Общая характеристика вида Negundo aceroides Moench

Введение.

 

Актуальность. Так как макрохимический и микрохимический состав растительного организма играет важнейшую роль в их нормальной жизнедеятельности и регуляции физиологических процессов, то исследования, посвященные данной теме, являются актуальными и необходимыми для изучения. На данный период времени существует большое количество литературного материала, посвященного изучению макрохимического и микрохимического состава различных частей растительных организмов, издано немало статей и проведено много исследований, касающихся изучения данной тематики. Исследования, проведенные в ходе данной курсовой работы, и полученные нами результаты могут существенно пополнить научный фонд. Для проведения экспериментальной части курсовой работы нами был выбран Negundo aceroides Moench(рис 1.), собранный на территории г. Ставрополя.

Цель исследования. Установить качественный состав основных минеральных элементов вегетативных органов Negundo aceroides Moench.

Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучение литературных данных по теме работы.
2. Сбор экземпляров Negundo aceroides Moench для поведения исследования.
3. Проведение микрохимического анализа.

Объектом исследования является вид Negundo aceroides Moench, предметом изучения является определение минерального состава вегетативных органов исследуемого растения.

Основными методами исследования являлись: анализ литературного материала, сбор и обработка растительного материала, микрохимический анализ собранного материала (Викторов, 1991).

Анализ литературного материала проводился на основе библиотечного фонда Научной библиотеки Ставропольского Государственного Университета, Краевой библиотеки им. Лермонтова.

Обработка собранного растительного материала проводилась  путем микрохимического анализа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Общая характеристика вида Negundo aceroides Moench.

 

Класс Двудольные – Dycotyledoneae

Семейство Кленовые – Aceraceae

Род Клен – Acer L.

Вид Клен ясенелистный – Negundo aceroides Moench

Ботаническая  характеристика. Дерево до 25 м высотой и до 1 м в обхвате, часто образующее несколько стволов, с серой корой и с широкой развесистой, поникающей кроной. Молодые побеги голые, зеленые с густым сизым налетом, ветви серые. Листья из 3-5 листочков на черешках 4-8 см длиной, черешки боковых листочков обычно не длиннее 1 см, конечного 1,5-2,5 см. Листочки  более светлые снизу, при распускании с обеих сторон и особенно густо снизу войлочно опущенные, потом голые, 5-13 мм длиной, 2,5-7,5 см шириной, яйцевидные до эллиптически ланцетных, обычно с оттянутой в остроконечие  верхушкой и с равномерно зубчатыми краями, изредка почти цельнокрайние, конечный листочек нередко трехлопастный. Цветки распускаются ранее листьев, тычиночные сначала в плотных пучках, затем цветоножки сильно удлиняются (до 4-7 см длиной) и повисают. Чашечка  маленькая 1,5 мм длиной, узкоколокольчатая, из 5 до половины сросшихся листочков, как и цветоножка, волосистая. Тычинки с волосовидными нитями и линейными пыльниками 3-3,5 мм длиной. Пестичные цветки в редких повислых кистях, с чашелистиками у основания сросшимися, завязь сначала волосистая, затем голая, крылатки до 3 см длиной, расходящиеся под прямым или острым углом, с узкими линейными орешками с выдающимися жилками и обычно с согнутыми, к основанию суженными, на вершине расширенными и закругленными крыльями (Флора СССР, 1949).

Распространение. Широко распространен в культуре как в Европейской части, так и на Кавказе и в Средней Азии. Родина – Северная Америка: восточные штаты, восточные склоны Скалистых гор и гор Утахо, Новой Мексики и восточной Аризоны (рис 2).

Природное значение. Дерево часто используется различными птицами для гнездования. Защищает домашний скот от жары и холода. Семенами питаются многие виды птиц и белок. Имеет второстепенное значение в диете чернохвостых и белохвостых оленей. Может быть ядовит для домашнего скота.

Хозяйственное значение. Разводится в качестве декоративного в садах и парках, употребляется для обсадки улиц и дорог, а так же для степных и лесных посадок. Отличается быстрым ростом и засухоустойчивостью. Дает взяток пчелам (пыльца).

Историко-географическая справка. Этот североамериканский по происхождению вид клена с непарноперистыми листьями (похожими на листья ясеня) и цветками в повислых кистях известен в России со второй половины XVIII столетия, когда начались опыты по выращиванию его из семян в ботанических садах Петербурга и Москвы. Первые попытки интродукции растения были безуспешными; сеянцы вымерзали, так как они выращивались из семян, полученных от растений из южной части естественного ареала в Северной Америке. Только в XIX веке удалось развести клен ясенелистный из семян, полученных на этот раз из Канады. Он постепенно распространился в культуре для озеленения городов Центральной России, Урала, Западной Сибири и Средней Азии. Озеленителей привлекали в этом дереве неприхотливость, высокая скорость роста и устойчивость к загрязнению воздуха. Уже в 20-е годы XX столетия было отмечено появление самосева этого дерева в естественных условиях. Он стал поселяться в окрестностях городов и поселков сначала на нарушенных местах, но вскоре стал внедряться и в природные сообщества. Процесс расселения клена шел сравнительно быстро, так как в стадию плодоношения он вступает в возрасте 6-7 лет, и смена его поколений происходит быстрее, чем у других видов деревьев. В настоящее время клен ясенелистный освоил разнообразные местообитания и сформировал на территории Евразии обширный вторичный ареал (Пояркова, 1933).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Определение основных минеральных  элементов

 

2.1.Методика  определения минерального состава вегетативных органов Negundo aceroides Moench.

