Балашовский филиал
Саратовского государственного университета
им. Н. Г. Чернышевского
М. А. Занина
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Учебно-методическое пособие
для студентов заочного отделения
факультета экологии и биологии
Балашов 2005
УДК 58
ББК 28.57
З27
Рецензенты:
Доктор биологических наук, профессор
Брянского государственного университета
В. Б. Любимов;
Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Балашовского филиала
Саратовского государственного университета
им. Н. Г. Чернышевского
Е. Б. Смирнова;
Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Балашовского филиала
Саратовского государственного университета
им. Н. Г. Чернышевского
М. Ю. Сергадеева.
.
Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом
Балашовского филиала Саратовского государственного университета
им. Н. Г. Чернышевского.
Занина, М. А.
З27 Физиология растений : учебно-метод. пособие для студентов заочного отделения факультета экологии и биологии / М. А. Занина. — Балашов : Изд-во «Николаев», 2005. — 64 с.
ISBN 5-94035-225-1
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов заочного отделения факультета экологии и биологии. Данное пособие включает в себя краткое теоретическое изложение основных программных разделов по физиологии растений, лабораторные работы по каждому разделу и контрольные вопросы.
Пособие может быть полезным и для учителей школ при демонстрации опытов на уроках и факультативных занятиях, а также в кружковой работе по биологии.
УДК 58
ББК 28.57
ISBN 5-94035-222-1 © Занина М. А., 2005
О г л а в л е н и е
Введение................................................................................................................. 5
РАЗДЕЛ 1
Тема 1. ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ КЛЕТКИ
1.1. Поступление веществ в клетку.................................................................. 7
1.2. Обмен веществ и энергии в клетке.......................................................... 11
Тема 2. ВОДНЫЙ РЕЖИМ РАСТЕНИЙ
2.1. Общая характеристика водного обмена растительного организма..... 12
2.2. Поступление воды в растение.................................................................. 13
2.3. Передвижение воды по растению............................................................ 13
2.4. Транспирация воды листьями.................................................................. 14
Тема 3. ФОТОСИНТЕЗ
3.1. Общее уравнение фотосинтеза................................................................. 16
3.2. Пигменты пластид.................................................................................... 17
3.3. Световая и темновая фазы фотосинтеза................................................. 19
3.4. Экология фотосинтеза.............................................................................. 21
Тема 4. ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ
4.1. Превращение веществ в растении и дыхание.......................................... 24
4.2. Факторы, влияющие на процесс дыхания............................................... 25
4.3. Аэробное и анаэробное дыхание.............................................................. 27
4.4. Брожение................................................................................................... 27
4.5. Дыхание и брожение в современном изложении.................................... 29
Тема 5. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ....................................... 32
5.1. Химический состав растений................................................................... 32
5.2. Роль азота в почвенном питании растений............................................. 33
5.3. Роль зольных макроэлементов в минеральном питании растений..... 35
5.4. Роль микроэлементов в минеральном питании растений..................... 37
Тема 6. РОСТ, РАЗВИТИЕ И ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ
6.1. Общие понятия о росте и развитии растений.......................................... 38
6.2. Регуляторы роста...................................................................................... 39
6.3. Ингибиторы роста..................................................................................... 40
6.4. Влияние внешних условий на рост.......................................................... 41
6.5. Периодичность роста растений................................................................ 42
6.6. Движения растений................................................................................... 43
РАЗДЕЛ 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ...................................................... 45
Лабораторная работа № 1. Сравнение проницаемости мембран живых и мертвых клеток 45
Лабораторная работа № 2. Тургор, плазмолиз и деплазмолиз................ 45
Лабораторная работа № 3. Определение транспирации весовым методом 46
Лабораторная работа № 4. Наблюдение за движением устьиц................ 47
Лабораторная работа № 5. Продукты фотосинтеза.................................. 47
Лабораторная работа № 6. Получение из листьев спиртовой вытяжки пигментов и их разделение 48
Лабораторная работа № 7. Обнаружение дыхания растений................... 50
Лабораторная работа № 8. Определение интенсивности дыхания в чашках Конвея 50
Лабораторная работа № 9. Значение различных элементов для растений 51
Лабораторная работа № 10. Зона роста корня.......................................... 53
Лабораторная работа № 11. Влияние температуры и света на скорость роста растений 54
Лабораторная работа № 12. Взаимовлияние культурных и сорных растений 55
Список основной литературы.............................................................................. 56
Список дополнительной литературы.................................................................. 56
ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................. 58
Физиология растений — наука о функциональной активности растительных организмов. Как отмечали Ж. Б. Буссенго и К. А. Тимирязев, знание основных закономерностей жизнедеятельности растений делает физиологию растений теоретической основой рационального земледелия.
