Jednou během lekce jsme byli požádáni, abychom provedli experiment a zjistili, zda je v listech rostlin, které mají červenou barvu, chlorofyl. Zároveň nám byl nabídnut odběr pokojových rostlin, konkrétně begónie. Ale begonie jsem neměla a v učebně biologie jsem měla po ruce Oxalis Regnell nebo Oxalis Regnell Purple Trefoil.Po provedení pokusu nedošlo k žádným změnám v barvě listu, pouze list samotný velmi změknul. A pak jsem začal přemýšlet, proč se to stalo?
Vyzbrojil jsem se červenými listy a vzal jsem listy nejen pokojových rostlin, ale rozhodl jsem se také ověřit, zda lze tento experiment použít k prokázání přítomnosti chlorofylu nebo ne.
Brzy po zahájení experimentu jsem v učebně experimentální biologie objevil korál Begonia, jehož list sice nebyl stejný, jak nám autor experimentu doporučil, ale přesto jsme se rozhodli jej také zkontrolovat [1].
Relevance díla: Zjistěte, zda je možné prokázat přítomnost chlorofylu v listu pomocí vroucí vody a najděte experimenty dokazující jeho existenci v listech.
Novost práce spočívá v tom, že jsme se rozhodli pomocí nejjednodušších pokusů pokusit se prokázat přítomnost chlorofylu u rostlin s červenými listy a zjistit příčiny našeho neúspěchu.
Hypotéza. Všechny červené rostliny obsahují chlorofyl.
Objektivní: odhalit tajemství červených listů a dokázat, že i ony procházejí procesem fotosyntézy, obsahují totiž chlorofyl.
Cíle práce:
Zjistěte si z literárních zdrojů, jaké jsou přednosti rostlin s červenými listy.
Proveďte experimenty bez použití složitého vybavení k potvrzení přítomnosti chlorofylu v listech s červenými listy.
Zjistěte jednoduchým pokusem, zda je teplota červených listů skutečně vyšší.
Předmět studia: listy rostlin, které mají červenou barvu.
Předmět studia: rysy červených listů.
HLAVNÍ ČÁST
Kapitola I. Látky, které zanechávají červenou barvu
1.1. Rostliny s červenými listy
Různým rostlinným orgánům dodávají barvu speciální látky zvané pigmenty. Jsou to organické sloučeniny přítomné v rostlinných buňkách a tkáních, které je barví. Pigmenty se nacházejí v buněčných plastidech – chloroplastech a chromoplastech, některé se nacházejí v buněčné šťávě rostlin.
Existuje několik hlavních skupin rostlinných pigmentů:
*Nejčastějším rostlinným barvivem je chlorofyl. Název chlorofyl pochází z řeckých slov „chloros“ – zelený a „phyllon“ – list. Chlorofyl má zásadní funkci: zachycuje sluneční záření a přeměňuje výslednou energii na živiny – jednoduché cukry, které se získávají z vody a oxidu uhličitého. Tyto cukry jsou základem výživy rostlin – zdroje sacharidů nezbytných pro růst a vývoj. Během procesu výroby živin je chlorofyl zničen, protože je nepřetržitě používán. Přesto během vegetačního období rostliny znovu a znovu obnovují své zásoby chlorofylu. Velká zásoba chlorofylu umožňuje listům zůstat zelené. Když je přítomen v buňkách ve velkém množství, což se vyskytuje během období růstu, převládá zelená barva chlorofylu, která zastiňuje barvy jakýchkoli jiných pigmentů, které mohou být obsaženy v listu. Proto mají listy v létě charakteristickou zelenou barvu [2].
*Flavóny a flavonoly patří mezi nejběžnější rostlinné pigmenty. V latině „flavus“ znamená „žlutá“. V přírodě jsou flavony a flavonoly hlavními pigmenty, které poskytují žlutou barvu plodů a květů. Různorodých odstínů žluté barvy je dosaženo jak změnou koncentrace flavonů a flavonolů, tak přítomností vápenatých a hořečnatých solí v rostlinné šťávě, které zvyšují intenzitu barvy.
*Další skupinou pigmentů příbuzných flavonům a flavonolům jsou antokyany. Antokyany, které jsou zodpovědné za červené zbarvení listů, nejsou v listech přítomny, dokud hladina chlorofylu v listech nezačne klesat. Dříve se předpokládalo, že antokyany jsou jednoduše výsledkem rozpadu zeleného chlorofylu, ale tato teorie již není obecně přijímána. Antokyanové pigmenty, které způsobují růžové, červené a fialové zbarvení podzimního listí, jsou spojeny s látkou – sacharidem (nebo cukrem, škrobem). Akumulace sacharidů tedy podporuje tvorbu buněčné mízy s anthocinovými pigmenty. Antokyany jsou rozpustné ve vodě a běžně se vyskytují v buněčné míze [2].
Brzy na jaře, když je ještě chladno, vidíme u mnoha našich rostlin červené zbarvení výhonků. Stejná barva listů se objevuje na podzim, když teplota vzduchu klesá. Látka, která barví rostliny do červena, navíc zachycuje zelené paprsky světla a přeměňuje je na teplo, čímž zvyšuje teplotu listů. Existují červenolisté rostliny, například dub červenolistý, jehož listy jsou červené pouze na začátku růstu (kvetoucí listy) a na podzim, kdy se zkracuje délka denního světla.
