л. Можно использовать и другую посуду - пузырьки, пластиковые банки, стаканы, изготовленные из водонепроницаемых картонных коробок, но это менее удобно.

Рис. 1. Выращивание растений в пробирках: 1 - различные способы укрепления проросшего семени на краях пробирки; 2 - двухнедельное растение фасоли в пробирке с водой

Рис. 2. Приспособления для выращивания проростков в банках с водой: 1 - с картонной крышкой; 2 - с полиэтиленовой пленкой

При выращивании растений в пробирках к последним надо сделать приспособление для удерживания семени на краях пробирки - прикрепить к сухому стеклу перекладину из пластилина или частично закрыть им отверстие пробирки (рис. 1). Пробирки наполняют некипяченой водой и устанавливают вертикально в какую-либо подходящую банку, стакан из картонной коробки и т. п. штатив. На дно стеклянной банки надо положить лоскут ткани или несколько слоев бумаги, чтобы уменьшить возможность разбить дно пробирки при работе. Если банка-штатив из прозрачного стекла, ее надо обернуть несколькими слоями газетной бумаги - закрыть от света. Это обязательно при длительном выращивании растений.

Проросшие семена с корнем в 1-1,5 см помещают по одному на край пробирки и перекладинку из пластилина, последнюю несколько прогибают вниз, чтобы корешок глубже опустился в воду, а положение семени было более устойчивым. Воду в пробирках можно не менять в течение 2-3 недель, если она остается прозрачной, а только доливать убывающую. В первые два дня это приходится делать дважды в день, чтобы небольшие еще корни не оказались вне воды, позже - через день, но проростки надо опустить глубже в пробирку. При продолжительном выращивании растений отверстие пробирки закрывают ватной пробкой, что избавляет от частого подливания воды и улучшает снабжение корней воздухом (он поступает в пробирку вместо поглощенной воды; за 2-3 дня воздух может занять 1/2-2/3 объема пробирки). Выращивание в пробирках особенно ценно для тех опытов, где необходимо иметь корни без каких-либо повреждений.

При выращивании растений в банках к последним надо сделать крышки. Это может быть кусок картона с отверстиями для корешка семени и с прорезями, предназначенными для извлечения из банки выросших растений целиком, с корнем (рис. 2,1). Через прорези можно и высаживать проростки, причем такие, у которых корень начал ветвиться, чего нельзя сделать при использовании иных крышек.

Можно затянуть отверстие банки полиэтиленовой пленкой от хозяйственных мешочков, прикрепив ее нитками или резиновым кольцом по желобку банки. В пленке прокалывают (гвоздем или пинцетом) отверстия размером около 2 мм (для семян фасоли) на расстоянии одно от другого в 2-3 см. Одно отверстие у края банки делают большим - через него наливают воду (рис. 2,2).

Недостатком крышки из пленки является то, что растения в ней не могут закрепиться прочно - при извлечении одних другие нередко падают. Однако для многих опытов вполне пригодны растения, выращенные таким образом. Кроме того, из пленки легко извлекать растения целиком, осторожно разрывая ее.

Можно использовать крышки от пластиковых коробок (например, из-под маргарина) или хозяйственные полиэтиленовые для широкогорлых банок. Отверстия для корешков в них проплавляют раскаленным гвоздем. Хозяйственные крышки сами хорошо держатся на банках. В них прочно укрепляются растения. Однако такие крышки годятся для выращивания растений только с целью использовать отдельные органы - корни или листья, побег, так как из них невозможно извлечь растение целиком, не повредив его.

Банки наполняют некипяченой водой, не доливая до края на 1-2 мм (крышки из картона или пленки не должны касаться воды, иначе она будет "уходить"). Семена располагают на крышке так, чтобы корень (в 1-1,5 см) был опущен в отверстие возможно глубже. В первые 2-3 дня надо доливать воду в банки, чтобы молодые корешки находились постоянно в воде. В дальнейшем, в течение всего срока выращивания растений, воду добавлять необязательно, при этом значительная часть корней будет развиваться в воздухе над водой. В одной широкогорлой банке можно выращивать до 10 растений фасоли.

Выращивание в почве растений для учебных опытов. Для опытов желательно иметь растения, выращенные в небольших вазонах. Это могут быть обычные цветочные горшочки или иные - самодельные. Очень удобно выращивать растения для опытов в вазонах, изготовленных из высоких картонных коробок из-под молока, кефира. Используется нижняя часть коробки, высотой 8-9 см; в дне ее прокалывают несколько мелких отверстий для стока излишков воды. Так же можно изготовить вазоны из пластиковых банок подходящего размера и формы.

Вазоны-отрезки от упомянутых коробок могут использоваться и как штативы для пробирок, экраны от света для банок, сосуды для воды.

