Лабораторная работа по экологии «Обнаружение нитратов в растениях» (8–10 классы)

Полная версия 46 (час) лабораторных работ с видеоматериалами

Тип урока – комплексное применение ЗУН учащихся

Метод обучения - основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.

Формы организации деятельности учащихся

Закономерности взаимодействия организмов и экологиче­ских факторов.

Любой организм в среде своего обитания подвергается воздей­ствию самых разнообразных экологических факторов: климати­ческих, эдафических и биотических.

Несмотря на очень большое разнообразие экологических фак­торов в природе можно выявить общие закономерности их воз­действия на организм и ответных реакций организма на них.

Эффект воздействия экологических факторов среды зависит от их характера, дозы, воспринимаемой организмом (высокая или низкая температура, яркий свет или темнота, дефицит или избы­ток влаги), его физиологического состояния и возраста.

Для каждого организма существуют наиболее благоприятные конкретные значения факторов, при которых все процессы его жизнедеятельности осуществляются наиболее активно. Наиболее благоприятное значение факторов для жизнедеятельности полу­чило название точки оптимума. При изменении экологического фактора как в сторону снижения от точки оптимума, так и увели­чения жизнедеятельность организм будет угнетаться.

Способ оценки абиотических и биотических факторов место­обитания при помощи биологических систем называют биоинди­кацией.

Организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых тесно коррелируют с определенными факторами среды и могут применяться для их оценки, называются биоиндикаторами.

Обнаружение нитратов в растениях

Интенсификация земледелия в XX в. породила нитратную проблему. Азотные удобрения, вносимые без соблюдения дозы и правил, привели к увеличению содержания нитратов в расти­тельных продуктах до размеров, угрожающих здоровью человека.

Попадание большой дозы нитратов в организм грозит острым отравлением. Нередки отравления дынями, арбузами и другими продуктами с повышенным содержанием нитратов; возможно от­равление питьевой водой за счет попадания повышенного коли­чества удобрений в водные источники.

По данным Министерства здравоохранения РФ, предельно до­пустимая доза нитратов для взрослого человека в сутки составля­ет 500 мг, токсичная — 600 мг, для грудного ребенка доза в 10 мг может быть смертельной. Сведения о содержании нитратов в овощах, их распределении по органам и тканям даны в таблицах.

Соли азотной и азотистой кислот, поглощаемые корнями из почвы, восстанавливаются в растении до аммиака, который ис­пользуется для синтеза аминокислот и других соединений. Для восстановления нитратов требуется АТФ, образующаяся в процес­се окислительного или фотосинтетического фосфорилирования.

При достаточном содержании растворимых углеводов и высо­кой активности соответствующих ферментов перечисленные био­химические процессы происходят в клетках корня. Однако при неблагоприятных условиях часть нитратов (нередко весьма зна­чительная) может пройти через паренхиму коры корня в неизме­ненном виде. В этом случае нитраты попадают в сосуды ксилемы и поднимаются с восходящим током к листьям, где и происходит их восстановление.

Определение содержания нитратов в соке, отжатом из стеблей, черешков и пластинок листа, позволяет судить о восстановлении нитратов в корнях: чем меньше в них обнаруживается нитрат- ионов, тем активнее происходит этот процесс в клетках корня. Сопоставление содержания нитратов в различных органах расте­ния, например, в черешках, пластинках листа, корнях, дает пред­ставление о нитратредуктазной активности этих органов.

Для обнаружения нитратов можно использовать реактив с ди­фениламином, который в присутствии иона NО3 дает синюю ок­раску. По интенсивности посинения можно судить о количестве нитратов в исследуемом объекте.

Данные таблицы позволяют с помощью этого реактива оце­нить количество нитратов в растении на разных стадиях развития и сделать вывод о необходимости азотной подкормки. Малое ко­личество нитратов в начале вегетации растений означает недоста­ток азотного питания. Такое же малое количество их в фазе цве­тения является нормой и не требует подкормки растений.

Шкала для определения нитратов в срезах и соке растений (по Церлинг)

В связи с опасностью, которую представляют нитраты для здоровья человека, приводим сведения о границах содержания их в овощах и бахчевых культурах, а также данные о распределении нитратов по тканям и органам зеленых растений. Эти сведения позволят избежать токсичных доз нитратов.

