Эксперименты по физиологии растений
Постановка экспериментальных работ по физиологии растений в условиях средней школы требует соответственно оборудованной лаборатории. Желательно, чтобы она была расположена окнами на солнечную сторону, имела естественное освещение и более или менее постоянную температуру для нормального роста растений. В лаборатории должен быть водопровод (при отсутствии водопровода ставят большие сосуды для воды с кранами или каучуковыми трубками с зажимами), слив и электропроводка, дающая возможность пользоваться проекционным фонарем, термостатом, нагревательными приборами.
Кроме того, очень часто в зимнее время опыты по физиологии зеленых растений не могут быть полностью закончены из-за недостаточности естественного освещения и тепла. В этом случае дополнительное освещение и обогрев обеспечиваются электроэнергией. В лаборатории должна быть аптечка с необходимыми материалами для оказания первой помощи.
Значительная часть факультативных занятий проходит в зимнее время, поэтому для их проведения используют комнатные растения, гербарий и фиксированный материал.
Выполнение любой работы складывается из следующих этапов:
1) чтения учебного пособия и другой литературы;
2) подготовки реактивов, аппаратуры, посуды и т. д.;
3) освоения используемого метода исследования;
4) подготовки растения (объекта исследования);
5) проведения опыта;
6) составления отчета.
Особое внимание необходимо обратить на организацию работы и культуру труда. С этой целью тщательно готовят рабочее место. На столе размещают в наиболее рациональном порядке необходимое оборудование и материалы, этикетированные реактивы, красители, тетради для записей. Четкие и краткие записи делают в тетради (не на отдельных листках) таким образом, чтобы легко было проверить все записи и расчеты. Рекомендуется придерживаться определенной системы в записях. Для каждой работы указывают дату (если работа проводится в течение продолжительного времени, то необходимо указать начало и конец ее), точное название, цель, план и краткое содержание работы, результаты работы, вывод и значение изучаемого явления. Выводы следует подтверждать доказательствами в форме зарисовок, засушенных и наклеенных растений, цифровых данных, фотографий, таблиц, диаграмм и пр.
При организации экспериментальной работы постановку опытов производят обычно в трехкратной повторности и наряду с опытными растениями обязательно имеют контрольные. Все растения помещают в абсолютно одинаковые условия. И только фактор, влияние которого изучают в опыте, исключают из условий, в которые помещают контрольные растения. Многие опыты длительны, поэтому начало и конец опыта нужно проводить в часы занятий, промежуточные наблюдения — во внеурочное время. Ряд работ выполняют с проростками, которые получают заранее, проращивая семена в течение 1—2 недель. Луковицы проращивают за 2—3 недели.
Занятия рекомендуем проводить фронтально-групповым методом, т. е. группа изучает один процесс, но на различных объектах. Полученные данные обсуждают и делают выводы. В итоге выполнения работ учащиеся должны. Приобрести навыки в самостоятельной постановке опытов по физиологии растений: уметь составить план проведения опыта, внимательно и в точно намеченное по плану время провести наблюдения, сделать точные измерения, подсчеты, оформить дневник, изготовить графики, диаграммы, таблицы, демонстрирующие результаты опыта, сделать выводы.
Приготовление некоторых реактивов и их хранение
Абсолютный спирт. К этиловому спирту прибавляют прокаленный сульфат меди, связывающий воду. Соль прокаливают в широкой выпаривательной чашке (под тягой!), тщательно перемешивая и не допуская побурения, до получения чисто-белого порошка. Обезвоженную соль высыпают непосредственно в 96-процентный спирт или предварительно завертывают в пакетики фильтровальной бумаги. После посинения соли спирт сливают, соль заменяют обезвоженной. В абсолютном спирте соль должна оставаться белой.
Аммиак, 5-процентный раствор. Концентрированный аммиак (25-процентный) разбавляют водой в 5 раз.
