Влияние минеральных веществ на рост растений

 

 

2.2 Микрохимический анализ золы

 

Материалы и оборудование: зола, полученная при сжигании листьев, семян, древесины; 10% растворы НCl и NH3, 1% растворы следующих солей в капельнице: Na2НСO3, NaHC4H4O6, K4[Fe(CN)6], (NH4)2MoO4 в 1% HNO3, 1% раствор H2SO4; пробирки, стеклянные воронки диаметром 4-5 см, шпатели металлические или глазные лопаточки, предметные стекла, стеклянные палочки, салфетки или кусочки фильтровальной бумаги, бумажные фильтры, промывалки или колбочки с дистиллированной водой, стаканчики для смывной воды.

Краткие сведения:

При сжигании ткани органогенные элементы (С; Н; О; N) улетучиваются в виде газообразных соединений и остается несгораемая часть - зола. Содержание ее в разных органах различно: в листе - до 10-15, в семенах - около 3, в древесине - около 1. Больше всего золы в живых, активно функционирующих тканях, например в мезофилле листа. В его клетках имеется хлорофилл и множество ферментов, в состав которых входят такие элементы, как магний, железо, медь и др. В связи с высокой метаболической активностью живых тканей в них обнаруживается также значительное количество калия, фосфора и других элементов. Содержание золы зависит и от состава почвы, на которой произрастает растение, и от его возраста и биологической природы. Органы растений отличаются не только по количественному, но и по качественному составу золы.

Микрохимический метод позволяет  обнаружить в золе растений целый  ряд элементов. В основе метода лежит  способность некоторых реактивов  при взаимодействии с зольными элементами давать соединения, отличающиеся специфической  окраской или формой кристаллов.

 

 

 

Ход работы

Порцию высушенного материала (листья винограда) поместить в тигель, добавив немного спирта и поджечь. Процедуру повторить два-три раза. Затем тигель перенести на электроплиту и прокаливать, пока обугленный материал не приобретет пепельно-серый цвет. Остатки угля надо выжечь, поместив тигель в муфельную печь на 20 мин.

Для обнаружения Са, Mg, Р и Fe необходимо внести в пробирку стеклянной глазной лопаточкой порцию золы, залить ее 4 мл 10% НСl и несколько раз встряхнуть для лучшего растворения. Для выявления калия такое же количество золы надо растворить в 4 мл дистиллированной воды и профильтровать в чистую пробирку через маленький бумажный фильтр. Затем стеклянной палочкой на чистое предметное стекло нанести небольшую каплю зольной вытяжки, рядом, на расстоянии 10 мм, - каплю реактива и палочкой соединить две капли перемычкой. (Каждый реактив наносится отдельной пипеткой). В месте соприкосновения растворов произойдет кристаллизация продуктов реакции (смешение двух капель нежелательно, так как вследствие быстрой кристаллизации образуются мелкие нетипичные кристаллы; кроме того, при высыхании капли могут образовываться кристаллы исходных солей).

После этого капли оставшихся растворов  убрать со стекла кусочками фильтровальной бумаги и рассмотреть кристаллы  под микроскопом без покровного стекла. По проведении каждой реакции  стеклянную палочку надо прополаскивать водой и вытирать насухо фильтровальной бумагой.

Для обнаружения калия используется 1% кислый виннокислый натрий. В результате реакции с зольной вытяжкой образуются кристаллы кислого виннокислого калия КНC4H4O6, имеющие вид крупных призм. Вытяжку калия в воде необходимо предварительно нейтрализовать, так как в кислой и щелочной среде продукт реакции растворим. Реакция идет по уравнению:

NaHC4 H4O6 + К+ > КНС4 Н4O6v + Na+. (Приложение Г).

Обнаружение кальция проводится 1% серной кислотой. Реакция идет по уравнению:

CaCl2 + H2SO4 > CaSO4v + 2HCl (Приложение Д).

В результате образуется гипс в виде отдельных или собранных в  пучки кристаллов игольчатой формы.

При обнаружении магния к капле  зольной вытяжки вначале добавляют  каплю 10% раствора аммиака и соединяют  ее мостиком с каплей 1% раствора фосфорнокислого  натрия. Реакция идет по уравнению:

MgCl2 + NH3 + Na2HPO4 > NH4MgPO4v + 2NaCl (Приложение Е).

Образуется фосфорно-аммиачномагнезиальная соль в виде плоских бесцветных кристаллов в форме прямоугольников, крыльев, крышечек.

Обнаружение фосфора проводится с помощью 1% молибдата аммония в азотной кислоте. Реакция идет согласно уравнению:

H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 > (NH4)3PO4 * 12MoO3v + 21NH4NO3+ +12H2O (Приложение Ж).

Образуется фосфорно-молибденовый аммиак в виде мелких глыбок желто-зеленого цвета.

Для обнаружения железа в две  пробирки наливают равное количество зольной вытяжки из разных органов (1-2 мл), добавляют равное количество 1% желтой кровяной соли до появления  синего окрашивания. Образуется берлинская лазурь:

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] > Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl (Приложение З).