У столовой свеклы и редиса необходимо удалять верхнюю и нижнюю части корнеплода. Использовать в пищу лучше редис традиционных круглых сортов, так как в них нитратов значительно меньше, чем у сортов типа «Красный великан». В капусте наи­большее количество нитратов сосредоточено в верхних кроющих

листьях и кочерыжке. Кабачки, огурцы и патиссоны накапливают нитраты в кожице и в части, прилегающей к плодоножке. Их необходимо чистить и срезать 2—3 см вместе с плодоножкой.

В картофеле нитратов накапливается меньше, однако его упот­ребляют чаще других овощей и в большом количестве. Для сни­жения нитратов в картофеле его следует замачивать на ночь в рас­творе НаС1.

Цель работы: познакомиться с простым и доступным спосо­бом определения нитратов в растительном сырье и грамотно оце­нить их количество. Это необходимо для определения дозы вне­сения азотных удобрений в период вегетации растений, а также для изучения того, как локализованы нитраты в различных частях и органах растения, и оценки их количества в пищевых продуктах.

Материалы и оборудование: плоские белые фарфоровые та­релки; кусок стекла; фломастер; цветные карандаши; фильтро­вальная бумага; ножницы; нож; скальпель; бритва.

Реактивы: раствор КNО3 или NN03 в концентрациях, мг/л: 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 100, 50, 10 в неболь­ших склянках; 1%-ный раствор дифениламина в концентрирован­ной Н2804 в капельнице (хранить в темноте на подставке).

Растения: любые дикорастущие растения, произрастающие в разных экологических условиях; культурные растения, выращен­ные на разных питательных средах, любые овощи, фрукты, зелень.

Нормы содержания нитратов в продуктах

Министерством здравоохранения РФ установлены следующие нормативы по содержанию нитратов в сельскохозяйственной про­дукции (в мг/кг по нитрат-иону). В числителе приводятся нормы для ранних и тепличных овощей, в знаменателе — для поздней продукции открытого грунта:

картофель — 250                 капуста — 900/500                морковь — 400/250

томаты — 300/150               лук репчатый — 80                 лук-перо — 800/600

огурцы — 400/150                арбузы — 60                         дыни — 90

перец сладкий — 200             кабачки — 400

 

Ход работы. На белую фарфоровую поверхность тарелки или стеклянной пластинки нанесите капли контрольных растворов КОН или каплю дифениламина. Заполни­те концентрационную шкалу окраски, соответствующую опреде­ленному содержанию нитратов.

 

Содержание нитратов в различных органах зеленых овощей, мг/кг

 

 

 

Концентрационная шкала окраски на нитраты

 

С помощью этой шкалы количественно оцените содержание нитратов в растительном материале, сравнивая с ней по цвету опытную пробу.

 

Взятые для исследования плоды, клубни, корнеплоды, лукови­цы и т.д. разложите на столе, отделите ткани и части органов для анализа. Сок отожмите на поверхность стекла, под которым ле­жит лист белой бумаги, или на поверхность тарелки с помощью пинцета или стеклянной палочки. Образцы подпишите фломасте­ром. Одновременно острой бритвой сделайте срезы изучаемой ткани, органа. На срез и выжатую порцию сока перенесите каплю дифениламина. Оцените количество нитратов согласно данным концентрационной шкалы окраски, занесите результаты по их содержанию в таблицу. Смывая по окончании работы ткани и сок, необходимо помнить о свойствах концентрированной серной кисло­ты оставлять ожоги при попадании на кожу.

В таблицу, оформленную по вышеприведенному образцу, за­пишите результаты анализа тканей и органов исследуемых расте­ний с учетом условий их произрастания. Сделайте вывод о воз­можности употребления этих растений в пищу и о необходимости внесения азотных удобрений в фазе вегетации.

Содержание нитратов в растениях

Контрольные вопросы

1Почему происходит увеличение нитратов в продуктах питания?

2.Какое негативное влияние на здоровье человека оказывает высо­кое содержание нитратов у растений при употреблении их в пищу?

3.На чем основан метод обнаружения нитратов в растениях, исполь­зуемый в данной работе?

Определение нитратов в воде в домашних условиях

 

 

 

Нитрат-тестеры

 

 

 

Бытовые приборы для измерения нитратов

 

 

Ресурсы:

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ Н.А. Иванова, Т. В. Сторчак, Э.Р. Юмагулова

(Учебно-методическое пособие)

Сайт YouTube: https://www.youtube.com/

Хостинг презентаций