roll vody

Физиологическая роль воды в живых системах
Казарцев Алексей Юрьевич, студент группы КС.131
Научный руководитель: Селезнева Светлана Сергеевна, преподаватель
ГОБУ СПО ВО «Воронежский авиационный техникум имени
В.П. Чкалова»
Вода обладает полифункциональным характером действия:
определяет физические свойства клетки  ее объем и упругость; участвует
непосредственно
во
многих
химических
реакциях;
является
растворителем; участвует в образовании структуры белков и других
органических молекул [5].
В живых системах растворителем почти всегда служит вода.
Семена набухают в воде, по мере поступления в клетки воды за счет
осмотического давления, в клетках возникает внутреннее давление,
называемое тургором, которое препятствует дальнейшему проникновению
воды в клетку. Тургор характерен для растительной клетки и является
обязательным этапом для начала митотической активности замоченных
в воде семян и их дальнейшего прорастания [2].
Нам удалось опытным путем показать, что не всякая вода
способна в одинаковой степени инициировать прорастание семян
чечевицы, после их набухания.
Материалом исследования выбрали семена чечевицы, которые
быстро прорастают и имеют высокую всхожесть. Семена чечевицы
замачивали в воде или испытуемом растворе объемом 25 мл, раскладывая
их на фильтровальную бумагу в стерильные чашки Петри по двадцать
штук в каждую чашку. Действие вариантов проверяли в трех сериях
опытов в двухкратной повторности. Рост в длину корешков и высоту
стеблей чечевицы измеряли с помощью линейки в миллиметрах на пятые
и седьмые сутки после замачивания семян в воде разного происхождения
и в водных растворах сахарозы, нитрата аммония, витаминноминеральном комплексе (ВМК).
Биологическую активность воды разного химического состава:
 вода водопроводная;
 вода артезианская «Мега Диво»  высококачественная питьевая;
 вода дистиллированная;
 вода кристаллизованная,
а также водных растворов:
 сахарозы 1%-й;
 нитрата аммония 1%-й;
 поливитаминно-минерального комплекса (ПМК) «максамин
форте» (216,88 мг/л)
проводили по четырем биотестам: всхожесть семян; рост в длину
корешков проростков; рост в высоту стебельков проростков; водородный
Дл
ин
а
ко
Вы
рн
сот
я,
а
мм
сте
Дл
бл
ин
я,
а
мм
ко
Вы
рн
сот
я,
а
мм
сте
дл
бл
ин
я,
ы
мм
ко
вы
рн
сот
я
ы
сте
Всхож
бл
есть,
я%
№
вариан
та
показатель рН растворов. Определяли также прирост корня и стебля как
разницу их длины на седьмые и пятые сутки жизни проростков.
Результаты исследований в первом опыте представлены
в таблице 1 как средние значения двухкратной повторности каждого
варианта двух опытов.
Таблица 1
Динамика роста корня и стебля семян чечевицы под воздействием воды,
растворов соли, сахара, ПМК
Источник
На 5 сутки
На 7 сутки
Прирост, мм
воды
1
Водопрово
дная
11,65
10,84
11.81
16,80
0,16
5,96
95
2
Артезианс
кая
11,97
13,2
14,01
19,66
2,04
6,46
95
3 Дистиллир
ованная
18,57
15,83
17,2
27,78
0,68
11,95
100
Кристалли
зованная
16,58
13,60
29, 73
30,24
11,16
16,64
100
4
Водные
растворы
5
Сахара 1%
7,72
6,12
7,98
13,96
0,26
7,84
92
6
Нитрата
аммония
1%
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
ПМК,
6,58
4,99
6,73
9,78
0,15
4,79
95
216,88мг/л
Различия выявляются между скоростью роста корня и стебля
проростков чечевицы. При нормальном развитии длина корня в 5-ти и 7ми дневные сроки жизни проростков должна превышать длину высоты
стебля, в результате того, что зародыш и эндосперм поглощают воду,
набухают и разрывают семенные покровы. Из гипокотиля зародышевой
нити (подсемядольным коленом) вырастает первичный корень,
обладающий положительным геотропизмом и направляющийся
вертикально вниз, после чего эпикотиль (надсемядольное колено)
оказывается вне семенных покровов и из него развивается стебелек и два
первых листа. Стебелек реагирует отрицательно на действие силы
тяжести  растет вверх [2].
Высокие показатели роста корней выявлены при замачивании
7
семян чечевицы в
дистиллированной и кристаллизованной воде,
значительно низкие эти же показатели при поглощении семенами
водопроводной и артезианской воды. По химическому составу
водопроводная и артезианская вода содержат больше растворенных солей
по сравнению с дистиллированной и кристаллизованной водой, что
ухудшает поступление воды в растение путем диффузии.
В водных 1%-ных растворах сахара, нитрата аммония,
содержащие питательные компоненты для растений, а также
поливитаминно-минерального
комплекса
«максамин
форте»
в концентрации 216,88 мг/л наблюдалось торможение роста корня и
стебля у проростков. Одной из причин торможения роста и развития
проростков являлось развитие в чашках Петри колоний микроорганизмов,
что говорит о гнилостных процессах анаэробного типа [1]. При этом
покровы семян становились темно-коричневого цвета (за счет
деятельности клетчаткоразрушающих бактерий), а на фильтровольной
бумаге появлялись характерные круги и слизь. Раствор нитрата аммония
вызывал полное торможение корне- и стеблеобразование семян. Таким
образом, раствор соли нитрата аммония в 1%-ном разведении не может
являться питанием для проростания семян чечевицы, вызывает дефицит
воды в клетках, нарушение водного режима и делает невозможным
поступление воды в клетки из внешнего гипертонического раствора
соли [2].
