Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. 1991. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. Удивительные опыты с растениями
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
Удивительные опыты с растениями. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.—Мн.: Нар. асвета, 1991.—208 с.: ил. Почему лепестки ромашки белые, а первые весенние листочки тополя красноватые? Как приготовить краску из цветков василька? Почему растения плохо растут на зеленом свету? Различают ли проростки стороны света? Почему табачный дым «убивает» листья? Как сделать косынку из крапивы? Почему кленовый сок сладкий? Можно ли заставить сирень зацвести в декабре? На эти и другие вопросы вы получите ответы, проделав опыты, предлагаемые в книге. СОДЕРЖАНИЕ От авторов 5 ИГРА ЦВЕТОВ 7 БЕЛЫЙ ЦВЕТ 10 1 Почему лепестки цветков белые 12 КРАСНЫЙ РОЗОВЫЙ СИНИЙ ФИОЛЕТОВЫЙ 13 2 Выделение антоцнанов. Изменение цвета под действием кислот и щелочей 16 3 Приготовление индикаторной бумаги из растворов антоцианов 18 4 Изменение окраски цветков в букете 20 5 Надписи на лепестках 24 6 Муравьиные художества 25 7 Влияние ионов металлов на окраску цветков гортензии 26 8 Мозаика из всходов 29 9 Обесцвечивание антоцианов сернистым газом 31 10 Акварельные краски из антоцнанов 32 ЖЕЛТЫЙ ЦВЕТ 33 11 Получение облепихового (морковного) масла 35 12 Получение желтого красителя из сухой чешуи лука 38 КОРИЧНЕВЫЙ И ЧЕРНЫЙ ЦВЕТА 41 13 Обнаружение катехинов в клетках растений 44 14 Получение чернил из растительного материала 45 15 Почему органы растении после гибели чернеют 48 16 Многие ли растения содержат дубильные вещества 49 17 В какой части стебля накапливаются дубильные вещества 51 ЗЕЛЕНЫЙ ЦВЕТ — 18 Какие пигменты содержатся в зеленом листе 52 19 Разделение пигментов по методу Крауса 54 20 Действие щелочи на хлорофилл 55 21 Какого цвета хлорофилл 57 22 Взаимодействие хлорофилла с кислотой 60 23 Письмо на зеленом листе 61 24 Образование колец отмирания на листьях 62 25 Получение отпечатков фотографии с помощью раствора хлорофилла (по К А Тимирязеву) 64 26 Фотография жизнью (по К А Тимирязеву) 67 27 Фотографии на листьях 69 28 Окрашивание цветков искусственными красителями 71 РОСТ РАСТЕНИЙ 75 29 Периодичность роста древесных побегов 79 30 Выращивание растения с 2 стеблями из 1 семени 81 31 Причудливые стебли 83 32 Березовый сок и старение растении 86 33 Салициловая кислота— ингибитор роста растений 87 34 Влияние ростовых веществ дрожжей на укоренение черенков 89 35 Влияние качества света на рост растений 91 36 Тормозящее влияние света на рост растений 96 37 Влияние табачного дыма на рост растении 97 38 Срастание корневых систем древесных растений 98 39 Взаимное влияние растений 100 40 Влияние газообразных выделений растении на прорастание семян 103 41 Бактерицидное действие фитонцидов горчицы 104 РАЗДРАЖИМОСТЬ И ДВИЖЕНИЯ У РАСТЕНИИ 106 РАЗДРАЖИМОСТЬ РАСТЕНИЙ 107 42 Обнаружение токов повреждения в разрезанном яблоке 108 43 Опыт с зеленой горошиной 110 44 Стоит ли трогать растения без надобности 112 ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ 114 45 Движения чешуи шишек хвойных сухого мха сухоцветов 46 Гигроскопические движения семян. Гигрометр из семян аистника 117 ТРОПИЗМЫ 120 47 Гидротропизм корня — 48 Влияние силы земного тяготения на рост стебля и корня 122 49 Влияние этилена на геотропическую реакцию проростков гороха 125 50 Как поднимаются полегшие стебли ржи 127 51 Изучение фототропизма растении 129 52 Движение корзинки подсолнечника 131 53 Магнитное поле Земли и рост корня 133 НАСТИИ 134 54 Наблюдения за движениями венчиков цветков 135 55 Термонастии цветка тюльпана 142 56 Как движутся листья кислицы обыкновенной и робинии лжеакации 143 57 Влияние ауксина на закручивание усиков гороха 147 58 Хмель завивается 149 РАСТЕНИЯ ОСЕНЬЮ И ЗИМОЙ 151 ЛИСТОПАД И ВЕТВЕПАД 153 59 Искусственный листопад 60 Опадение листьев под влиянием табачного дыма 155 61 Береза — растение комнатное? 