Материалы и оборудование:

1)зола, полученная  при сжигании листьев, черешков  и древесины;

2)10%-ный раствор HCl;

3)1%-ный раствор H₂SO₄;

4)10%-ный раствор NH₃;

5)1%-ный раствор Na₂HPO₄;

6)1%-ный раствор молибдата аммония в 1%-ной HNO₃;

7)1%-ный раствор желтой  кровяной соли в капельнице;

8)дистиллированная вода  в стакане;

9)пробирки;

10)воронки;

11)бумажные фильтры;

13)предметные стекла;

14)микроскоп;

15)кусочки фильтровальной  бумаги

Зола, получаемая при сжигании растений, содержит большое количество элементов, среди которых различают макроэлементы (фосфор, сера, калий, магний) и микроэлементы (железо, медь, цинк, марганец, молибден, бор и ряд  других).

Для изучения химического  состава золы можно использовать микрохимический метод, для которого требуется небольшое количество материала.

Ход работы. Насыпать в пробирку небольшое количество золы и залить ее примерно четырехкратным раствором 10%-ной HCl. Отфильтровать полученный раствор в чистую пробирку через маленький фильтр. Провести на предметных стеклах реакции на кальций, магний и фосфор. Для этого тупым концом стеклянной палочки нанести на предметное стекло маленькую каплю вытяжки и на расстоянии 4-5 мм от нее нанести каплю соответствующего реактива. Затем заостренным концом палочки соединить капли дугообразным каналом. В месте соединения произойдет реакция, причем по краям канала будет наблюдаться быстрая кристаллизация продуктов реакции. Рассмотреть образующиеся кристаллы в микроскоп. Стеклянные палочки после нанесения каждого реактива необходимо вымыть и вытереть фильтровальной бумагой.

Реактивом на ионы кальция  служит 1%-ная H₂SO_4. При этом хлорид кальция, содержащийся в вытяжке, реагирует с кислотой по уравнению:

CaCl₂ + H₂SO₄      CaSO₄ + 2HCl.

В ходе проделанной  реакции нами были обнаружены игольчатые кристаллы гипса, что говорит  о присутствии ионов кальция  в исследуемой вытяжке (рис. 1).

 

 

 

 

 

   Рис. 1. Кристаллы соли  кальция.

 

Для обнаружения магния к  капле испытуемого раствора следует сначала добавить каплю раствора аммиака, а затем соединить с реактивом, которым служит 1%-ный раствор фосфорнокислого натрия. При этом образуется фосфорно-аммиачномагнезиальная соль, кристаллизующаяся в виде прямоугольников, крышечек, звезд или крыльев, в результате следующей реакции:

MgCl₂ + NaHPO₄ + NH₃        NH₄MgPO₄ + 2NaCl.

В результате проделанной  реакции нами были обнаружены кристаллы  соли практически правильной прямоугольной  формы (рис.2), что свидетельствует  о наличии ионов магния в исследуемой  вытяжке.

 

 

 

 

 

  Рис. 2. Кристаллы соли  магния.

 

Для обнаружения фосфора  соединить каплю вытяжки с 1%-ным  раствором молибдата аммония  в азотной кислоте. Получается зеленовато-желтый осадок фосфорномолибденовокислого аммония:

H₃PO₄ +12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃        (NH₄)₃PO₄*12MoO₃ +21NH₄NO₃+ 12H₂O.

В результате проделанной  реакции нами обнаружено незначительное количество кристаллов соли, что не свидетельствует об отсутствии ионов фосфора в исследуемой вытяжке.

Железо можно  обнаружить с помощью раствора желтой кровяной соли. В результате реакции образуется «берлинская лазурь»:

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

В результате проделанной  реакции нами было получено характерное  окрашивание раствора в изумрудно-зеленый  цвет с голубым осадком, что свидетельствует о наличии в нем ионов железа (Рис 3).

Следуя приведенной  методике определения основных минеральных  элементов в растительном организме  нами были проведены все реакции  и получены результативные данные, которые представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. 

	Черешки	Листья	Древесина
Ca2+	содержится	содержится	малое количество
Mg2+	содержится	малое количество	содержится
P5+	малое количество	содержится	малое количество
Fe2+	содержится	содержится	малое количество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Функции основных  минеральных элементов в растительном организме.