Аммиачный раствор нитрата серебра [Ag(NH3)2]NO3. В пробирку наливают 1—2 мл 10-ироцентного раствора нитрата серебра и прибавляют по каплям раствор аммиака; сначала появляется бурая муть (Ag2O), которая затем растворяется в аммиаке.
Гидроксид бария, водный раствор. Для приготовления 1 л раствора берут 7—10 г сухого Ва(ОН)2, растворяют его в 100 мл воды (при слабом нагревании), затем быстро переливают в бутылку емкостью 1 л, в которую предварительно наливают 900 мл дистиллированной воды, плотно закупоривают и 10—15 мин взбалтывают. В течение суток взбалтывание повторяют 10—15 раз. Затем, когда раствор отстоится, осторожно переливают его в другую бутылку (лучше того же объема) при помощи сифона. Сифонные трубки должны быть плотно вставлены в проб¬ки бутылок, а не прямо в горлышко, иначе раствор будет мутнеть. Раствор гидроксида бария (баритову воду) нель¬зя оставлять открытым, так как он быстро поглощает СО2 из воздуха. Соединения бария ядовиты.
Гидроксид калия КОН, 10-процентный раствор. 10 г гидроксида калия растворяют в 90 мл воды. Хранят в склянке с притертой пробкой.
Гидроксид кальция (известковое молоко) Са(ОН)2. В сосуд емкостью 1,5—2 л всыпают гашеной извести слоем 3—4 см, заполняют склянку водой почти доверху, взбалтывают и дают отстояться в течение несколцких дней. Затем прозрачную воду сливают в чистую склянку и плотно закрывают корковой пробкой. Осадок гашеной извести может быть снова использован для приготовления следующей порции известкового молока. Для опыта используют известковое молоко, разбавленное в 50—100 раз.
Гидроксид натрия NaOH, 20-процентный раствор. 20 г гидроксида натрия растворяют в 80 мл воды. Хранят в склянке с притертой пробкой.
Гидрохинон, 1-процентный раствор. 1 г гидрохинона растворяют в 99 мл воды.
Дихромат калия К2Cr2О7, 1-процентный раствор. 1 г дихромата калия растворяют в 99 мл воды.
Жидкость Фелинга. Она готовится непосредственно перед употреблением путем смешивания равных объемов двух растворов: 1) 40 г сульфата меди растворяют в дистиллированной воде, доводят объем до 1 л и фильтруют;
2) 200 г сегнетовой соли растворяют в дистиллированной воде, добавляют 150 г КОН или NaOH и доводят объем до 1 л.
Желтая кровяная соль, или гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6], 1-процентный раствор.
1 г гексацианоферрата (II) калия растворяют в 99 мл воды.
Краски для нанесения меток на органы растений (корни, стебли, листья):
1) растирают сухую китайскую тушь в 5-процентном растворе декстрина, альбумина или гуммиарабика;
2) сажу или активированный уголь растирают с парафиновым маслом до образования густой жидкости;
3) используют черную пасту шариковой ручки.
Люголя реактив (раствор иода в иодиде калия). 2 г иодида калия растворяют при нагревании в 5 мл дистиллированной воды, добавляют в раствор 1 г кристаллического иода и доводят объем раствора до 300 мл. Хранят в темной банке.
Метиленовый синий (краситель), насыщепный спиртовой раствор. 3 г метиленового синего растворяют в 100 мл 96-процентного спирта. Через несколько суток 1 мл раствора наливают в 10 мл, в 40 мл воды и т. д. Такие растворы обозначают как 1: 10 и 1: 40.
Метиленовый синий (краситель), щелочной раствор.
К 100 мл воды добавляют 30 мл насыщенного спиртового раствора краски и 1 мл 1-процентного раствора гидроксида калия.
Нейтральный красный (краситель). Готовят водный раствор 1:5000, для чего 10 мг краски растворяют в 50 мл воды.