157 62 Как сохранить естественную окраску засушиваемых цветов 161 63 Влияние листовой пластинки на длительность жизни черешка 163 64 Получение растительного волокна 165 ОСЕННИЕ КРАСКИ 171 65 Влияние условий освещения на пожелтение листьев 172 66 Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла 173 67 Искусственная осень 174 68 Надписи и рисунки на плодах 176 69 Тайны созревающих плодов 177 ПОКОЙ - ЭТО ТОЖЕ ЖИЗНЬ 182 70 Много ли питагельных веществ в опавших листьях 183 71 Судьба запасного крахмала 184 72 Повышение морозоустойчивости тканей растений 187 73 Продолжительность периода глубокого покоя у разных видов растении 190 74 Цветы зимой 194 75 Теплые ванны для растения 197 76 Почки осенние и весенние 198 77 Покой семян 200 ОТ АВТОРОВ «Без нас прожила бы природа — без нее мы не можем прожить»,— сказал поэт. Этим объясняется неиссякаемый интерес к познанию природы. А всякое познание начинается с любознательности. Совсем не обязательно быть ученым, чтобы увидеть поле ржи не малахитово-зеленым, а красным: достаточно посмотреть через синее стекло. Но чтобы объяснить увиденное, одного созерцания мало. Еще в XVIII в. женевский пастор Жан Сенебье задумался над вопросом: почему этот зеленый мир зелен? Изучив действие солнечного света, он показал, что благодаря процессу образования кислорода и поглощения углекислого газа, происходящему в зеленом листе, питается растение, а через него и животный мир. Так было сделано одно из величайших открытий. Но вопрос о зеленой окраске листьев так и остался открытым. Ученые-естествоиспытатели всего мира искали на него ответ. Более 35 лет отдал великий русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев изучению зеленого листа, запасающего впрок солнечные лучи. Была открыта важнейшая роль пигмента хлорофилла в процессе фотосинтеза и значение растений на Земле. Огромное количество вопросов задает нам мир растений. И как интересно самостоятельно поискать ответы на них. Почему стебель растения растет вверх, а корень вниз? Откуда берется сахар в березовом соке? Почему растения, выращенные на синем свету, приземистые? Отчего зеленые листья осенью желтеют, краснеют? Почему семена не прорастают внутри плода? Можно ли вывести из состояния зимнего покоя «спящие» почки? Сами по себе опыты прямых ответов не дают. Но они помогают добыть факты, без которых предположение, догадка так и не становятся истинным знанием. Большинство предлагаемых опытов было выполнено студентами факультета естествознания Брестского государственного педагогического института им. А. С. Пушкина и учащимися школ г. Бреста под руководством доцента Тамары Дмитриевны Фенчук. В качестве объектов рекомендуются, как правило, широко распространенные в Белоруссии растения. При этом нельзя забывать о необходимости правильного поведения в природе, бережного к ней отношения. Из приведенных в перечне растений используйте в первую очередь комнатные, декоративные, сорные, растущие на пустырях и бросовых землях. Берите для опытов побеги деревьев и кустарников, которые хорошо переносят обрезку, быстро растут и возобновляются. Нужные реактивы имеются в каждой школе. Желающих проделать опыты дома пусть не смущают трудности с приготовлением растворов нужной концентрации. Вполне удовлетворительные результаты можно получить с применением разбавленных растворов кислот и щелочей, например 1 объем кислоты и 10 объемов воды. Перед постановкой опыта получите консультацию у учителя. Авторы будут признательны юным исследователям, которые сочтут возможным поделиться радостью маленьких открытий или трудностями на пути к этим открытиям. ИГРА ЦВЕТОВ Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и поля? Но далеко не всем известно, откуда у природы такая богатая палитра цветов. Всей этой красотой обязаны мы специальным красящим веществам — пигментам, которых в растительном мире известно около 2 тысяч. Цвет вещества, в том числе и пигмента, определяется его способностью к поглощению света. Если свет, падающий на вещество или какой-либо орган растения, равномерно отражается, они выглядят белыми. Если же все лучи поглощаются, объект воспринимается как черный. Человеческий глаз способен различать до 300 оттенков ахроматического, т. е. нецветного, серого цвета. Если вещество поглощает только отдельные участки видимой части солнечного спектра, оно приобретает определенную окраску. Электромагнитные волны с длиной волны 400—700 нм составляют видимую часть солнечного излучения. В этой части спектра выделяются отдельные участки: с длиной волны 400—424 нм — фиолетовый цвет, 424—491 нм — синий, 491—550 нм — зеленый, 550—585 нм — желтый, 585—647 нм — оранжевый, 647—740 нм — красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм — ультрафиолетовая, 7 а с длиной волны более 740 нм — инфракрасная область спектра. Зрительный аппарат человека способен различать до 10 млн различных хроматических, т. е. окрашенных, цветов и оттенков. Максимальное цветоразложение солнечного света приходится на 13—15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам, наиболее ярко и пестро расцвеченными. В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, желто-оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы. Каждая из этих групп представлена несколькими