 

Кальций. Общее содержание кальция у разных видов растений составляет 5-30 мг на 1 г сухой массы. В тканях двудольных этого элемента, как правило, больше, чем у однодольных. Кальций накапливается в старых органах и тканях. При старении или снижении их физиологической активности кальций из цитоплазмы перемещается в вакуоль и откладывается в виде нерастворимых солей щавелевой, лимонной и других кислот. Образующиеся включения затрудняют подвижность и возможность повторного использования этого катиона. Кальций накапливается в вегетативных органах. В корневой системе содержание  кальция ниже, чем в надземной части. Он содержится в клеточной стенке, хлоропластах, митохондриях и ядре. В цитозоле концентрация кальция очень низкая (10^-7 – 10^-6 моль/л).

Кальций выполняет  многообразные функции в обмене веществ клеток и организма в  целом. Локальные изменения концентрации кальция в цитоплазме играют важную роль в структурных перестроках  компонентов цитоскелета актиноподобных белков, учавствующих в процессах движения цитоплазмы, изменениях ее вязкости, в пространственной организации цитоплазматических ферментных систем. Процессы сборки-разборки микротрубочек также регулируется уровнем ионов кальция. Кальций необходим для процессов секреции у растений. Кальций актирует ряд ферментных систем клетки: дегидрогеназы, липазы, фосфатазы. При этом кальций может способствовать агрегации субъединиц белка, служит мостиком между ферментом и субстратом, влиять на состояние аллостерического центра фермента. Избыток кальция в ионной форме угнетает окислительное фосфорилирование и фотофосфорилирование.

 Регулирующее  влияние кальция на многие  стороны метаболизма зависит  от его взаимодействия с кальциевым  внутриклеточным рецептором –  белком кальмодулином. Комплекс кальций – кальмодулин  в клетках активирует деятельность сократительных белков, тормозит разборку микротрубочек, участвует в секреторных  и многих других процессах. Концентрация кальция в комплексе с кальмодулином регулирует сборку микротрубочек веретена. Кальций участвует в слиянии везикул Гольджи при формировании фрагмопласта и новой клеточной стенки. Важная роль принадлежит ионам кальция в стабилизации мембран.

При недостатке кальция повышается проницаемость  мембран, появляются их разрывы и фрагментация, нарушаются процессы мембранного транспорта. От недостатка кальция в первую очередь страдают молодые меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются новые клеточные стенки и в результате возникают многоядерные клетки, характерные для меристем с дефицитом кальция. Прекращается образование боковых корней и корневых волосков, замедляется рост корней. Недостаток кальция приводит к набуханию пектиновых веществ, что вызывает ослизнение клеточных стенок разрушение клеток. В результате корни, листья, отдельные участки стебля загнивают и отмирают. Кончики  и края листьев вначале белеют, а затем чернеют, листовые пластинки  искривляются и скручиваются. На плодах, в запасающих и сосудистых тканях появляются некротические участки. Нарушается структура плазмалеммы и мембран клеточных органелл. Большинство типов почв богато кальцием, и резко выраженное кальциевое голодание встречается редко, например, при сильной кислотности или засоленности почв, на торфяниках, при нарушении развития корневой системы, при неблагоприятных погодных условиях.

Магний. По содержанию в растениях магний занимает четвертое место после калия, азота и кальция. У высших растений среднее его содержание в расчете на сухую массу 0,02-3,1%. Особенно много его в молодых клетках и растущих тканях, а также в генеративных органах и запасающих тканях. Высокая подвижность магния в растениях обусловливает его реутилизацию из стареющих тканей. Это объясняется тем, что около 70% этого катиона в растении связано с анионами органических и неорганических кислот. Перемещение магния осуществляется как по флоэме, так и по ксилеме. Некоторая его часть образует нерастворимые соединения, не способные перемещаться по растению, другая часть связывается высокомолекулярными соединениями. Около 10-12% магния входят в состав хлорофилла. Магний необходим для синтеза предшественника хлорофилла. На свету ионы магния освобождаются из полости тилакоидов в строму хлоропласта. Увеличение концентрации магния в строме активирует ферменты восстановления углекислого газа. Магний может влиять на конформацию фермента, а также обеспечивать оптимальные условия для его работы. Магний активирует ряд реакций переноса электронов при фотофосфорилировании. Магний является кофактором почти всех ферментов, катализирующих перенос фосфатных групп. Он необходим для многих ферментов гликолиза и цикла Кребса.  В митохондриях при его недостатке наблюдается уменьшение количества, нарушение формы и в конечном счете исчезновение крист. Магний требуется для работы ферментов молочнокислого и спиртового брожения. Магний усиливает синтез эфирных масел, каучук, витаминов А и С. Он участвует в формировании определенной пространственной структуры нуклеиновых кислот. Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растениях, его дефицит будет тормозить образование фосфорорганических соединений и соответственно распределение фосфора в растении.