Нитрит натрия-свинца-меди (гексанитро-(II) купрат натрия-свинца) (2:1:1) Na2Pb[Cu(NO2)6], 1 н. раствор, 196,5 г нитрита ,натрия-свинца-меди растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем раствора до 1 л.
Поваренная соль (хлорид натрия), насыщенный раствор. Признак насыщенности — наличие нерастворившегося реактива, который дается в некотором избытке при приготовлении раствора.
Роданид калия KCNS, 1 М раствор. 97 г роданида калия растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, затем доводят объем до 1 л.
Сахароза, 1М раствор. 342 г сахарозы растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем до 1 л. Для приготовления 0,5 М раствора сахарозы берут в 2 раза меньше.
Сахароза, 1-процентный раствор. 1 г сахарозы растворяют в 99 мл воды.
Серная кислота, 1-% раствор. К 99,5 мл воды приливают 0,5 мл серной кислоты плотности 1,84. Приливать кислоту в воду (не наоборот!). Хранят в скляйке с притертой пробкой.
Соляная кислота, 0,1 н. раствор. 3 мл кислоты плотности 1,19 вливают в 1 л воды.
Соляная кислота, 10 % раствор. В 77,5 мл воды осторожно вливают 22,5 мл крепкой соляной кислоты плотности 1,15.
Сульфат меди (медный купорос) CuSO4*5H2O, 0,5 М раствор. 1,25 г сульфата меди растворяют в 10 мл воды.
Сульфат тетрааммиаката меди (II) [Cu(NH3)4]S04, 4-процентный раствор. 4 г сульфата меди растворяют в 96 мл воды и прибавляют раствор аммиака до сине-фиолетовой окраски.
Фосфат натрия Na3P04, 1-процентный раствор. 1 г фосфата натрия растворяют в 99 мл воды.
Хлорид натрия NaCl, 1 М р-р. 5,85 г хлорида натрия растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем до 100 мл.
Эозин, 1-процентный раствор. 1 г эозина растворяют в 99 мл воды.
Сернокислый анилин (С6Н5NH2)2*H2SO4 1-% раствор. 1 г сернокислого анилина растворяют в 99 мл воды и прибавляют 5 капель серной кислоты.
Флороглюцин, 1-процентный раствор (спиртовой или водный). 0.1 г флороглюцина растворяют в небольшом количестве воды, доводят объем до 100 мл. При применении спирта используют 50-процентный раствор.
Фуксин карболовый. Готовят концентрированный раствор основного фуксина. К раствору прибавляют 5 г фенола и постепенно 100 мл воды. Через 24 ч раствор фильтруют. Для окрашивания употребляют водный раствор, разбавленный непосредственно перед употреблением в 6-10 раз водой. Полученный раствор фильтруют.
Хлоркобалътовая бумага. Готовят 5-процентный раствор хлорида кобальта (II). Для этого 5 г хлорида кобальта (II) растворяют в 95 мл дистиллированной воды. В этот раствор на несколько минут погружают полоски белой фильтровальной бумаги. Порозовевшую бумагу просушивают между листами сухой фильтровальной бумаги, а затем на солнце или над электроплиткой до появления голубого цвета. Хранят в эксикаторе над хлоридом кальция.
Хромовая смесь для мытья посуды. 1 кг дихромата калия растворяют в 2,5 л воды. Перед употреблением к 100мл этого раствора добавляют 320 мл концентрирован¬ной серной кислоты плотности 1,84.
Хранение реактивов.
Все реактивы готовят заранее, до занятий и хранят в сосудах, емкостью от 250 до 500 мл, плотно закрытых пробками. На сосуды наклеивают этикетки с обозначением реактива, способа и срока его приготовления. Для занятий реактивы разливают в пузырьки меньшей емкости, также снабженные этикетками.
Реактивы, особенно красители, необходимо хранить в специальном шкафу для реактивов; последние должны быть защищены от света. Нельзя хранить реактивы вместе с микроскопами и металлическими предметами.