отличающимися по химическому строению, а следовательно, по поглощению света и окраске пигментами. Например, группа хлорофиллов высших растений включает 2 пигмента, а каротиноидов — свыше 300. Растительные пигменты — это крупные органические молекулы, имеющие группировки, ответственные за поглощение света. Для этих группировок характерно наличие цепочки чередующихся простых и двойных связей (—С=С—С==С—). У желто-оранжевого пигмента бетта-каротина 11 двойных связей, у красного ликопина — 13. Кроме того, поглощение света усиливается при наличии в молекуле кольцевых структур. Так, желтые флавоны и флавонолы, сине-фиолетовые антоцианы, коричневые катехины содержат по 3 кольца. Цвет пигмента может меняться при изменении кислотности среды, температуры, при взаимодействии его с металлами, образовании солей. В  природе нет двух растений, которые имелиРис. 1. Эписция: а — общий Вид. б — схема строения листа бы абсолютно одинаковый цвет. Следовательно, окраска зависит не только от количества и типа пигментов, но и от строения ткани: ее толщины, количества межклетников, плотности находящегося на поверхности клеток воскового налета, химического состава клетки, особенно вакуолей. Правда, не всегда окраска обусловлена избирательным поглощением света. Так, «металлический» цвет листьев некоторых растений объясняется преломлением света и рассеянием его с поверхности особых «оптических» чешуек или клеток. У эписции медной сильно опушенные коричневые листья, середина которых отливает перламутром от голубоватого до медного цвета (рис. 1). Особенность листьев эписции в том, что под прозрачным эпидермисом находятся клетки, отражающие свет в направлении падения лучей на предмет. Это вызывает эффект, напоминающий свечение дорожного знака в темноте при освещении его фарами. Многие растительные пигменты используются в качестве красителей. Например, из корнеплодов моркови получают желтый, а из свеклы столовой — красный пищевые красители. Из листьев индигоферы красильной — синий краситель индиго, широко применяемый в текстильной промышленности, а из листьев лавсонии — хну, оранжево-красную краску, издавна используемую для окраски волос, шерстяных и шелковых тканей, пищевых продуктов. Из плодов барбариса амурского получают красный пищевой краситель, из рылец пестиков шафрана посевного — желтый. Но даже, если орган не содержит никакого' пигмента, он все равно не прозрачен, а имеет свой цвет — белый. БЕЛЫЙ ЦВЕТ В природе белый цвет распространен очень широко: белые цветки, белые стебли, белые пятна на листьях. Больше всего растений с белыми цветками в высокогорных и приполярных областях, где они составляют до 30—40% обитающих там видов. В средней 10 полосе их меньше (до 25% видов) и совсем мало в пустынях и степях. Белый красящий пигмент называется бетулином (от лат. «бетула»—береза). Накапливаясь в клетках коры молодых деревьев, бетулин окрашивает ствол березы в тот прекрасный белый цвет, который так любим и воспет поэтами. Удивительно, что во флоре средней полосы Европейской части СССР береза — единственное растение, образующее этот пигмент. Выделить из клеток коры березы бетулин можно, хотя и не очень просто. Для этого применяют метод возгонки: мелко измельченную сухую кору помещают в колбу и медленно нагревают. При этом бетулин выделяется из клеток и оседает на стенках колбы в виде белого налета. У других растений причиной белой окраски венчиков являются обширные межклетники в сочетании с клетками, лишенными пигментов. Белые лепестки белы по той же причине, по какой снег белый. Каждая снежинка в отдельности бесцветна, так как свободно пропускает солнечные лучи. Но снежинки, падая друг на друга, отражают солнечные лучи, и снег кажется белым. А вот лед, не имеющий воздушных полостей, прозрачен, поскольку свет свободно проходит через него. Убедиться в том, что белый цвет лепестков ромашки, белой лилии и других цветов обусловлен не наличием красящего вещества, а развитой системой межклетников, можно несколькими способами. 