Mendel, geboren in 1822 in Tsjechië in een arm boerengezin, verlangde er hartstochtelijk naar om leraar en wetenschapper te worden. In 1843 werd hij novice in het Augustijnenklooster (daar kreeg hij de nieuwe naam Gregor). Op de kloosterschool studeerde hij theologie en oude oosterse talen, luisterde naar lezingen over natuurwetenschappen aan het Brunn Philosophical Institute en was geïnteresseerd in mineralogische en botanische collecties. Mendel volgde een aanvullende opleiding aan de Universiteit van Wenen.

Toen hij terugkeerde uit Wenen, begon de onderzoeker aan een duidelijk gepland wetenschappelijk experiment. Hij was erg geïnteresseerd in een werkelijk verbazingwekkende manifestatie van erfelijkheid.

Voor de experimenten koos hij voor gewone erwten met zaad. In tegenstelling tot zijn voorgangers stelde Mendel zich tot taak om de erfenis niet van een heel complex, maar van individuele, duidelijk verschillende karakters te bestuderen. Dit verkleinde het aantal vragen, maar maakte het mogelijk om duidelijkere resultaten te verkrijgen. Mendel heeft tien jaar besteed aan het uitvoeren van het geplande experiment.

De keuze voor erwten als onderzoeksobject is te danken aan het gemak van de teelt ervan, een grote verscheidenheid aan vormen en het vermogen tot zelfbevruchting. Stuifmeel van de helmknoppen landt op het stigma van dezelfde bloem voordat deze opengaat - dus één plant is zowel vaderlijk als moederlijk.

Bij kruisbestuiving wordt stuifmeel gedragen door insecten of de wind. Bij erwten is, zoals bij alle zelfbevruchtende planten, alleen kunstmatige kruisbestuiving mogelijk. Bij de bloemen van de moederplanten worden de helmknoppen verwijderd voordat het stuifmeel eruit loopt. Vervolgens verzamelen ze stuifmeel van de vaderplant en brengen dit met een penseel over op de stempel van de moederplant. In dit geval is de erwt het nageslacht van verschillende planten.

Al Mendels experimentele werk met erwten onderscheidde zich door een hoge grondigheid en consistentie van observaties. Gedurende twee jaar testte hij de zuiverheid van 34 variëteiten. Voor elk experiment selecteerde de onderzoeker twee variëteiten die op een paar eigenschappen verschilden. In totaal zijn zeven eigenschappen onderzocht. Dit is de kleur van de zaadlobben (geel of groen), de zaadhuid (wit of gekleurd) en onrijpe bonen (groen of geel), de vorm van volwassen zaden (rond of hoekig) en rijpe bonen (bol of met diepe intercepties tussen de zaden), de opstelling van bloemen (oksel of apicaal), stengelhoogte (hoog of laag).

Mendel voerde zeven kruisingen uit tussen planten die op één kenmerk van elkaar verschilden. In beide gevallen leken de nakomelingen van de eerste generatie op een van de ouders en vertoonden ze niet het kenmerk van de andere ouder. De onderdrukking van de ene eigenschap door de andere in hybride organismen wordt dominantie genoemd. Het was Mendel die de term ‘dominant’ (onderdrukkend) introduceerde – voor een eigenschap die zichtbaar werd in het nageslacht – en ‘recessief’ (onderdrukt) – voor een eigenschap die leek te verdwijnen. Ronde gele erwten en de groene kleur van onrijpe bonen zijn dus dominante eigenschappen, terwijl gerimpelde groene erwten en de gele kleur van onrijpe bonen recessief zijn.