Jeden vědec potáhl povrch listů nízkotajícím kakaovým máslem. Na červených listech se olej rozpouštěl rychleji, protože mají teplotu o 2 vyšší než zelené. Zahřívání listů více než okolní vzduch podporuje odpařování. Průduchy – otvory, kterými prochází vzduch a vodní pára, se u této rostliny nacházejí na spodní straně listu [4].
Odpařování je také usnadněno zvětšením povrchu listů s vráskami, vybouleninami a vlasovými výrůstky. Chloupky této rostliny, pokud jsou zkoumány lupou nebo mikroskopem, se skládají z mnoha buněk přizpůsobených odpařování vody. Typicky jsou chlupy jiných rostlin jednobuněčné a chrání rostlinu před ostrým sluncem, vypařováním a požíráním zvířaty [4].
Pokud je list navlhčen, zcela zvlhne, voda nestéká po kapkách jako z listů aloe nebo agáve, ale jakoby se rozlévá po saténové pokožce. Výrůstky kůže, které vypadají jako tenké protáhlé papily, dodávají povrchu listu saténově sametový vzhled.
1.2. Změna barvy listů na podzim
Listy se barví na podzim, když koncentrace chlorofylu začnou klesat (kratší dny na podzim snižují expozici všem vlnovým délkám, což způsobuje, že rostliny „šetří“ a přestávají produkovat „drahý“ chlorofyl). Jakmile se chlorofyl začne rozkládat a již není doplňován, začínají převládat perzistentnější pigmenty karoten, xantofyl atd., což vytváří červené, oranžové a žluté zbarvení listů [3].
Snížení intenzity a trvání listového světla navíc urychluje rozklad molekul chlorofylu v chloroplastech. Některé stromy a keře neprodukují antokyany vůbec, takže jejich listy jsou žlutozelené nebo žluté.
Barva listů závisí také na osvětlení, teplotě vzduchu a přítomnosti vody. Stejný strom může měnit barvu různě v různých letech nebo jednoduše proto, že roste na různých místech a za různých povětrnostních podmínek.
1.3. Experimentální procedura: Fotosyntéza probíhá ve všech listech
Cíl: dokázat, že fotosyntéza probíhá ve všech listech.
Vybavení: vařící voda, list begónie (zadní strana je natřena vínovou barvou), bílá nádoba.
Průběh pokusu: Zjistěme, zda dochází k fotosyntéze u listů, které nejsou zbarveny zeleně (u begónií je rubová strana listu natřena vínovou barvou). Vložte list do vroucí vody, po 5-7 minutách jej prohlédněte a nakreslete výsledek. (List zezelená a voda změní barvu.) Závěr: fotosyntéza probíhá v listu [1].
Hlava II .VÝSLEDKY VÝZKUMU A DISKUSE
2.1. Je v červených podzimních listech chlorofyl?
V době zahájení experimentu mi na území datacentra Sokol rostly pouze listy červenolistých rostlin: dub červenolistý, dřišťál s červenými listy, drn červenolistý, kalina s červenými listy (podzim barva), tak jsem se rozhodl provést experimenty s těmito listy, i když jsem pochopil, že kvůli sezónnosti nemusíte nic vidět.
Poté jsme přidali červený listový šťovík a královskou begónii. Výsledky experimentu jsou uvedeny v tabulce 1.
Na základě zkušeností bychom měli vidět, jak voda zčervená a listy smaragdově zelené. To znamená, že tato rostlina se běžně živí oxidem uhličitým.
Oblíbenec podzimní krajiny je pravděpodobně javor. ) Od žluté po purpurově červenou.
Najednou se do zeleně vkradl červený list. Jako by bylo odhaleno srdce lesa. D. Samojlov
Nepostradatelným znakem podzimu je změna barvy listů, která se shoduje se začátkem tvorby separační vrstvy. Každý druh rostliny má svou charakteristickou barvu listů.
