Влияние изменения минерального питания на дыхание и рост растений
Дыхание как важнейший физиологический процесс, связанный с потреблением кислорода, суммарное химическое уравнение дыхания растений. Изучение ростовых реакций и дыхания проростков ярового тритикале на варьирование концентраций солей, содержащих азот.
| Рубрика | Химия |
| Вид | творческая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 2,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
15
Департамент образования города Москвы
Государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы
«Школа с углубленным изучением иностранного языка № 1236»
Школьное отделение 230
Влияние изменения минерального питания на дыхание и рост растений
(исследовательская работа по химии)
Исполнитель:
Гурьянова Н.А.
Руководитель:
Пухальская Н.В. учитель химии
МОСКВА 2016-2017
Введение
Цель
Целью нашего исследования являлось изучение ростовых реакций и дыхания проростков ярового тритикале на варьирование концентраций солей, содержащих азот
Задачи
1) Ознакомиться с информацией из альтернативных источников о: дыхании растений, цикле дыхания растений, роли углеводов, влиянии азота. Узнать, что влияет на дыхание растений;
2) Классифицировать информацию, составить план письменной и экспериментальной частей исследовательской работы;
3) Провести эксперимент, поэтапно записывая ход работы и результаты экспериментальной деятельности;
4) Собрать в доклад: теоретическую информацию, информацию и результаты, полученные в ходе эксперимента. Записать вывод;
5) Составить список литературы;
6) Подготовить презентацию и доклад.
Новизна
Новизна моей исследовательской работы заключается в том, что впервые исследовали закономерности роста проростков тритикале сорта Dublet на ранних этапах роста на растворы минеральных солей.
Объектом исследований стало яровое тритикале (Triticale), которое создано путем гибридизации яровой пшеницы с яровой рожью. Наибольшее значение в формировании урожайности ярового тритикале на дерново-подзолистых почвах имеют азотные удобрения. Исследуемый сорт Dublet относится к наиболее рано колосящимся и созревающим яровым тритикале. Он характеризуется высокой устойчивостью к болезням. Предмет исследований - рост и дыхание растений.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Влияние изменения минерального питания на дыхание растений
Главной частью моей исследовательской работы стало измерение дыхания. Мы измеряли газообмен всех проростков, выращенных в опыте и выражали виде среднего показателя дыхания на один росток (ppm/раст). Измерения проводились в двух последовательных экспериментах в течение 10 мин на каждом варианте опыта.
Дыхание - важнейший физиологический процесс, в результате которого происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности растительного организма. При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
Суммарное уравнение процесса дыхания:
С6Н1206 + 602 -> 6С02 + 6Н20 + 2824 кДж.
В самой общей форме можно отметить, что все живые клетки получают энергию за счет ферментата и иных реакций, в ходе которых электроны переходят с более высокого энергетического уровня на более низкий. В природе существуют два основных процесса, в ходе которых энергия солнечного света, запасенная в органическом веществе, высвобождается,-- это дыхание и брожение. Дыхание -- это аэробный окислительный распад органических соединений на простые неорганические, сопровождаемый выделением энергии. Брожение -- анаэробный процесс распада органических соединений на более простые, сопровождаемый выделением энергии. В случае дыхания акцептором электрона служит кислород, в случае брожения -- органические соединения.
Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода клетками и тканями растений и осуществляется при участии различных ферментов. Вначале сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) под действием ферментов распадаются на более простые, которые при участии кислорода расщепляются до конца, т.е. до образования углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая используется растением (а также любым живым организмом) на процессы жизнедеятельности: поглощение из почвы воды и минеральных веществ, их передвижение, рост, развитие, размножение.
В освобождении энергии, заключенной в органических веществах, состоит главное значение дыхания. По существу, при дыхании освобождается солнечная энергия, которую растение использовало в процессе фотосинтеза на образование органических веществ и таким путем запасло ее.
В процессе дыхания окисление сложных органических веществ до углекислого газа и воды происходит постепенно и энергия освобождается небольшими порциями. Если бы энергия освобождалась вся сразу, тогда клетка сгорела бы.
Зависимость дыхания растений от факторов внешней среды
Дыхание, подобно другим процессам жизнедеятельности, зависит от факторов среды: температуры, влажности, содержания кислорода, степени освещенности, содержания минеральных веществ и др.