Концентрированные кислоты хранят отдельно от других реактивов в сосудах с притертой пробкой.
Кислоты и огнеопасные вещества хранят под замком.
Для хранения сухих реактивов обычно используют широкогорлые банки разных размеров, закрытые корковыми пробками.
Кристаллический иод хранят в склянке темного стекла с притертой пробкой.
При более длительном хранении реактивов пробки следует заливать парафином.
Заготовка и хранение натуральных объектов
Для выполнения практических работ требуется разнообразный натуральный материал, который заготавливают на школьном учебно-опытном участке, в поле, лесу, на лугу в летне-весенее время.
Семена и плоды пшеницы, ржи, ячменя, гороха, фасоли, огурца, лука, подсолнечника, горчицы, тыквы хранят в сухом прохладном помещении в бумажных пакетах с этикетками или в жестяных банках с небольшими отверстиями и плотно закрытыми крышками; отверстия обеспечивают необходимую для сохранения всхожести аэрацию.
Для получения проростков (свежий материал) семена ставят на проращивание во влажную камеру за 2—3 недели до опыта. Уход осуществляет ученик-лаборант.
Побеги сосны, ели, пихты срезают с деревьев накануне занятия. Срезанные побеги подрезают под водой и помещают в сосуд с водой до следующего дня.
Клубни картофеля хранят в сухом прохладном подвальном помещении в деревянных ящиках.
Корнеплоды (свекла, морковь) хранят в ящиках в слегка влажном песке при температуре +2... +4°С.
Луковицы лука репчатого хранят в теплом сухом месте в, капроновых сетках.
Мох мниум выкапывают осенью, пересаживают в цветочный лоддонник и содержат под стеклянным колпаком во влажных условиях. Мох поливают прудовой, речной или водопроводной водой, постоявшей в открытом сосуде 2—3 дня (если она хлорирована).
Водные растения элодею, роголистник содержат в аквариумных банках с водой, на дне которых насыпан 3—4-сантиметровый слой промытого речного леску.
Дрожжи хранят в измельченном сухом состоянии в течение месяца, лучше использовать свежие, купленные накануне занятий.
Комнатные растения (в горшках) пеларгонию, плющ, традесканцию, фуксию и др. содержат в живом уголке.
Для размещения растений используют окна, полки различного вида, установленные перед окнами. Для создания влажной атмосферы, улучшающей рост растений в комнатных условиях, рекомендуют размещать растения в длинных и широких ящиках до 10 см высотой, наполненных влажным песком (влажность песка постоянно поддерживается). Благодаря нагреванию песка теплым воздухом от радиатора, происходит постепенное испарение влаги и создается влажная атмосфера.
Гербарий из веток березы, брусники, гороха, фасоли и других растений готовят в период работы учащихся на школьном учебно-опытном участке. Растения берут в цветущем состоянии со всеми надземными и подземными частями и по возможности с плодами. Собранные растения с этикетками в расправленном виде просушивают под прессом и хранят в бумажных рубашках в гербарных коробках.
Злаки можно просушивать в пучках (снопиках). Их связывают по 10—20 штук, подвешивают в сухом темном месте (на чердаке) на несколько дней. Растения хорошо высыхают, не изменяя окраски, и хранятся в темном помещении до употребления.
Для работ по фотосинтезу собирают и высушивают в снопиках крапиву двудомную. Для работ по микробиологии заготавливают таким же образом луговое сено.
Солод — высушенные и размолотые 4—5-дневные проростки пшеницы, ржи или ячменя — хранят в бумажных пакетах или сосудах в сухом месте.
Сухие чешуи лука репчатого за 5—7 дней до опыта погружают в глицерин, разбавленный водой в 10—15 раз.
Для изучения анатомии вегетативных органов заготавливают отрезки побегов и корней ириса, тыквы, кукурузы, подсолнечника, березы и хранят их в консервированном виде.
| 
