Изложение: Экология фотосинтеза
1953
При обсуждении роли загрязнителей окружающей среды, влияющих на интенсивность фотосинтеза, учащиеся обсуждают в первую очередь роль сернистого газа (SO2) и серной кислоты (H2SO4), так как параллельно по неорганической химии они изучают тему «Серная кислота и ее производные».
Обсуждая космическую роль зеленых растений, учащиеся в итоге подводят «баланс» продуктивности фотосинтеза:
«1 см2 листа сахарной свеклы в течение дня образует из воздуха и воды с помощью солнечного света 0, 001 г сахара.
Ежегодно наземные растения связывают почти 20 млрд т, а растения морей – 25 млрд т углерода, которые расходуются на образование свыше 100 млрд т сахара. Для перевозки такого количества сахара потребовался бы железнодорожный состав длиной более чем в 50 млн км, что в 40 раз превышает общую длину всех железнодорожных линий Земли.
Для синтеза 1 кг глюкозы растениям достаточно затратить около 4, 4 кВт х ч электроэнергии, т.е. примерно столько же, сколько потребляет цветной телевизор за 15 ч.
При фотосинтезе растения используют за год почти 500 трлн кВт х ч солнечной энергии, что примерно в 200 раз превышает мировую выработку электроэнергии за год».
Определение загрязнения окружающей среды по изменениям комплекса признаков хвойных деревьев
Hayчно-исследовательская деятельность гимназистов при разработке этой темы заключается в определении морфологических и биохимических изменений у растений под действием антропогенных факторов.
Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения. Характерными признаками неблагополучия окружающей среды, и особенно газового состава атмосферы, является появление разного рода некрозов, уменьшение размеров многих органов (хвои, побегов текущего года и прошлых лет, их толщины, размера шишек, размера и числа заложившихся почек). Ввиду уменьшения роста побегов и хвои в длину у растений в загрязненной зоне наблюдается сближенность хвоинок (их число на 10 см побега больше, чем в чистой зоне).
Использование хвойных в качестве биоиндикаторов дает возможность оценить состояние окружающей среды. Для исследований предложен район памятника Славы, где растения оценивались как по качественным, так и по количественным показателям. Объектом исследований выбран вид ель обыкновенная. ветви дерева срезаны на высоте 2 м с части кроны, находящейся ближе к Задонскому шоссе (зоне с загрязненным воздухом). Контролем могут служить ветви деревьев, собранные в зеленой зоне города (Центральный парк культуры и отдыха).
При осмотре хвои с помощью лупы выявлено, что кончики большинства хвоинок имеют желто-коричневый цвет, что свидетельствует о загрязнении воздуха. Другие качественные признаки (колючесть, ломкость, смолистость) не позволили однозначно оценить состояние окружающей среды в исследуемом районе.
Длина хвоинок на побегах прошлого года у растений опытной группы в большинстве случаев была меньше таковой для контрольных образцов, однако количество листьев ели на 10 см побега исследуемой зоны не отличались от аналогичных показателей, характерных для чистой зоны. Толщина хвоинок варьировала от 1 до 5 мм. Количество сформировавшихся почек для опытных образцов равнялось 4±2, для контрольных 8±2.
На основании проведенных наблюдений и измерений можно сделать вывод о средней степени загрязнения воздуха в районе памятника Славы.
Определение содержания хлорофилла фотометрическим методом. Биоиндикация состояния окружающей среды
Биоиндикация – это метод оценки действия экологических факторов при помощи биологических систем. Например, воздействие SO2 на хвойные породы выражено в угнетении их роста и некрозе хвои. Содержание хлорофилла в листьях может также служить неспецифическим биоиндикационным признаком, т.к. снижение содержания хлорофилла наблюдается до появления видимых изменений листьев.
В качестве биоиндикатора выбран чувствительный к выхлопным газам автомобилей вид сосны обыкновенной, листья которой были собраны вблизи окружной автодороги.
Метод основан на регистрации оптических характеристик ацетоновой вытяжки хлорофилла, полученных с использованием фотоэлектроколориметра КФК-2. Для определения содержания хлорофилла в листьях использовали метод построения калибровочной кривой с использованием стандартного раствора Гетри.
Массовое соотношение взятого для исследований материала (листьев) и экстрагирующей жидкости (ацетона) равно 1:100.
В результате проведенных экспериментов показано, что в спектре поглощения молекул хлорофилла комнатного растения, выбранного в качестве контроля, имеются максимумы в синей (440 нм) и красной (670 нм) областях. Для ацетоновой вытяжки листьев сосны наблюдается смещение коротковолнового максимума поглощения в фиолетовую область (400 нм). Величины максимумов зависят от количества хлорофилла в вытяжке, которое рассчитывают на основании этих измерений.
Установлено, что содержание хлорофилла в контрольном и опытном образцах составило величину 0, 14±0, 02 мг/г листа, что соответствует нормальному количеству зеленого пигмента в листьях сосны.
Таким образом, не выявлено значительных изменений в содержании хлорофилла в контрольном и опытном образцах. Это свидетельствует о том, что содержание диоксида серы в воздухе и в выпадающих осадках (дожде, снеге) находится в пределах нормы.