Можно изготовить вазоны из газеты и парафина (воска, стеарина) - так называемые парафинированные стаканчики. Удобны для работы стаканы высотой 9 см, диаметром около 6 см. В качестве формы для их изготовления используют стеклянную банку из-под майонеза, соков и т. п. Одинарный лист газеты большого формата разрывают на две продольные полосы. Каждую полосу складывают вдоль так, чтобы ширина одного слоя была равна высоте банки или несколько меньше. Затем плотно обертывают банку бумагой и загибают одинарный слой газеты на дно. Бумажный стакан снимают с банки, захватывают пинцетом так, чтобы он не развернулся, и опускают в расплавленный парафин. Пропитавшийся парафином стакан охлаждают на воздухе, при этом скрепляют все швы, сжимая их пальцами, выравнивают дно стакана; оно может быть запечатано полностью или иметь небольшие отверстия, щели. В одном стакане можно выращивать до четырех растений фасоли.

В вазоны насыпают почву нормальной влажности частями (сначала на 1\3 высоты вазона, затем на 2\3, далее доверху), уплотняют ее только по стенкам; поверхность почвы должна быть ниже края вазона на 1-1,5 см.

Высевают семена в такие вазоны на небольшую глубину, фасоли - на глубину около 2 см, лучше проросшие, в этом случае корнем строго вниз. Посевы фасоли очень желательно поместить хотя бы на первое время в теплое место (20-25 °С), можно и с плохим освещением. При недостатке тепла и избыточной влажности почвы в начале прорастания всходы фасоли могут оказаться больными, с бурыми пятнами на основании стебля. Для некоторых опытов такие растения нежелательны.

Подготовка влажных камер. Для постановки ряда опытов по теме "Корень" необходимо иметь небольшие влажные камеры. В них можно проращивать семена, а также сохранять некоторое время проростки для опытов по разным темам.

Под влажную камеру лучше всего приспособить чашки Петри. Для этого надо на дно их поместить промокательную бумагу или лоскут ткани, вырезанные по размеру дна чашки. Если желательно, чтобы крышка камеры не запотевала, ее протирают изнутри ватным тампоном, пропитанным смесью глицерина с водой в отношении 1 : 1. Бумагу (ткань) заливают водой, затем всю свободную воду сливают. Влажная камера готова.

Аналогичную влажную камеру можно изготовить из чайного блюдца и прозрачной пленки от полиэтиленовых хозяйственных мешочков. На край сухого блюдца тщательно примазывают пластилин в виде валика. Из пленки вырезают круг диаметром на 2 см больше, чем блюдце. На дно кладут влажную ткань или промокательную бумагу. Блюдце накрывают пленкой, натягивают ее и одновременно прижимают к пластилину, затем проглаживают ногтем места соприкосновения пленки с пластилином, чтобы обеспечить герметичность соединения. После открывания влажной камеры эту процедуру повторяют. Если при этом пленка оказывается смоченной водой в местах соприкосновения с пластилином, ее надо обсушить, иначе она не прилипнет.

Рис. 3. Влажная камера, приготовленная из банки,- для постановки опытов с корнем

Можно делать влажные камеры из стеклянных хозяйственных банок на 0,25-0,3 л (из-под майонеза, соков и других продуктов). Если влажная камера будет использоваться для временного хранения проростков или подращивания их, на дно ее кладут увлажненную ткань и закрывают крышкой из плотной бумаги, фольги или полиэтиленовой, которые продаются к таким баночкам. Для постановки некоторых опытов с корнями на дно банки вместо ткани наливают воду слоем 0,5-1 см, в банке устанавливают картонную стенку, лучше двухслойную. Высота ее - чуть ниже банки (стенка не должна касаться крышки), ширина - по диаметру отверстия банки (рис. 3). Нижний край стенки надо вырезать по форме выпуклого дна банки, чтобы он лучше смачивался водой. Желательно наложить на обе стороны картона промокательную бумагу, что улучшает смачиваемость его и повышает влажность воздуха в камере.

Планирование работы по подготовке опытов к урокам. Важной особенностью большинства опытов с растениями является их относительно большая длительность (от нескольких дней до недель). В связи с этим необходимо заблаговременно спланировать работу по подготовке опытов к определенным урокам. Эта работа состоит из собственно постановки опыта на готовом объекте (комнатные растения, сельскохозяйственные растения, выращенные из семян) и из выращивания растений для опытов. Все опыты, рекомендуемые в настоящем пособии, могут быть поставлены на растениях, выращенных из семян в кабинете биологии, на окне классной комнаты. Поэтому в таблице 1 указана продолжительность как самих опытов (на готовом объекте), так и всей работы - от начала выращивания растений для опыта до получения результата в нем. Приводимые в таблице данные ориентировочные, приблизительные. Более точные сведения, с учетом разных условий, приводятся в описании опытов. Пользуясь данными таблицы 1 и календарно-тематическим планом учителя, легко спланировать сроки начала работы по всем опытам, которые намечено провести. Если опытов ставится много, то часть растений, выращенных для одного опыта, может стать объектом для других опытов. Еще проще замачивать и высевать небольшое количество семян фасоли каждые две недели - в тот период, когда предстоит постановка многих опытов, например в октябре-ноябре.

Таблица 1. Ориентировочные сведения для календарного планирования работы по эксперименту с растениями в 6 классе - по программе 1988 г.