1. Для протекания процессов дыхания требуются определенные температурные условия, причем они разные у каждого вида растений и его органов. У большинства растений для дыхания наиболее благоприятна температура 25 - 30°С. У некоторых видов растений дыхание происходит и при отрицательных температурах, хотя этот процесс протекает очень слабо.
2. Интенсивность дыхания растений зависит от содержания воды в клетках. Чем меньше воды в клетках, тем слабее идет в них дыхание. Очень слабо дышат сухие семена. С увеличением влажности дыхание семян возрастает в сотни и тысячи раз. Это отрицательно сказывается на хранении семян, так как они сильно разогреваются и погибают. Повышение интенсивности дыхания имеет огромное биологические значение для прорастания семян, поскольку усиление дыхания сопровождается освобождением большого количества энергии, необходимой для роста и развития зародыша.
3. На дыхание растений влияет содержание кислорода в окружающей среде.
Угнетение дыхания начинается при уменьшении содержания кислорода до 5%.
Недостаток кислорода испытывают подземные органы (корни и корневища) растений, обитающих на заболоченных и глинистых почвах. В растениеводстве применяются различные агротехнические приемы для улучшения дыхания корней.
4. На дыхание растений влияет и свет, хотя дышат они днем и ночью, на свету и в темноте. Свет вызывает повышение температуры растения, отчего дыхание его усиливается. У светолюбивых растений, дыхание более интенсивное, чем у теневыносливых.
Влияние минерального питания на дыхание растений
Интенсивность дыхания сильно зависит от снабжения растения элементами минерального питания. Такие элементы, как фосфор, сера, железо, медь, марганец, принимают непосредственное участие в процессе дыхания, входя в промежуточные продукты (фосфор) или являясь составной частью дыхательных ферментов.
Методика проведения опытов
Приготовление раствора
Таблица 1. Схема опыта
|
№ стакана и вещество |
% Концентрация вещества |
|
|
1. H2O |
Контроль |
|
|
2. NH4NO3 |
0.1% |
|
|
3. NH4NO3 |
0.01% |
1 стакан - контроль. H2O
2 стакан - 0.1% раствор NH4NO3;
Беру 0.7 г NH4NO3, доводим до метки 700 мл H2O, получаем 0,1% растворNH4NO3.
3 стакан - 0.01% раствор NH4NO3;
Беру 0.07 г NH4NO3, доводим до метки 700 мл H2O, получаем 0.01% раствор NH4NO3.
Рулонный способ проращивания семян
Вырезаем прямоугольные полоски из фильтровальной бумаги (ширина примерно 10 см, длинна около 30 см) и смачиваем их водой.
Полоску располагаем горизонтально, кладём семечко с левого или правого края выше середины, заворачиваем его одним двумя сантиметрами бумаги в виде рулона. Кладём все семена выше центра листка, заворачивая каждое бумагой. Скрепляем рулон посередине, помещаем в стаканы, в каждый добавляя нужный раствор в объеме 20мл. (рис1 и 2)
На рисунках 1 и 2 изображён использованный мной рулонный метод проращивания семян.
Для измерения массы верхней части ростка отрезали корни.
Для нахождения площади поверхности умножаем длину ростка на условную ширину ширину 0,5 см., вычисленную как среднюю величина в каждом из вариантов опыта.
Для измерения показателя УППЛ нахожу площадь поверхности и делю на массу верхней части ростка. Для измерения дыхания использую газоанализатор, который регистрирует содержание CO2 в воздухе.
Результаты
Нами был проведен эксперимент, в котором установлены некоторые закономерности влияния минерального питание на дыхание, рост растений и изменение количества жидкости потребляемой растением.
В качестве объекта исследования был выбран сорт Dublet ярового тритикале. На 3-ий день роста впервые измеряю количество поглощаемой жидкости, отливая оставшуюся в стаканах жидкость в мерный стаканчик и вычитая количество оставшейся жидкости из количества налитой накануне. Подобные измерения проводили ежедневно до окончания эксперимента - 9-го дня роста. С 6-го дня роста начали измерять среднюю длину ростков, разворачивая рулоны и измеряя каждый из ростков, а затем находя среднюю длину. Такие измерения проводили ежедневно до окончания исследований - 9-го дня роста. С 7-го дня роста начинали измерять среднюю длину корней, разворачивая рулоны и измеряя корни, а затем находя среднюю длину. Такие измерения проводили ежедневно до окончания исследований - 9-го дня роста.
Я прослеживала развитие растений, помещая их в три стакана с разными растворами, а именно: раствор NH4NO3 0.01%, раствор NH4NO3 0.1% и вода.