Volgens Mendel zijn beide eigenschappen op de een of andere manier aanwezig in het nageslacht, maar onderdrukt de dominante de recessieve en blijft deze in een latente toestand. Deze veronderstelling kan worden bevestigd door installaties van de tweede generatie te analyseren. Mendel zaaide hybride zaden van elke plant afzonderlijk. Deze keer hoefde hij niet aan de arbeidsintensieve kruising te doen. Zelfbevruchting vond plaats in erwtenbloemen. Terwijl de eerste generatie planten alleen gele zaden had, produceerde de tweede generatie planten met zowel gele als groene zaden. Iets soortgelijks werd waargenomen bij het analyseren van de nakomelingen van de andere zes soorten kruisingen. In alle gevallen werd een bepaald uiterlijkpatroon onthuld in de tweede generatie planten met dominante en recessieve kenmerken.

Als resultaat van talloze experimenten stelde Mendel duidelijk vast dat in de tweede generatie de verhouding tussen planten met dominante en recessieve eigenschappen 3:1 is. Drie delen bestaan ​​uit planten met gele zaden en één met groene zaden. In volgende generaties wordt bij sommige planten met gele zaden opnieuw splitsing waargenomen in dezelfde verhouding, terwijl bij andere alleen gele zaden worden gevormd. Planten met een recessieve eigenschap - groene, gerimpelde zaden, gele kleur van onrijpe bonen - splitsen zich niet in volgende generaties, alle nakomelingen blijken homogeen te zijn.

Mendel bleef het gedrag van de eigenschap niet alleen zeven generaties lang bestuderen, maar herhaalde de experimenten ook vele malen. In alle gevallen waren de resultaten hetzelfde. Op basis hiervan formuleerde de wetenschapper de basispatronen van overerving van eigenschappen. Dit is in de eerste plaats de regel van uniformiteit van hybriden van de eerste generatie, of de wet van dominantie, en de regel (wet) van segregatie in de tweede generatie.

Het overerven van eigenschappen volgens een 3:1-schema wordt splitsen op basis van fenotype genoemd, d.w.z. op basis van uiterlijk, op basis van zichtbare kenmerken. Bij erwtenplanten van de tweede generatie worden driekwart “gemengde” gele zaden en een kwart “pure” groene zaden waargenomen. De ‘zuivere’ gele zaden verdwenen niet helemaal, maar behoorden tot de driekwart van de planten met dergelijke kenmerken. Door gele, gladvormige zaden op gelijke voet te plaatsen met groene, gerimpelde zaden, transformeren we de 3:1-verhouding van nakomelingen van de tweede generatie in een correctere 1:2:1, genaamd segregatie naar genotype. Met genotype bedoelen we de erfelijke basis, een complex van erfelijke eenheden-genen die de ontwikkeling van alle kenmerken van het organisme bepalen. De nieuwe verhouding van planten met verschillende eigenschappen laat zien dat de helft van de nakomelingen van de tweede generatie hybriden zijn, die vervolgens worden gesplitst, en de andere helft bestaat uit niet-gesplitste (pure) planten - een kwart met dominante eigenschappen en een kwart met recessieve eigenschappen. degenen.

Een van de belangrijkste kenmerken van Mendels werk is de vertaling van biologische wetten in wiskundige taal. Voor de wiskundige analyse van de overdracht van eigenschappen door overerving stelde hij alfabetische symboliek voor om erfelijke factoren aan te duiden. De dominante eigenschap – gele kleur, gladde zaadvorm, enz. – wordt aangeduid met A, en de recessieve eigenschap wordt aangeduid met a. Zo wordt de groep planten met "puur" gele zaadkleur uitgedrukt door de formule AA, "puur" groen - aa en gemengd - Aa. De verhouding van verschillende soorten planten in de tweede generatie op basis van zaadkleur wordt geschreven in de vorm AA: 2Aa: aa. De constante vormen AA en aa worden homozygoot (identiek) genoemd, en de splitsende vormen Aa worden heterozygoot (verschillend, hybride) genoemd.

