можжевельник

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова»
Кафедра ботаники и физиологии растений
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине:
«Физиология растений»
на тему:
«Водообмен побега Можжевельника обыкновенного»
Студент ЛА2-21-ДБ группы
___________ Пичуева Е.Д.
(подпись)
Руководитель,
доц.
Кирик А.И.
___________
(подпись)
Воронеж 2022
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………...………………………………………..5
1.1 Особенности водного обмена в растениях ………………………………...5
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………….……….8
2.1 Морфолого-экологическая характеристика Можжевельника
обыкновенного………………………………………………………..............…8
2.2 Методика проведения исследований…………………………...…………10
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ………………………………………...12
Выводы…………………………………………………………….....................14
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………... 15
Введение
Вода является основной составной частью растительных организмов. Её
содержание доходит до 90 % от массы организмов, и она участвует прямо или
косвенно во всех жизненных проявлениях.
Вода — это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ.
Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру,
устойчивость входящих в состав цитоплазмы коллоидов, обеспечивает
определенную конфирмацию молекул белка. Высокое содержание воды
придает содержимому клетки (цитоплазме) подвижный характер.
Вода - непосредственный участник многих химических реакций. Все
реакции
гидролиза,
многочисленные
окислительно-восстановительные
реакции идут с участием воды. Водный ток обеспечивает связь между
отдельными органами растений. Питательные вещества передвигаются по
растению в растворенном виде. Насыщенность водой (тургор) обеспечивает
прочность
тканей,
сохранение
структуры
травянистых
растений,
определенную ориентировку организмов растений в пространстве. Рост
клеток в фазе растяжения идет главным образом за счет накопления воды в
вакуоли. Таким образом, вода обеспечивает протекание процессов обмена,
коррелятивные взаимодействия, связь организма со средой. Для нормальной
жизнедеятельности клетка должна быть насыщенна водой.
Основным источником влаги является вода, находящаяся в почве, и
основным органном поглощения воды является корневая система. Роль этого
органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности
обеспечивается поступление воды в растения из возможно большого объема
почвы. Сформировавшаяся корневая система представляет собой сложный
орган с хорошо дифференцированной внешней и внутренней структурой.
Растение может испытывать недостаток влаги не только в тех случаях, когда
ее мало в почве. Сильная кислотность почвы и высокая концентрация
легкорастворимых солей в почве могут ограничивать всасывающую силу
корней при достаточном содержании воды. Такое состояние почвы в отличие
от физической сухости называют физиологической сухостью.
Целью настоящей работы является изучение особенности водообмена
побега можжевельника обыкновенного.
В задачи работы входит:
1. Изучить литературу по вопросам протекания водного режима
растений.
2. Ознакомиться с особенностями биологии и экологии можжевельника
обыкновенного.
3. Определить интенсивность транспирации побега можжевельника
обыкновенного.
4. Рассчитать водный баланс побега можжевельника обыкновенного.
5. Установить и вычислить экономность транспирации побега
можжевельника обыкновенного.
6. Сделать вывод о водообмене в побеге можжевельника обыкновенного.
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Особенности водного обмена в растении
Водный режим (водообмен) растений представляет собой совокупность
ряда процессов: поглощение воды растением; проведение воды по растению;
потеря воды в процессе транспирации (испарения); усвоение воды клетками.
Сравнение прихода воды и ее расхода носит название водного баланса
растения. Если расход воды превышает ее приход, то в растении возникает
водный дефицит.
В растениях поддерживается постоянный ток воды, обеспечивающий
водой живые клетки на протяжении всей жизни растения. Жидкая фаза воды в
растении непрерывна от всасывающей поверхности корней до испаряющих
клеток листа. Водообмен растения сложен и многообразен. Корневая система
поглощает воду из почвы, затем вода движется по растению и, наконец,
теряется в атмосфере. Небольшая часть воды принимает участие в процессе
гидратации и в метаболизме клеток непосредственно (фотосинтез и другие
процессы).
Содержание воды в различных частях растений сильно варьирует в
зависимости от структуры этих частей, вида, возраста растения и условий
внешней среды. Наибольшее количество воды содержится в молодых листьях
и сочных плодах (до 95%). Чуть меньше оводнены кончики поглощающих
корней как травянистых, так и древесных растений (до 90%). Меньше всего
воды содержат воздушно-сухие семена растений (6-14 %). В коре стебля
наиболее обеспечена водой флоэмная часть. Влажность листьев достигает
максимальных значений в начале вегетации, а к концу ее постепенно
снижается.
Корневая система является главным аппаратом поглощения воды в
растении, но не единственным – воду могут поглощать любые части растений
и любая клетка. Размеры корневых систем колеблются от 1,5-2м у злаков и до
50 км у древесных растений. Всасывать воду могут только молодые корневые
волоски.