Таблица 2. Изменение количества поглощаемой жидкости (мл)
|
Изменение количества поглощаемой жидкости |
||||||||||
|
H2O |
0 |
0 |
12 |
12 |
12 |
5 |
15 |
15 |
15 |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
0 |
0 |
10 |
10 |
10 |
8 |
12 |
12,5 |
12,5 |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
0 |
0 |
11 |
11 |
11 |
5 |
12 |
11,5 |
11,5 |
Рис.3. Количество поглощаемй за сутки жидкости проростками Тритикале сорта Дублет
Посмотрев на график, можно заметить, что на ранних этапах развития растений, большее количество жидкости потребляет растение, помещённое в воду. Растение с наибольшей концентрацией удобрения изначально выпивало более, а затем менее жидкости, чем растение в стакане с меньшей концентрацией. То есть, спустя несколько дней после посадки, растения, удобренные больше остальных, требуют меньше всех жидкости.Можно предположить, что это говорит о том, что удобрение влияет благоприятно на растение, позволяя ему развиваться, расходуя меньше ресурсов. Возможно, и то, что поглощение воды из менее концентрированных растворов больше так как осмотическая сила раствора влияет на процесс поглощения , затрудняя его.
Таблица 3. Изменение средней длины ростков (см).
|
Изменение средней длины ростков |
|||||
|
H2O |
5,4 |
9,37 |
13,5 |
18,25 |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
3,95 |
5,94 |
11 |
15,8 |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
4 |
5,17 |
9 |
11,53 |
Рис. 4. Динамика изменения средней длины ростков (см)
На этом графике (рис.4) показано изменение средней длины ростков. Видно, что длина ростка выше у тех проростков, которые росли на чистой воды без добавления минеральных солей. С одной стороны можно сказать, что растения чувствуют себя лучше? Однако, эти проростки сильно тянулись к свету, выглядели более светлыми. Вероятно, им не доставало света. Хотя они росли в тех же условиях, что и остальные.
Мы высказали гипотезу, что, возможно, питательные вещества в почве способны отчасти компенсировать потребности растений и растения не испытывают потребности так тянуться к свету на ранних этапах роста.
На рисунке 5 мы видим ростки на 9 день роста. Сверху подписана средняя длина ростков из определённого стакана.
В итоге, растения, помещённые в удобренную жидкость, выросли в высоту меньше растений, находившихся в воде. Но это не значит, что удобренные растения развивались хуже. Об этом можно судить по данным о массе растений.
Рис.5. Средняя длина ростков тритикале на 9 день роста
Средняя масса на один росток с корнем из стакана с водой составляет 0,35г, а масса ростка с корнем из стакана с наибольшей концентрацией удобрения - 0,45г. Визуально, удобренные растения толще и плотнее у основания верхней части. Чтобы доказать это было измерено: средний вес верхней части растений из разных стаканов и показатель УППЛ (удельная поверхностная плотность листа).
Показатель УППЛ (удельная поверхностная плотность листа):
Таблица 4. Показатель УППЛ (г/см2).
|
Показатель УППЛ(г./кв см.) |
||
|
H2O |
0,038 |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
0,0417 |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
0,078 |
Рис.6. Удельная поверхностная плотность листьев
Вес верхней части одного ростка из стакана с водой - 0,092г, а верхней части из стакана с наибольшей концентрацией удобрения - 0,1г.
Рис.7. Внешний вид ростков без корней
На рисунке верхние части ростков из разных стаканов без корней.
Также были произведены измерения средней величины самого длинного корня:
Таблица 5. Изменение длины корня (см).
|
Изменение средней длины корня(см.) |
||||
|
5д |
7д |
9 д |
||
|
H2O |
8,15 |
8,2 |
8,4 |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
6,79 |
7,7 |
8,89 |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
5,02 |
6,1 |
7,3 |
Рис.8. Прирост корня с 5(1), на 7(2) и на 9 день(3)
На графике можно увидеть, что корень у растения из стакана с водой вырос быстро, но удлинение его замедлилось, тогда как у растений из стаканов с растворами минеральных солей, удлинение корня продолжилось и было интенсивным. Это хорошо заметно по таблице, где прирост корней выражен в процентах (табл. 6), иллюстрирующей изменение длины корней в процентах.