Изучение физиологии растений имеет большое значение для учителя средней школы, так как знания о жизни растений помогают на должном уровне проводить работу на учебно-опытном участке. Только изучив жизнь растения, можно понять его космическую роль, оценить процесс фотосинтеза как продуцента органического вещества на планете, роль гормонов роста и физиологически активных веществ, взаимодействие растений и ряд других аспектов. Изучив основные закономерности жизни растений в теоретическом курсе, на практических занятиях будущий учитель овладеет методикой постановки опытов, что ему крайне необходимо при проведении курса ботаники в средней школе.
Данное пособие «Физиология растений» предназначено для студентов специальности 050102 «Биология» заочного отделения факультета экологии и биологии. Оно содержит историю формирования отдельных представлений, описание классических экспериментов и простейших опытов, которые помогут наглядно продемонстрировать основные природные закономерности.
В ходе изучения курса студенты должны:
- знать о физиологических особенностях растительного организма;
- владеть системой знаний о закономерностях роста и развития растительных организмов, уметь применять эти знания;
- владеть основными методами исследования биологических наук.
Пособие включает в себя краткое теоретическое изложение основных программных разделов по физиологии растений, вопросы для самоконтроля, лабораторные работы по каждой теме, задания на полевую практику и вопросы для экзамена.
Теоретический курс представлен темами: «Физиология растительной клетки», «Водный режим растений», «Фотосинтез», «Дыхание растений», «Минеральное питание растений», «Рост и развитие растений». Коротко рассматриваются основные положения, которыми определяется специфические особенности зеленых растений, отличающие их от других форм живых существ.
Лабораторные занятия по физиологии растений служат для закрепления и расширения знаний студентов по теоретическому курсу. Мы сохранили работы, ставшие классическими. Наряду с этим пособие включает работы, апробированные на кафедре биологии и экологии БФСГУ. Для каждой работы приведены список материалов и оборудования, описание ее хода, указания по оформлению результатов. Приобретенные на занятиях навыки экспериментальной деятельности могут быть использованы также учителями средней школы для постановки опытов на уроках ботаники и общей биологии.
В приложении представлены задания на полевую практику, варианты итоговой контрольной работы и вопросы для экзамена по физиологии растений.
Тема 1. ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ КЛЕТКИ
Жизнедеятельность клетки осуществляется в процессе непрерывно протекающих химических реакций, совокупность которых составляет обмен веществ.
Для осуществления обмена веществ необходимо непрерывное передвижение их внутри клетки и между клеткой и окружающей средой. Передвижение веществ связано с преодолением мембран, ограничивающих клетку и клеточные органоиды. Изучение механизмов этого передвижения и составляет проблему клеточной проницаемости.
Проницаемость клетки
Проникновение веществ в клетку осуществляется через клеточную стенку и мембраны цитоплазмы. При этом внутрь клетки проникают лишь некоторые соединения в определенных соотношениях. Значит, клетка не является непроницаемой структурой, но не является и совершенно проницаемой. Клетка обладает избирательной проницаемостью — свойством пропускать одни вещества и задерживать другие.
Через клеточную стенку к плазмалемме легко проходят все растворимые вещества. Они движутся через поровые каналы и по так называемому «свободному пространству», доступному для диффузии ионов и молекул. Клеточная стенка адсорбирует вещества и концентрирует их на своей поверхности, создавая запас ионов для клетки. Свойством же избирательности клетка обязана цитоплазме, которая пропускает через себя и воду, и растворимые вещества, но с разной скоростью. Ряд веществ она совсем не пропускает. Следовательно, цитоплазме обладает избирательной проницаемостью и связана главным образом с ее пограничными мембранами — плазмалеммой и тонопластом. Избирательная проницаемость является одним из специфических свойств живой материи, возникшим и закрепившимся в процессе эволюции.