Различают два способа поглощения воды растением:
1. Пассивное поглощение воды, осуществляемое за счет сосущих сил
листьев, теряющих воду в процессе транспирации. Оно не связано с затратой
энергии растением и происходит за счет энергии Солнца.
2. Активное поглощение воды связано с метаболизмом клеток корня.
Оно связано с наличием корневого давления, нагнетающего воду вверх от
корней, движущей силой которого служит энергия аэробного дыхания.
Процесс испарения воды растениями носит название транспирации.
Этим термином подчеркивается отличие данного процесса от чисто
физического испарения воды с поверхности какого-либо физического тела.
Транспирация действительно не простое физическое испарение, а сложный
физиологический
процесс,
который
в
сильной
степени
зависит от
жизнедеятельности растения.
Физиологическая роль транспирации сводится к следующему:
— она повышает сосущую силу испаряющих клеток и создает
непрерывный водный ток по растению, способствуя передвижению воды и
растворенных в ней минеральных и частично органических веществ от корней
к жизненно важным частям растения;
— защищает растение от перегрева прямыми солнечными лучами;
температура свежего листа может быть на 7 °C ниже температуры
завядающего слаботранспирирующего листа;
— препятствует полному насыщению клеток водой, способствуя тем
самым оптимизации целого ряда процессов метаболизма, так как при
небольшом водном дефиците (до 5 %) активность синтетаз и интенсивность
фотосинтеза оказываются наибольшими.
Потребность растений в воде определяется их состоянием и внешними
условиями (температура и влажность почвы и воздуха, интенсивность
освещения и т.д.).
Для прорастания семян необходимо насыщение водой до 90-95 % от их
массы (намачивание семян, увлажнение субстрата).
Для обеспечения оптимальных условий роста и развития необходимо
сохранять почвенную влагу, защищать растения от излишнего испарения, а в
отдельные периоды пополнять ее запасы. К агротехническим приемам,
способствующим этому, относятся полив, опрыскивание и дождевание,
уничтожение сорняков, рыхление и мульчирование почвы, защита растений от
ветра, притенение и тд.
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1
Морфолого-экологическая
характеристика
можжевельника
обыкновенного
Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis L.) представитель
семейства Кипарисовых.
Этот вид представляет собой хвойный двудомный вечнозелёный
кустарник высотой до 1-3 метров, иногда этот вид растёт в древесной форме и
может достигать 8-12 метров.
В природе его чаще всего можно встретить в северных широтах.
Значительно реже этот кустарник можно найти в азиатских странах и на
африканском континенте, чаще в его северных странах.
Можжевельник обыкновенный распространен в лесостепной и лесной
зонах
и
произрастает
преимущественно
в
подлеске
хвойно-
широколиственных лесов, хотя встречается и в ельниках, сосновых борах и
лиственничных лесах.
В нашей стране можжевельником богат такой регион, как Сибирь, а
именно восточная и западная части.
В культуре можжевельник обыкновенный не требует специального
ухода, растение прекрасно развивается на одном месте несколько сотен лет,
главное при выращивании – достаточное солнечное освещение. Растение не
требует частых поливов, хвойнику вполне достаточно поступления влаги от
выпадения атмосферных осадков. Однако молодым растениям полив
необходим в жаркие летние дни (2-3 раза за сезон).
Этот вид широко используется в декоративном садоводстве, поскольку
отличается
высокой
зимостойкостью
и
засухоустойчивостью.
Это
светолюбивый и нетребовательный к плодородию почвы вид. Он очень
чувствителен к загрязнению окружающей среды, не переносит загазованный
воздух, поэтому не пригоден для озеленения улиц. Размножение происходит
семенами и черенками. Семена сеют под зиму для прохождения холодной
стратификации. Черенки необходимо обрабатывать регуляторами роста,
заготовка черенков осуществляется в апреле, а для их укоренения требуется
высокая влажность воздуха, субстрат при этом надо увлажнять умеренно.
Иногда можжевельнику требуется санитарный уход – обрезка
сломанных и засохших ветвей, которые требуется обрезать до здоровой ткани,
и замазать раневую поверхность садовым варом. Формирующую обрезку
растения выносят с трудом – у хвойника медленно нарастает крона. Уход в
зимнее время – молодые растения необходимо укрывать лутрасилом во время
очень сильных морозов.
Уход за можжевельником включает проведение регулярных подкормок
с внесением специальных удобрений, в том числе – особых питательных
смесей для хвойников. Молодые растения допускается подкармливать один
раз в месяц минеральными или органическими удобрениями. В весеннелетний период требуется использовать органические составы, ближе к осени –
минеральные подкормки. Поздней осенью по поверхности почвы можно
разбросать специальные удобрения для хвойников пролонгированного
действия.