Таблица 6. Изменение средней длины корней (%).
|
Изменение длины корней |
||
|
H2O |
3% |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
30,9% |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
45,4% |
Исследование дыхания растений
Главной частью моей исследовательской работы стало измерение дыхания. Мы измеряли газообмен всех проростков, выращенных в опыте и выражали виде среднего показателя дыхания на один росток (ppm/раст). Измерения проводились в двух последовательных экспериментах в течение 10 мин на каждом варианте опыта.
Параметром «дыхание» называли измерение содержания СО2 в воздухе камеры газоанализатора за определенное фиксированное время (10мин) в темноте.
Таблица 11. Дыхание - измерение измерения содержания СО2(в темноте) (ppm).
|
Дыхание (ppm) |
||
|
H2O |
51 |
|
|
NH4NO3(0,01%) |
32,5 |
|
|
NH4NO3(0,1%) |
99,3 |
Рис. 11 Интенсивность дыхания растений
На диаграмме можно увидеть, что растения из стакана с наибольшей концентрацией удобрения выделяют больше CO2, чем другие, а это означает, что процесс диссимиляции и энергетический обмен у этих растений усиленный. Усиление дыхания при максимальной в опыте концентрации нитрата аммония возросло на 94% от контроля и являлось достоверно большим, снижение дыхания в первом варианте с никой концентрацией нитрата аммония отличалось от контрольного варианта на 36%.
Следовательно, у проростков на высокой концентрации питательного раствора усилен процесс производства энергии, что способствует увеличенным затратам, возможно именно это является причиной меньшей способности вытягиваться в высоту у проростков при произрастании на растворах солей по сравнению с контрольными растворами-чистой водой.
Итак, повышение концентрации удобрений усиливает процесс дыхания у ярового тритикале сорта Dublet. Но этого нельзя сказать о низкой концентрации солей. Там наблюдалось снижение дыхания. По видимому уровень, на котором увеличивается дыхание существенно, должен характеризоваться каким то увеличением пороговых концентраций солей и не является прямо пропорциональным просто повышению концентрации солей в растворе.
Выводы
1. Установлено, что повышение концентрации минерального питания в растворе способствует усилению дыхания, чтооказывает влияние на динамику роста ростка, снижая линейные размеры проростков, и совпадает с усилением роста корневой части проростков.
2. Удобрения (повышение концентрации солей в растворе) не способствуют более интенсивному росту верхних частей растения, но обуславливают уплотнение листа, увеличение процента прироста длины корня и снижает потребление жидкости.
соль азот кислород дыхание тритикале
Список использованной литературы
1. Куперман И.А., Хитрово Е.В. Дыхательный газообмен как элемент продукционного процесса растений. - Новосибирск: Наука, 1977г.
2. Онлайн-энциклопедия физиология растений [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://fizrast.ru/dyhanie/intensivnost/vneshnii-usloviya.html. - Влияние внешних условий на процесс дыхания растений. - (Дата обращения: 09.11.2016).
3. Полевой В.В. Физиология растений. 1989г.
4. Рубин Б.И. и Ладыгина М.Е. Физиология и биохимия дыхания.-М.: Наука,1974г.
5. Туркова Н.С. Дыхание растений. М. Изд-во Моск. ун-та, 1963г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Составление уравнения ступенчатой диссоциации заданных веществ. Уравнения реакций кислот, оснований и амфотерных гидроксидов. Получение солей, уравнения их диссоциации. Виды концентраций вещества. Изменение энтропии при проведении химической реакции.
контрольная работа [158,6 K], добавлен 17.05.2014Разобщение дыхания и фосфорилирования, процесс ингибирования. Свободнорадикальное окисление. Процесс образования аденозинтрифосфорной кислоты в дыхательной цепи. Положения хемиосмотической теории Митчелла. Ферментативные и неферментативные антиоксиданты.
презентация [514,2 K], добавлен 09.12.2013Изучение контролируемых свойств и показателей качества природных вод как дисперсных систем. Влияние на них малых концентраций кислот и щелочей. Предельное значение степени гидролиза солей в природных водах. Растворение газов атмосферы и кислорода в воде.
контрольная работа [273,5 K], добавлен 07.08.2015Изучение каротиноидов, жирорастворимых растительных пигментов желтого, оранжевого или красного цвета. Анализ их роли в процессах фотосинтеза и дыхания. Описания источников промышленного получения каротина. Сбор, сушка и первичная обработка растений.
реферат [82,1 K], добавлен 23.08.2013Биологическая роль азота и его соединений для живой материи; распространенность, свойства. Факторы, влияющие на круговорот азота в антропогенных биоценозах. Токсикология и "физиологическая необходимость" азота для организма человека, животных и растений.