Tot nu toe hebben we het gehad over de overerving van een eigenschap bij nakomelingen waarvan de ouders op één bepaald kenmerk verschilden (de kleur of vorm van zaden, de kleur van bonen, enz.). Maar elk van de ouders heeft de volledige reeks bestudeerde eigenschappen, dus het is belangrijk om te weten welke van deze eigenschappen in het nageslacht voorkomen. In de volgende fase van zijn werk gebruikte Mendel ouders die in twee kenmerken van elkaar verschilden: de kleur en vorm van de zaden. Omdat de gele kleur en de gladde vorm van de zaden dominante eigenschappen zijn, en de groene kleur en de gerimpelde vorm van de zaden recessief zijn, zullen in de eerste generatie alle zaden geel en glad zijn.

Na zelfbestuiving in de tweede generatie vertonen erwtenplanten alle vier mogelijke combinaties van eigenschappen. Beide karakterparen splitsen zich volledig onafhankelijk van elkaar op, wat een totale verdeling oplevert van 9:3:3:1. Voor elke 16 zaden zouden er gemiddeld negen gele gladde, drie gele gerimpelde, drie groene gladde en één groene gerimpelde zaden moeten zijn. Als we de kleur van de zaden aangeven met de letters A en a, en de vorm van de zaden met B en c, zullen de nakomelingen van de eerste generatie van de hybride de formule AaBb hebben.

De kruising van ouders die verschillen in twee paar kenmerken wordt di-, in drie - tri-, in veel karakters - polyhybride genoemd. Door analyse van de nakomelingen van het kruisen van erwtenplanten die in meer dan één paar eigenschappen verschillen, kon Mendel de derde wet formuleren: de wet van onafhankelijke combinatie (verschillende eigenschappen worden onafhankelijk van elkaar geërfd).

De door wetenschappers vastgestelde erfelijkheidswetten hebben een algemene biologische betekenis. Ze zijn bevestigd door talrijke onderzoeken naar verschillende soorten planten en dieren. In tegenstelling tot eerder bestaande ideeën over de eenheid van ouderlijke kenmerken bij het nageslacht of de mozaïekaard van hun erfenis - sommige karakters worden verworven van de moeder, andere van de vader - toonde Mendel de discrete aard van erfelijkheid. Als tijdens het kruisen de erfelijke kenmerken van de ouders bij de nakomelingen niet behouden zouden blijven, maar ‘opgelost’ of ‘gemengd’ zouden zijn, zou natuurlijke selectie onmogelijk zijn.

Mendel formuleerde niet alleen de wetten van de erfelijkheid, maar legde ze ook correct uit op het toenmalige wetenschappelijke niveau. Nadat hij had vastgesteld dat niet de hele reeks eigenschappen erfelijk is, maar individuele kenmerken, verbond hij ze met individuele ‘erfelijke neigingen’ of ‘factoren’ die zich in de geslachtscellen bevinden. De voorgangers van de onderzoeker ontdekten seks in planten en lieten zien dat de vorming van hybride organismen plaatsvindt wanneer mannelijke en vrouwelijke geslachtscellen samensmelten.

Als we aannemen dat elk van de ouders één factor van elke variëteit aan zijn nakomelingen doorgeeft, dan zal elk van hen twee factoren hebben: één van de vader, de andere van de moeder, in de volgende generatie – vier, enz. En daarna Op een gegeven moment zullen er bij planten veel factoren zijn die elke eigenschap bepalen (kleur en vorm van zaden, bonen, enz.). Mendel besefte de absurditeit van een dergelijke veronderstelling en kwam tot de conclusie dat elk van de ouders twee factoren van elk type heeft en dat één ervan in het embryo terechtkomt. Geelgekleurde erwtenzaden hebben dus AA-factoren, en groengekleurde zaden hebben aa-factoren. Als de ouders in dergelijke kleuren van elkaar verschilden, zal de formule van de hybriden op Aa lijken.