Для успешного опыления и формирования шишкоягод на участке
необходимо высаживать как мужские, так и женские особи. Крона у этого вида
может быть, как конусовидной, так и яйцевидной, кора по цвету также
варьирует в зависимости от возраста и является красновато-бурой у молодых
побегов, а у стволов – серо-бурая. Хвоя можжевельника плотная, игловидная,
достигает до 1-1,5 см длины. Шишкоягоды созревают медленно, их полная
зрелость отмечается только на втором году их развития, цвет шишкоягод
синевато-черный, сизый восковой налет хорошо развит.
Плодоношение начинается на 5-8-ой год жизни, периодичность этого
этапа жизнедеятельности составляет 3-5 лет. Шишкоягоды можжевельника
обыкновенного используются и как лекарственное сырье, и как источник
очень ценного эфирного масла, применяющегося в косметологии. В плодах
можжевельника обыкновенного обнаружены: глюкоза, фруктоза (30—40%),
органические кислоты (3%), пектиновые вещества, эфирное масло (2—5%),
гликозиды, смолы малоизученного состава (до 9%), красящее вещество
юниперин, жирное масло, воск, фитонциды. В коре можжевельника найдены
дубильные вещества (до 8%) и эфирное масло (0,5%); в стеблях и хвое
содержатся аскорбиновая кислота (266 мг), фитонциды, эфирное масло.
Основные компоненты эфирного масла можжевельника, получаемого из ягод,
включают
борнеол,
кадинен,
камфору,
пинен,
сабинен,
терпинеол,
фелландрен, цедрол, юнипер. Можжевельник обыкновенный широко
используется как декоративная культура, но может применяться и в качестве
лекарственного растения, а также в качестве пищевого компонента.
Декоративность кроны и окраски хвои позволяет использовать этот вид для
парковых посадок как в одиночном, так и в групповом виде. Можжевельник
обыкновенный нуждается в защите от вредителей и болезней, срок его жизни
составляет до 35 лет.
2.2 Методика проведения исследований
Водообмен побега древесной породы складывается из трех основных
процессов:
1. поступления воды в растение;
2. передвижение воды по проводящим тканям (побегу);
3. трата воды на транспирацию поверхностью побега. Задача данной
работы заключалась в выявление особенностей указанных трех процессов и в
получение их количественных характеристик.
Опыт ставится в два приема:
1. постановка;
2. снятие эксперимента.
Оборудование и материалы: электронные весы, стеклянные банки с
пробками, имеющие отверстие для помещения побега, ручной секатор,
сушильный шкаф, бюксы, раствор эозина (30 мг в 1 л воды).
Для выполнения данного опыта был взят побег можжевельника
обыкновенного. Стеклянная банка с раствором эозина (примерно на 3/4 её
объема) была взвешена на технических весах с точность до 0,1 г.
В нижней части побега хвойной породы была взята проба на влажность
хвои (2 г). Побег с обновленным срезом стебля был помещен в стеклянную
банку с пробкой Промежутки между побегом и пробкой были замазаны
пластилином, полученная установка была взвешена с точностью до 0,1 г.
Опыт проводился в лабораторных условиях в течение двух недель (14
дней).
Через 2 недели установка была повторно взвешена. Был определен
показатель Т – количество транспирированной воды (в г). Затем был извлечен
побег и взвешена банка с оставшимся раствором, вычислен показатель А –
количество поглощенной воды, г.
Затем была удалена и взвешена вся хвоя.
Определена площадь поперечного сечения древесины по формуле:
S=π(R2-r2)
где R — радиус древесины вместе с сердцевиной; r — радиус
сердцевины.
Вычислена площадь поверхности хвои из расчета – 1 г сырой хвои имеет
поверхность 33 см2.
На основании полученных данных определили:
1) интенсивность транспирации по формуле:
Iтр 
T  10 000
S t
,
где Т — количество транспированной воды, г;
S – площадь поверхности хвои или листьев, см2;
t – продолжительность опыта, ч; 10000-коэффициент перевода см2 в м2.
2) водный баланс Vб, который рассчитали вычитанием количества
поглощенной и транспирированной воды Vб =Т-А;
3) скорость водного тока (V), т.е. количество воды, прошедшей в одни
сутки через 1 см2 поперечного сечения побега по формуле:
V
M 
M
Q , где
AT
2 – среднее из массы поглощенной и испаренной воды, г;
Q-поперечное сечение древесины, см2.
4) экономность транспирации, т.е. какое количество воды в % от ее
общего содержания, которое теряется за 1 ч: ,
где Т – количество транспирированной воды, г;
t – продолжительность опыта;
K – количество воды в хвое, г,
Количество воды в хвое определяли по формуле:
К
Х с
100 ,
где X – масса всей хвои побега;
с – процент воды в побеге или хвое.
Процент воды в хвое определяется по формуле:
с
ab
.100
a
%
где а – сырая масса листьев, г;
b – абсолютно сухая масса листьев, г;