 

Вывод:  в золе листьев исследованного растения обнаружены следующие химические элементы: кальций, железо, калий, магний и фосфор. Эти элементы относятся к группе макроэлементов и находятся в клетках растения в количестве, достаточном для обнаружения их данным методом анализа. [11]

 

 

 

Заключение

 

        Живые организмы получают все  необходимые элементы из окружающей  их среды. В составе живой  природы обнаружено более 80 химических  элементов, 27 из них выполняют  определенные функции.

Рассмотрим роль некоторых химических элементов в растительном организме:

магний  – входит в состав молекулы хлорофилла;

кальций – придает твёрдость межклеточному  веществу, соединяющему растительные клетки;

натрий – обеспечивает поглощение воды из почвы;

железо – входит в состав ферментов, участвующих в фотосинтезе, участвует в синтезе хлорофилла;

калий – участвует в регуляции водного режима, входит в состав ферментов, участвующих в фотосинтезе, является обычным компонентом клеточного сока в вакуолях растительных клеток;

сера – входит в состав белков, участвует в формировании структуры белковых молекул;

фосфор  – входит в состав молекул АТФ, нуклеиновых кислот ( ДНК и РНК ), в составе жиров входит  во все мембранные структуры клетки;

хлор  – участвует в регуляции водного  режима и обеспечении упругости  клетки ( тургора клетки );

бор – влияет на ростовые процессы: его недостаток приводит к отмиранию верхушечных почек, цветков, завязей и проводящих тканей;

молибден  – входит в состав ферментов, регулирующих работу устьичного аппарата.

Изучение химического состава  растений, особенно их золы, - один из приёмов  биогеохимического метода поиска полезных ископаемых.

При сжигании растительных тканей всегда остаётся несгораемая часть, которую  называют золой. Химический состав золы весьма разнообразен, он зависит от особенностей самого растения и от состава почвы, на которой растёт исследуемое растение.

Среднее количество золы в растении составляет приблизительно 5%. Однако отдельные  органы растений сильно различаются  по содержанию золы: её больше в тех  органах, которые состоят преимущественно  из живых клеток. Так, в среднем  в древесине содержится около 1 золы, в семенах – около 3, в стеблях  и корнях – 5, а в листьях –  до 15 – 30. Это объясняется  неодинаковой физиологической (фотосинтезирующей, запасающей)  активностью разных органов растения.

Среди методов, с помощью которых  можно определить качественный состав золы, наиболее прост и удобен микрохимический  анализ золы. Этот метод не требует  для исследования большого количества вещества и несложен при выполнении. В основе микрохимического  анализа  лежит свойство некоторых солей  образовывать характерной формы  кристаллы, по которым можно судить о  наличии в составе золы того или иного химического элемента.

Проделав микрохимический анализ золы листьев винограда, мы сделали  следующие выводы:

 1) в золе листьев исследованного растения обнаружены следующие химические элементы: кальций, железо, калий, магний и фосфор. Эти элементы относятся к группе макроэлементов и находятся в клетках растения в количестве,   достаточном для обнаружения их данным методом анализа;

2) количество  веществ, обнаруженных в листьях винограда, достаточно для минерального питания, влияющего на рост растения.

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

     1. Артамонов, В.И.  Зелёные оракулы/В.И. Артамонов.- М.: Мысль, 1998. -123 с.- ISBN 978-5-378-02208.

     2. Богданова, Т.Л.  Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/Т.Л. Богданова.- М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2002.-

296 с.- ISBN 5-88860-006-7.

     3. Васильева, З.В.  Учебно-методическое пособие по физиологии растений./ З.В. Васильева.-М.: Просвещение, 1997.-358 с. ISBN 978-5-222-12773.

     4. Вернадский, В.И.  Труды по геохимии/ В.И. Вернадский.- М.: Наука, 1994.-  247 с.- ISBN 978-5-8183-0823-4.

     5. Вертьянов, С.Ю.  Общая биология, учебник 10-11 кл/С.Ю. Вертьянов.-Свято-Троицкая Сергиева Лавра, 2005.-  180 с. -ISBN 978-5-222-12773-5.

    6. Эйхлер, В.  Яды в нашей пище/В. Эйхлер.-М.: Мир, 2003.-245 с.- ISBN 978-5-8112-2325-1.

7. Алимарин, И. П. Количественный микрохимический анализ минералов и руд./И.П. Алимарин., Б.И.-М.: 1961.- 235с.

8. Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ, М., 1974.-320 с.

9. Методы количественного органического микроэлемеитпого анализа, под ред. Н.Э. Гельман, М., 1987; Ма Т., Horak V., Microscale manipulations in chemistry, N. Y., 1976. - 113 с. 

10. Беликов, П.С. Физиология растений: Учебное пособие. / П.С. Беликов, Г.А. Дмитриева. - М.: Изд-во РУДН, 2002. - 248 с.- ISBN 978-5-222-12773-5.

11. Брей, С.М. Азотный обмен в растениях / С.М. Брей. - М.: Агропромиздат., 1986. - 200 с.- ISBN 5-462-00272-6.