Wanneer dergelijke hybriden zich voortplanten, produceren ze twee soorten seksuele gameten: sommige hebben factor A, andere - a. Afhankelijk van de combinaties waarin dit soort gameten worden gecombineerd, kunnen tijdens de bevruchting hybride (Aa) en ouderplanten (AA en aa) worden gevormd. De combinatie van gameten van beide typen leidt niet tot hun fusie of vermenging in een hybride organisme. Genen A en a blijven bij hybriden even individueel als bij de ouderlijke vormen. Dit werd gametenzuiverheid voor elk paar genen genoemd.

In het werk van Mendel waren erfelijke factoren niet geassocieerd met specifieke materiële structuren van de cel en de processen van celdeling. Verdere studies met betrekking tot het ophelderen van de rol van chromosomen bij erfelijkheid bevestigden volledig de juistheid van de naar voren gebrachte hypothese over de zuiverheid van gameten. Zo werd lang vóór de ontwikkeling van de chromosomale erfelijkheidstheorie het bestaan ​​van afzonderlijke materiële afzettingen (genen) en de gelijke verdeling van erfelijk materiaal tijdens de vorming van geslachtscellen voorspeld. De principes van gametenzuiverheid vormden de basis van de moderne genetica en droegen bij aan het versterken van de positie van de darwinistische evolutionaire leer.

Leraar vroeger

Gemeentelijke onderwijsinstelling "Kindercreativiteitscentrum"

Praktijkgids “Geweldige experimenten met planten”

Nadym: Gemeentelijke onderwijsinstelling "Centrum voor creativiteit van kinderen", 2014, 30 p.

Redactieraad:

Adjunct-directeur voor educatief werk, MOU DOD

"Centrum voor de creativiteit van kinderen"

Voorzitter van de commissie van deskundigen, leraar scheikunde van de hoogste kwalificatiecategorie, gemeentelijke onderwijsinstelling “Middelbare school nr. 9 van Nadym”

Leraar biologie van de hoogste kwalificatiecategorie, gemeentelijke onderwijsinstelling “Middelbare school nr. 9 van Nadym”

De praktische handleiding presenteert experimenten met planten die in lessen met basisschool- en middelbare scholieren kunnen worden gebruikt om de wereld om hen heen te begrijpen.

Deze praktische gids kan worden gebruikt door leerkrachten in het voortgezet onderwijs, leerkrachten in het basisonderwijs, leerlingen en hun ouders bij het bestuderen van de plantenwereld in de klas en buiten schooluren.

Inleiding……………………………………………..............4

1. Experimenten om de omstandigheden van de plantengroei te identificeren:..........7

1. 1. De invloed van licht op de groei en ontwikkeling van planten.

1. 2. De invloed van temperatuur op de groei en ontwikkeling van planten.

Methodologie: Neem twee identieke stekken van kamerplanten en plaats ze in water. Plaats er één in de kast, laat de andere in het licht staan. Vergelijk na 7-10 dagen de stekken (let op de intensiteit van de kleur van de bladeren en de aanwezigheid van wortels); een conclusie trekken.

Ervaring nr. 2:

Apparatuur: twee coleusplanten.

Methodologie: Plaats de ene siernetelplant in een donkere hoek van het klaslokaal en de andere in een zonnig raam. Vergelijk na 1,5 - 2 weken de intensiteit van de bladkleur; trek een conclusie over het effect van licht op de bladkleur.

Waarom? Om fotosynthese in planten te laten plaatsvinden, hebben ze zonlicht nodig. Chlorofyl is een groen pigment dat nodig is voor fotosynthese. Als er geen zon is, is de voorraad chlorofylmoleculen uitgeput en wordt deze niet aangevuld. Hierdoor wordt de plant bleek en sterft vroeg of laat af.

De invloed van lichtrichting op de groei en ontwikkeling van planten.

Doel: plantenfototropisme bestuderen.

Apparatuur: kamerplant (coleus, balsem).

Methodologie: Zet de plant drie dagen bij het raam. Draai de plant 180 graden en laat nog eens drie staan.