11 1. Почему лепестки цветков белые Вариант I (самый простой). Лепесток осторожно сожмите пальцами. Воздух из межклетников выходит, и лепесток становится бесцветным и прозрачным, как лед. Вариант II (более продолжительный). Погрузите лепестки в воду. Через несколько часов, когда вода через устьица проникнет в межклетники, лепестки станут бесцветными. Вариант III (самый надежный). Лепестки поместите в шприц и заполните его водой. Установив шприц наконечником вверх (без иглы), задвиньте поршень, чтобы вытеснить воздух. После этого закройте пальцем отверстие наконечника и отведите поршень вниз. В результате создавшегося вакуума из воды и лепестков начнут выделяться пузырьки воздуха. Через 1—2 мин воздух из межклетников выйдет. Вновь задвиньте поршень в шприц. При этом вода поступит в межклетники и лепесток станет прозрачным. Задание. Используя приведенные варианты опытов, проверьте, как изменяют окраску лепестки нивяника обыкновенного, ромашек, лилий, нарциссов, жасмина садового (чубушника), яблони. КРАСНЫЙ, РОЗОВЫЙ, СИНИЙ. ФИОЛЕТОВЫЙ Вы проходите мимо цветка? Наклонитесь, Поглядите на чудо, Которое видеть вы раньше нигде не могли. Он умеет такое, что никто На земле не умеет Например. Он берет крупинку Мягкой черной земли, Затем он берет дождя дождинку, И воздуха голубой лоскуток, И лучик, солнышком пролитой. Все смршает потом (но где?! Где пробирок, и колб, И спиртовок рядьр!), И вот из одной и той же Черного цвета земли Он то красный, то синий, то сиреневый, то золотой! В. Солоухин Как это ни удивительно, но эти цвета определяет одна группа пигментов — антоцианы (от греч. «антос» — цветок, «цианос» — голубой), впервые выделенные из цветков василька синего. Антоцианы хорошо растворимы в воде. Содержатся в клеточном соке (вакуолях), значительно реже — в клеточных оболочках. Могут существовать в различных формах. При действии минеральных и органических кислот образуют соли красного, при действии щелочей — синего цвета. На цвет антоцианов влияет не только кислотность клеточного сока, но и способность этих пигментов образовывать комплексные соединения с металлами. Например, для проявления синего цвета необходимо наличие в клетках комплексного соеди- 13 нения антоцианов с магнием, алюминием, оловом, а также белками и сахарами. Поскольку в клетках содержится обычно несколько различных антоцианов, а химический состав растений изменяется с возрастом, то окраска даже кратковременно живущих венчиков может изменяться на протяжении дня. Так, у чины весенней они сначала красные, затем зеленовато-синие. Иногда меняется окраска только части венчика. Например, у конского каштана желтое пятнышко на лепестке сначала становится оранжевым, потом красным, причем нектар выделяется только в желтой стадии. Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат растворенные в клеточном соке антоцианы. Яблоки, вишни, виноград, черника, голубика своим цветом обязаны антоцианам. Клеточный сок листьев и стеблей гречихи, краснокочанной капусты, листьев и корнеплодов столовой свеклы, молодая красная кора эвкалипта, красные осенние листья также содержат антоцианы. Больше всего антоцианов накапливают растения в местностях с суровыми климатическими условиями (Арктика, высокогорные луга), а также ранневесенняя флора. Антоцианы поглощают свет в ультрафиолетовой и зеленой областях спектра. Поглощенная энергия частично превращается в тепло, повышая на 1—4°С температуру листьев, пестиков, тычинок. Это создает более благоприятные условия как для фотосинтеза, так и для оплодотворения и прорастания пыльцы в условиях пониженных температур. У высокогорных растений антоцианы, поглощая избыток солнечной ра- 14 диации, защищают хлорофилл и наследственный аппарат клетки от повреждений. Несомненно, яркая окраска цветков и плодов играет большую роль в привлечении насекомых-опылителей и в распространении плодов. Интересно, что «антоциановые» растения обладают повышенной стойкостью к загрязнению воздуха кислыми газами промышленных предприятий. Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, сходное с действием витамина Р: они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Образуя комплексы с радиоактивными элементами, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организма. Кроме того, эти пигменты способны улучшать зрение. Если орган растения имеет голубой, синий, фиолетовый цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами. А вот с красной окраской несколько сложнее. У некоторых, немногочисленных по сравнению с «антоциановой» группой видов растений оранжевая, красно-коричневая окраска цветков (тагетес прямостоячий, настурция большая), плодов (томаты, шиповник, ландыш майский) обусловлена не растворенными в клеточном соке антоцианами, а находящимися преимущественно в желтых и оранжевых пластидах (хромопластах) пигментами группы каротиноидов (от лат. «карота» — морковь). Наиболее распространен красный пигмент ликопин, близкий по строению к каротину 15 Каротиноиды не растворимы в воде, но хорошо извлекаются из пластид органическими растворителями. Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды. Используя свойство антоцианов изменять цвет в зависимости от реакции среды, можно поставить ряд интересных опытов. |