 

12. Большой практикум по физиологии растений. Минеральное питание. Физиология клетки. Рост и развитие: Учеб. пособие для студентов биол. спец. вузов / Чернавина И.А., Потапов Н.Г., Косулина Л.Г., Кренделева Т.Е.; Под ред. Б.А. Рубина. - М.: Высш. школа, 1978. - 408 с.: ил. 247.

13. Валетов, В.В. Физиология растений: Методические указания к лабораторным работам по теме «Минеральное питание растений»/В.В. Валетов. - Мозырь: УО МГПУ, 2005. - 32 с.- ISBN 5-200-02044-1

14. Валетов, В.В. Физиология растений: курс лекций: в 2 ч. / В.В. Валетов. - Мозырь: УО МГПУ им. И.П. Шамякина, 2010. - Ч. 2. - 260 с.- ISBN 978-5-8112-2325-1.

15. Веретенников, А.В. Физиология растений; Учебник. /А.В.Веретенников. -М.: Академический Проект. 2006. - 480 с.- ISBN 5-98064-135-1.

16. Измайлов, С.Ф. Азотный обмен в растениях / С.Ф. Измайлов. - М.: Наука, 1986. - 320 с. -ISBN 978-5-8112-2325-1.

17. Кузнецов, В.В. Физиология растений: Учеб. для вузов / В.В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева: - М.: Высш. шк., 2005. - 736 с.: ил.- ISBN 5-88527-082-1.

18. Либберт, Э. Физиология растений / Э. Либберт. - М.: Мир, 2006. - 580 с.-ISBN 978-5-8112-2325-1.

19. Медведев, С.С. Физиология растений: Учебник. / С.С. Медведев. - СПб.: Изд-во Санкт-Петерб. ун-та, 2004. - 336 с.- ISBN 978-5-89349-329-0.

20. Панников, В.Д. Минеральное питание растений и урожайность / В.Д. Панников, А.Н. Павлов // Минеральное питание растений и урожайность / Сельское хозяйство / Подписная научно-популярная серия. - М.: Знание, 1982. - № 10.

21. Полевой, В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов / В.В. Полевой. - М.: Высш. шк., 1989. - 464 с.: цв. ил.- ISBN 978-5-222-12773-5.

22. Сказкин, Ф.Д. Практикум по физиологии растений / Ф.Д. Сказкин, Е.И. Логвиновская, Т.А. Красносельская, М.С. Миллер, В.В. Аникеев. - М.: Советская наука, 1953. - 312 с.

23. Физиология растений: Учебник для студентов вузов. / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под ред. И.П. Ермакова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 640 с.- ISBN 978-5-8183-0823-4.

24. Шевякова, Н.И. Метаболизм серы в растениях / Н.И. Шевякова. - М.: Наука, 1979. 166 с.

25. Якушкина, Н.И. Физиология растений: учеб. для сткдентов вузов, обучающихся по специальности 032400 «Биология» / Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. - М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. - 463 с.: ил.-ISBN 5-200-02044-1.

26. Зединг Г. “ Ростовые вещества растений”/Г. Зединг.-М., изд-во Иностранная литература, 1955.- 329 с.

27. Дерфлинг К. “Гормоны растений”., 1985.

28 Кретович, В.Л. Биохимия растений /В.Л. Кретович. – М.: Высшая школа, 2000. - 445 с. -ISBN 5-18794-567-2 13.

29. Курсанов, А.Л. Транспорт ассимилятов в растении /А.Л. Курсанов. – М.: Наука, 1999. - 648 с.- ISBN 5-200-02044-1.

30. Лебедев, С.И. Физиология растений / С.И. Лебедев. – М.: Колос, 2008. - 544 с.- ISBN 5-7695-1688-7.

31. Либберт, Э. Физиология растений / Э. Либберт. – М.: Мир, 2006. - 580 с.-

ISBN 5-98064-135-1.

32. Медведев, С.С. Физиология растений: Учебник. / С.С. Медведев. - СПб.: Изд-во Санкт-Петерб. ун-та, 2004. - 336 с.- ISBN  978-5-98124-262-5.

33. Третьяков, Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. / Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин, Н.М. Макрушин и др.; Под ред. Н.Н. Третьякова. – М.: Колос, 2000. - 640 с.- ISBN 978-5-8183-0823-4.

34. Холл Д., Рао К. Фотосинтез. – М.: Мир, 1983. -190 с.

35. Слейчер Р. Водный режим растений. – М.: Мир, 1970.

36. Гэлстон А, Девис П., Сэтиф Р. Жизнь земного растения. – М.: Мир, 1983.- 340 с.

37. Хит, О. Фотосинтез. – М.: Мир, 1972. – 210 с.

38. Грин, Р. Биология. – М.: Мир, 1990. Т. 1-3. - ISBN 5-88860-006-7

39. Горышкина, Т. К. Экология растений. – М.: Высшая школа, 1979.-420 с.-

ISBN 978-5-222-12773-5.

40. Гусев, М. В. Малый практикум по физиологии растений. – М.: МГУ, - 1982.