курсовая работа [82,8 K], добавлен 22.11.2012Методы построения кинетических моделей гомогенных химических реакций. Расчет изменения концентраций в ходе химической реакции. Сравнительный анализ численных методов Эйлера и Рунге-Кутта. Влияние температуры на выход продуктов и степень превращения.
контрольная работа [242,5 K], добавлен 12.05.2015Понятие о химической кинетике. Взаимодействие кислорода с водородом. Механизмы химических реакций. Влияние температуры на скорость реакций. Понятие об активном комплексе. Влияние природы реагирующих веществ на скорость реакций. Закон действия масс.
реферат [237,9 K], добавлен 27.04.2016Зависимость химической реакции от концентрации реагирующих веществ при постоянной температуре. Скорость химических реакций в гетерогенных системах. Влияние концентрации исходных веществ и продуктов реакции на химическое равновесие в гомогенной системе.
контрольная работа [43,3 K], добавлен 04.04.2009Химия и получение гидразина. Восстановление соединений, содержащих связь азот-азот. Получение из азотоводородной кислоты и азидов. Разложение аммиака. Синтез Рашига. Строение молекулы и дипольный момент. Монозамещенные и дизамещенные гидразины.
курсовая работа [196,9 K], добавлен 04.10.2008Элемент азот - первый представитель главной подгруппы таблицы Менделеева. Степени окисления азота в соединениях. Образование оксидов азота и азотной кислоты. Ускорение роста рассады томатов посредством внесения калиевой селитры, доза внесения удобрения.
реферат [681,1 K], добавлен 10.01.2012Определение и классификация солей, уравнения реакций их получения. Основные химические свойства солей, четыре варианта гидролиза. Качественные реакции на катионы и анионы. Сущность процесса диссоциации. Устойчивость некоторых солей к нагреванию.
реферат [12,9 K], добавлен 25.02.2009Открытие, физические и химические свойства азота. Круговорот азота в природе. Промышленный и лабораторный способы получения чистого азота. Химические реакции азота в нормальных условиях. Образование природных залежей полезных ископаемых, содержащих азот.
презентация [226,7 K], добавлен 08.12.2013Сущность и виды окисления - химических реакций присоединения кислорода или отнятия водорода. Ознакомление с методами восстановления металлов в водных и соляных растворах. Изучение основных положений теории окислительно-восстановительных реакций.
реферат [130,1 K], добавлен 03.10.2011Характеристика гидролиза солей. Виды реакций нейтрализации между слабыми и сильными кислотами и основаниями. Почвенный гидролиз солей и его значение в сельском хозяйстве. Буферная способность почвы: обмен катионов и анионов в процессе минерализации.
контрольная работа [56,1 K], добавлен 22.07.2009Современные процессы получения серы и кислорода, как в промышленности, так и в лабораторных условиях. Общая характеристика технологических процессов, их сравнительное описание и отличительные особенности, химическое обоснование и оценка актуальности.
доклад [37,7 K], добавлен 14.01.2016Знакомство с особенностями разработки озонохемилюминесцентного метода контроля органических соединений. Химическое потребление кислорода как общая концентрация кислорода, соответствующая количеству бихромата. Анализ критериев оценки качества воды.
дипломная работа [723,1 K], добавлен 04.01.2015Трактовка тримолекулярных реакций по Траутцу. Конечное уравнение для скорости световой реакции. Понятие эффективной энергии активации. Формулы для квазистационарных концентраций свободных валентностей. Особенности цепных неразветвлённых процессов.
курс лекций [236,8 K], добавлен 30.01.2009Влияние кислорода на полимеризацию с катализаторами. Особенности образования соединений ванадия высшей валентности. Зависимость эффективных констант скорости полимеризации этилена. Порядок подачи компонентов катализатора и кислорода в реакционную зону.
статья [362,6 K], добавлен 22.02.2010Понятие гидролиза как реакции обменного разложения веществ водой; его роль в народном хозяйстве, повседневной жизни. Классификация солей в зависимости от основания и кислоты. Условия смещения реакций обратимого гидролиза согласно принципу Ле Шателье.
презентация [411,8 K], добавлен 02.05.2014Исследование роли лимонной кислоты в системе биохимических реакций клеточного дыхания организмов. Основное сырье и способы производства лимонной кислоты. Характеристика особенностей поверхностного и глубинного способов ферментации сахарсодержащих сред.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.01.2014
