Транспорт води в рослині. Виготовлення штучного листка

Білик Жанна
Автор Білик Жанна
Кандидат біологічних наук, науковий співробітник НЦ «Мала академія наук України». Сфера наукових інтересів: біохімія та фізіологія рослин, сучасні методики викладання біології та хімії, робота з обдарованими учнями. Автор близько 50 праць. Нагороджена подякою МОН.
Рівень складності Середній
Рівень небезпеки Безпечно, але під наглядом керівника
Доступність використовуваних матеріалів На рівні шкільного обладнання
Орієнтовний час на виконання роботи До 1 години

Блок 1. Резюме

Процеси, які забезпечують існування рослинного організму, є досить складними. Цей проект покликаний за допомогою інженерного методу пояснити учням процеси, які забезпечують рух води по рослині.

Мета роботи: шляхом виготовлення моделі штучного листка зрозуміти механізм руху води по рослинах.

Завдання роботи:

  1. Опанувати теоретичний матеріал.
  2. За допомогою лупи або USB-мікроскопа розглянути будову листка бруньки капусти та замалювати її; позначити хлорофілоносні клітини та судини.
  3. Відповідно до інструкції виготовити модель штучного листка.
  4. Опустити модель листка у воду, зафарбовану барвником, спостерігати капілярні явища.

Блок 2. Попередня інформація

Всередині листка існують жилки, які переносять воду та органічні й неорганічні речовини, надають листкам форми. Всередині жилок листків є елементи ксилеми (трахеїди та судини), по яких рухаються вода та неорганічні речовини, та елементи флоеми (ситовидні трубки), по яких рухаються вода та органічні речовини. Провідні елементи нагадують систему трубок, з’єднаних між собою. Діаметр цих трубок є досить малим, найдрібніші мають приблизно такий діаметр, як молекула води.

Молекула води складається з одного атома Оксигену і двох атомів Гідрогену, які зв’язані між собою ковалентним полярним зв’язком, що утворюється за рахунок існування спільних електронних пар. Атом Оксигену має високу електронегативність, він викликає зміщення до себе електронної густини. Тому атом Оксигену частково негативно заряджений, а атоми Гідрогену частково позитивно заряджені. Через це молекула води є диволем. Між негативно зарядженим Оксигеном і позитивно зарядженим Гідрогеном формуються міжмолекулярні водневі зв’язки. Завдяки цим зв’язкам вода має аномально високу температуру кипіння, оскільки молекули води міцно зв’язані між собою. У рослинах вода рухається по з’єднаних капілярах, діаметр яких приблизно відповідає діаметру молекули води, теж саме завдяки цьому зв’язку; такий рух води називається капілярними явищами. Молекули води під час випаровування відриваються (явище транспірації), а замість них «стають» наступні. Такий «потяг» рухається по судинах протягом усього життя рослини.

Для чого вода рослинам? Завдяки воді відбувається найважливіший процес на планеті Земля – фотосинтез. Цей процес можна зобразити схемою:

Вуглекислий газ + вода = цукор + кисень.

Завдяки процесу фотосинтезу утворюється органічна речовина, яка потім використовується рослинами і тваринами як їжа, і виділяється кисень, без якого життя існувати не може.

Блок 3. Обладнання

Хімічні стакани, скляні палички, барвники для яєць, коктейльні трубочки, мотузка, ножиці, скотч, фільтрувальний папір, USB-мікроскопи або лупи, зрізані листки бруньок капусти пекінської або білокачанної.

Рис. 1. Необхідне обладнання

Блок 4. Експериментальна процедура

Частина 1. Ознайомлення з будовою листка рослини.

  1. За добу до заняття опустіть зрізані листки бруньок капусти пекінської або білокачанної в воду з барвниками (рис. 2).

Рис. 2. Зрізані листки бруньок капусти, опущені в воду з барвниками.

2. На початку заняття розгляньте листки капусти за допомогою USB-мікроскопа чи лупи (рис. 3, 4, 5, 6).

Рис. 3. Зовнішній вигляд листків бруньок пекінської капусти, зафарбованих різними барвниками.

Рис. 4. Зовнішній вигляд листків бруньок капусти білокачанної, зафарбованих різними барвниками.

Рис. 5. Листок пекінської капусти, зафарбований синім барвником: чітко видно хлорофілоносні клітини та жилки листка. Зображення отримано за допомогою USB-мікроскопа.

Рис 6. Листок пекінської капусти, зафарбований червоним барвником: чітко видно хлорофілоносні клітини та жилки листка. Зображення отримано за допомогою USB-мікроскопа.

Частина 2. Виготовлення моделі штучного листка

3. Із коктейльних трубочок виріжте центральну (більшу за розміром) та бічні (менші за розміром). Зверніть увагу, що зрізи мають бути гострими (трахеїди та судини ксилеми в живих рослинах також з’єднані під гострим кутом). У центральну трубочку протягніть мотузку, дрібні нитки якої і будуть утворювати капіляри, по яким рухається вода (рис. 7).

Рис. 7.

4. У центральній трубочці зробіть косі надрізи (рис. 8).

Рис. 8

5. Зберіть конструкцію. Протягніть мотузку в бічні гілочки та заізолюйте місця стику і кінці бічних гілочок скотчем (рис. 9).

Рис. 9.

6. За допомогою скотчу приклейте листкову пластинку з фільтрувального паперу. Опустіть у воду з барвником (бажано зеленого кольору), спостерігайте капілярні явища (рис. 10, 11).

Рис. 10.

Рис. 11

Блок 5. Аналіз отриманих даних

Замалюйте листок капусти. Напишіть схему фотосинтезу.

Блок 6. Напрями розвитку

Подумайте, як ще можна довести рух води по рослинах.