Rostliny se nám zdají zelené kvůli velkému počtu drobných zrnek chlorofylu umístěných v buňkách listů a stonků. Víme, že v zrnu chlorofylu probíhá proces rozkladu oxidu uhličitého, v důsledku čehož v rostlině z anorganických sloučenin vznikají organické látky – sacharidy. Zrno chlorofylu nezůstává v rostlině nezměněno. Netrvá to dlouho. Chlorofyl, který zachycuje sluneční energii potřebnou pro asimilační proces, se působením světla ničí a znovu se vytváří v rostlině a k jeho tvorbě může docházet také pouze na světle. Chlorofyl však není jediným barvivem v rostlinných tkáních. Spolu s ním jsou neustále přítomny speciální pigmenty známé jako xantofyl a karoten. První z nich je čistě žlutá, druhá má oranžový nádech; karoten určuje charakteristickou barvu kořenů mrkve, kde se nachází ve velmi velkém množství. Žluté pigmenty jsou v zeleni rostliny přítomny vždy, ale v létě jsou zcela neviditelné, neboť je maskuje intenzivní zelená barva chlorofylu.Podzimní zbarvení listů je atraktivní zejména svými karmínovými tóny. Tyto tóny se však nenacházejí u všech stromů. Koruny javorů a osik jsou pokryty karmínovou barvou. Listy euonymu získávají elegantní, narůžovělou barvu, girlandy z divokých hroznů získávají tmavě fialovou barvu. Kromě toho jsou lípy, duby a břízy bez červených odstínů, vrhají pouze různé žluté a zlaté tóny. Co způsobuje červenou barvu podzimního listí? Způsobuje ji speciální barvivo anthokyan, který je v rostlinách extrémně rozšířený. Na rozdíl od chlorofylu není anthokyan spojen s plastovými útvary uvnitř buňky. Je rozpuštěn v buněčné míze a méně často se vyskytuje ve formě malých krystalů. Anthokyany lze velmi snadno extrahovat z jakýchkoli červených nebo modrých částí rostliny. Výskyt antokyanů v rostlinných pletivech závisí do jisté míry na vnějších podmínkách. Při poklesu teploty se množství anthokyanů v buněčné míze zvyšuje stejně jako při jasném světle. Současně je také stimulována tvorba antokyanů zastavením nebo zadržením živin přijatých rostlinou v důsledku asimilace v listech. To je zvláště patrné při různých poraněních rostlin. Sacharidy se hromadí nad místem řezu a pak odpovídající část rostliny získá intenzivní antokyanovou barvu. Někdo by si mohl myslet, že v podzimním listí, kde snadno dochází k poškození cévního systému, je zpomalen tok sacharidů, což podporuje tvorbu anthokyanů. Karmínové odstíny, kterými se stromy otáčejí během opadu listů, tedy nejsou žádnou zvláštní úpravou.
Zdroj: Dubové listy na podzim hnědnou, protože ukládají nejen glukózu, ale i odpad. Když se podíváte pozorně, podzimní listí není vůbec žluté. Jsou to tisíce barev a odstínů od zlatého plátna, téměř bílé až po karmínovou s hnědými žilkami Barva listů rostlin na podzim se rok od roku mění a obecně závisí na několika faktorech, z nichž nejdůležitější jsou konkrétní povětrnostní podmínky dané oblasti. aktuální sezóna. Nejlepší barevné efekty vznikají v těch letech, kdy letní vedra náhle vystřídají téměř zimní chlad. Dobré výsledky dávají také ostré kontrasty denních a nočních teplot na podzim. I v nejlepších letech závisí, jak dlouho podzimní barvy vydrží, na intenzitě a trvání větru. Jeden silný hurikán je bohužel schopen za jednu noc svléknout „na kůži“ strom, který byl ještě včera celý oděn do zlatého nebo karmínového listí. Nedávno jsem přišel s nápadem, že listy mění barvu speciálně proto, aby rozjasnily těžké období loučení s létem a udělaly přechod do zimy radostnějším)))
Na podzim, kdy se denní světlo zkracuje a teploty klesají, se na bázi listů tvoří vrstva kambia, která brání průchodu živin k listové čepeli. Chlorofyl zbývající v listech se částečně rozpadá a tvoří se pigmenty jiné barvy. Pigmenty odpovědné za žluté zbarvení jsou částečně přítomny v listech s chlorofylem.Na rozdíl od karotenů a jiných žlutých pigmentů červený antokyan v zelených listech zcela chybí. Tvoří se v nich pouze vlivem chladu.
Barva podzimního listí je dána geneticky u každého rostlinného druhu. Ale jestli bude tato barva matná nebo jasná, záleží na počasí.
Nejjasnější, nejsytější barvy listů se vyskytují na podzim, kdy dlouhodobě trvá chladné, suché a slunečné počasí (při teplotách od 0 do 7 stupňů Celsia se zvyšuje tvorba antokyanů). V místech, jako je Vermont, jsou krásné barvy podzimního listí. Ale například ve Velké Británii, kde je deštivé klima a téměř neustále zataženo, jsou podzimní listy nejčastěji matně žluté nebo hnědé. Při nízkých teplotách (ale ne dosahujících bodu mrazu) se produkuje více antokyanů a červená barva listů se stává intenzivnější.
Žluté nebo červené zbarvení listů může přetrvávat několik týdnů po opadu. Ale v průběhu času jsou odpovídající pigmenty zničeny. Jediné, co zůstává, je tanin (ten čaj barví).
Nejjasnější listy se tedy získávají, když jsou jasné dny, chladné noci a suchý a slunečný podzim.
Navíc existuje hypotéza pro stromy, které jsou geneticky schopné produkovat žluté i červené listy – hypotéza říká, že karmínový pigment chrání oslabenou korunu před slunečními paprsky, umožňuje jim zůstat déle na větvích a umožňuje stromu čerpat z nich více živin . Cenné živiny je nutné vrátit z listů do kmene a kořenového systému. Červené listy se obvykle objevují na stromech, které rostou v chudé půdě, zatímco žluté listy se obvykle objevují na stromech, které rostou v bohaté půdě.