Смесь поливитаминно-минерального комплекса (ПМК) с водой
представляет собой суспензию, так как содержит малорастворимые или
нерастворимые в воде вещества, например оксид магния, сульфат
марганца, витамины группы В, А и др. Витамины синтезируются
в животных организмах, растениях, микроорганизмах и, являясь
коферментами или «партнерами» фермента и субстрата, играют
существенную роль в обмене веществ всех организмов  растений,
животных, бактерий. В опыте наблюдали, что на витаминной суспезии
усиленно размножались микрорганизмы.
Ускоренный рост зеленых частей проростков стебля и листьев
осуществляется за счет фотосинтеза  процесса усвоения растениями
световой энергии и использование ее для образования органических
веществ из углекислого газа и воды [3].
Результаты исследования:
1. В растворах ПМК, сахарозы наблюдалось торможение
прорастания семян чечевицы вследствии снижения процессов диффузии,
тургора, фотосинтеза и усиления процессов брожения и гниения тканей
семян за счет развития микроорганизмов в данных средах.
2. Опытами установлено, что лучшей водной средой для роста
корней и стеблей чечевицы является вода
дистиллированная,
кристаллизованная, артезианская при одинаковых температурных
факторах, освещенности и др. Результаты прорастания семян на пятые
сутки жизни в заданных условиях влажности представлены в таблице 2.
Таблица 2
Происхождение воды
Среднее значение, мм
Всхожесть, %
Длина корня
Высота стебля
Дистиллированная
вода
38,32
22,84
95
Кристаллизованная
вода
25,22
17,73
90
Артезианская вода
24,67
23,07
90
3. Проведенные исследования показали, что наблюдается
зависимость роста корней семян чечевицы от химического состава и
происхождения
воды.
Наибольший
рост
корней
наблюдался
при замачивании
и проращивании семян в дистиллированной
воде, который в 1,5 раза превышал тот же показатель при замачивании и
проращивании семян в кристаллизованной и артезианской воде.
4. В среде дистиллированной воды корни более развиты
по сравнению со стеблем. В случае варианта артезианской воды отмечали
интенсивный рост корней и стеблей одновременно. На фоне
кристаллизованной воды длина корней превышала незначительно высоту
стеблей проростков.
Это можно объяснить влиянием на величину транспирационного
коэффициента (количество воды, расходуемое растением на создание
единицы веса сухого вещества) условий минерального питания,
обеспеченностью водой, интенсивностью освещенности и другими
факторами.
5. Наши исследования подтверждают, что в водном балансе при
ростовых процессах проростков, выращенных в дистиллированной воде
преобладают процессы диффузии молекул растворителя из окружающей
среды в корневой сок проростков, куда направляется глюкоза,
синтезированная в зеленых частях проростков и обладающая в отличие
от крахмала осмотическим давлением. Этим мы объясняем значительное
нарастание корневой и зеленой массы проростков на основании длины их
корней и высоты стеблей в среде дистиллированной воды по сравнению
с другими вариантами, включая природную воду.
6. Водородный показатель
pH водных сред изменялся
от слабокислой реакции в начальный период прорастания семян
до нейтральной на 5-е сутки их жизни.
7. Водный режим растений еще недостаточно изучен [2], но
можно с уверенностью сказать, что все физиологические процессы
в семенах растений протекают лишь при полном их обеспечении водой.
Вода  основной растворитель химических веществ в клетках
семян растений. Без воды семена не способны прорастать, т. к. твердые
питательные вещества семян с избыточным количеством воды дают
жидкие растворы белков, жиров, углеводов, солей и др. Водные растворы
включаются в обмен веществ клеток семян, что способствует их
физиологической активности — делению, росту, развитию. Таким
образом, вода регулирует и координирует активность клеток семян
растений. Можно сказать, что вода — природный биостимулятор роста и
развития растений. Однако, «природная» вода в наших опытах уступила
первенство «химической» или дистиллированной воде по влиянию ее на
скорость прорастания семян чечевицы. Сразу возникает вопрос —
почему? Мы попытались на основании опытов и литературных
источников самостоятельно рассмотреть эту проблему и изложить ее в
данном материале.
Считаем, что познание закономерностей водного режима
растений очень важно при разработке рациональных агротехнических
приемов,
направленных
на
получение
высоких
урожаев
сельскохозяйственных культур.
Список литературы
1. Аникиев В.В.
Руководство
к
практическим
занятиям
по микробиологии. М.: Просвещение, 1977.  128 с.
2. Вилли К. Биология.  М.: Мир, 1968.  808 с.
3. Практикум по физиологии растений / Под ред. И.И. Гунара. 
М.: Колос, 1972.  168 с.
4. Фитогормоны  регуляторы роста растений / Под ред.
Н.В. Цицина.  М.: Наука, 1980.  152 с.
5. Щербатых Ю.В. Биология в схемах и таблицах.  М.: Эксмо,
2006.  384 с.