Conclusies: de bladeren van de plant draaien naar het raam. Nadat de plant zich heeft omgedraaid, verandert de richting van de bladeren, maar na drie dagen keren ze weer naar het licht.

Waarom? Planten bevatten een stof genaamd auxine, die ervoor zorgt dat cellen langer worden. Ophoping van auxine vindt plaats aan de donkere kant van de stengel. Een teveel aan auxine zorgt ervoor dat cellen aan de donkere kant langer groeien, waardoor de stengels naar het licht toe groeien, een proces dat fototropisme wordt genoemd. Foto betekent licht, en tropisme betekent beweging.

1.2. De invloed van temperatuur op de groei en ontwikkeling van planten

Waterbescherming van planten tegen lage temperaturen.

Doel: laten zien hoe water planten beschermt tegen lage temperaturen.

Apparatuur: twee thermometers, aluminiumfolie, papieren servetten, twee schoteltjes, koelkast.

Methodologie: Rol de folie in de vorm van een thermometerdoos. Plaats elke thermometer in een etui, zodat het uiteinde buiten blijft. Verpak elk etui in een papieren servet. Maak een van de ingepakte etuis nat met water. Zorg ervoor dat er geen water in de etui terechtkomt. Plaats thermometers op schoteltjes en plaats ze in de vriezer. Vergelijk na twee minuten de thermometerwaarden. Controleer de thermometerwaarden elke twee minuten gedurende tien minuten.

Conclusies: een thermometer in een etui gewikkeld in een nat servet geeft een hogere temperatuur aan.

Waarom? Het bevriezen van water in een nat maandverband wordt een faseverandering genoemd, en de thermische energie verandert ook, waardoor warmte vrijkomt of wordt geabsorbeerd. Zoals uit de metingen van thermometers blijkt, verwarmt de gegenereerde warmte de omringende ruimte. Zo kan de plant worden beschermd tegen lage temperaturen door ze water te geven. Deze methode is echter niet geschikt als de vorst lang genoeg aanhoudt of als de temperatuur onder het vriespunt van water zakt.

De invloed van temperatuur op het tijdstip van zaadkieming.

Doel: laten zien hoe temperatuur de kieming van zaden beïnvloedt.

Apparatuur: zaden van warmteminnende gewassen (bonen, tomaat, zonnebloem) en zaden die geen warmte vereisen (erwten, tarwe, rogge, haver); 6-8 doorzichtige plastic dozen met deksels, glazen potten of petrischalen - geplant; gaas- of filtreerpapier, krantenpapier voor het maken van deksels voor glazen potten, draad- of rubberen ringen, thermometer.

Methodologie: 10-20 zaden van elke warmteminnende plantensoort, zoals tomaten, worden in 3-4 potten op vochtig gaas of filtreerpapier geplaatst. In de andere 3-4 planten worden 10-20 zaden geplaatst

planten die geen warmte nodig hebben, zoals erwten. De hoeveelheid water in de planten voor één plant moet hetzelfde zijn. Water mag de zaden niet volledig bedekken. De potten zijn bedekt met deksels (bij potten zijn de deksels gemaakt van twee lagen krantenpapier). Zaadkieming vindt plaats bij verschillende temperaturen: 25-30°C, 18-20°C (in een thermostaat of in een kamerkas, vlakbij een radiator of kachel), 10-12°C (tussen frames, buiten), 2 -6°C (in de koelkast, kelder). Na 3-4 dagen vergelijken we de verkregen resultaten. Wij trekken een conclusie.

De invloed van lage temperaturen op de ontwikkeling van planten.

Doel: Identificeer de warmtebehoefte van kamerplanten.

Apparatuur: blad van een kamerplant.

Methodologie: Neem een ​​blad van een kamerplant mee naar de kou. Vergelijk dit blad met de bladeren van deze plant. Een conclusie trekken.

De invloed van temperatuurveranderingen op de groei en ontwikkeling van planten.

Doel:

Apparatuur: twee plastic glazen met water, twee wilgentakken.

Methodologie: Zet twee wilgentakken in potten met water: één op een zonnig raam, de andere tussen de raamkozijnen. Vergelijk planten elke 2-3 dagen en trek dan een conclusie.

De invloed van temperatuur op de snelheid van plantontwikkeling.

Doel: Identificeer de warmtebehoefte van de planten.

Apparatuur: twee identieke kamerplanten.

Methodologie: identieke planten kweken in een klaslokaal op een warm zuidelijk raam en een koud noordelijk raam. Na 2-3 weken de planten vergelijken. Een conclusie trekken.

1.3. De invloed van vocht op de groei en ontwikkeling van planten.

Studie van transpiratie in planten.

Doel: laat zien hoe een plant vocht verliest door verdamping.

Apparatuur: plant in een pot, plastic zak, plakband.

Methodologie: plaats de zak over de plant en bevestig hem stevig aan de stengel met ducttape. Zet de plant 2-3 uur in de zon. Kijk hoe het pakket er van binnen uitziet.

Conclusies: Er zijn waterdruppels zichtbaar aan de binnenkant van de zak en het lijkt alsof de zak gevuld is met mist.

Waarom? Via de wortels neemt de plant water op uit de bodem. Water stroomt langs de stengels, vanwaar ongeveer 9/10 van het water via de huidmondjes verdampt. Sommige bomen verdampen tot 7 ton water per dag. Huidmondjes worden beïnvloed door de luchttemperatuur en vochtigheid. Het verlies van vocht door planten via de huidmondjes wordt transpiratie genoemd.

De invloed van turgordruk op de ontwikkeling van planten.

Doel: laten zien hoe plantenstengels verwelken als gevolg van veranderingen in de waterdruk in de cel.

Apparatuur: verwelkte knolselderij, glas, blauwe kleurstof.

Methodologie: vraag een volwassene om het midden van de stengel af te snijden. Vul het glas voor de helft met water en voeg voldoende kleurstof toe zodat het water donkerder wordt. Doe een stengel bleekselderij in dit water en laat een nacht staan.

Conclusies: De bladeren van de selderij krijgen een blauwachtig groenachtige kleur en de stengel wordt recht en strak en dicht.

Waarom? Een verse snee vertelt ons dat de selderiecellen niet gesloten en uitgedroogd zijn. Water komt de xylemen binnen - buizen waar het doorheen gaat. Deze buizen lopen over de gehele lengte van de stengel. Al snel verlaat het water het xyleem en komt het andere cellen binnen. Als de steel voorzichtig wordt gebogen, zal deze gewoonlijk rechttrekken en terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie. Dit gebeurt omdat elke cel van de plant gevuld is met water. De druk van het water dat de cellen vult, maakt ze sterk en zorgt ervoor dat de plant moeilijk te buigen is. De plant verwelkt door gebrek aan water. Net als bij een half leeggelopen ballon krimpen de cellen ervan, waardoor de bladeren en stengels gaan hangen. De waterdruk in plantencellen wordt turgordruk genoemd.

De invloed van vocht op de zaadontwikkeling.

Doel: identificeren van de afhankelijkheid van plantengroei en -ontwikkeling van de beschikbaarheid van vocht.

Ervaring 1.

Apparatuur: twee glazen aarde (droog en nat); zaden van bonen, paprika's of andere groentegewassen.

Methodologie: zaai zaden in vochtige en droge grond. Vergelijk het resultaat. Een conclusie trekken.

Ervaring 2.

Apparatuur: kleine zaden, plastic of plastic zak, vlecht.

Methodologie: maak de spons nat en plaats de zaden in de gaten in de spons. Bewaar de spons in een zak. Hang het zakje aan het raam en kijk hoe de zaden ontkiemen. Trek conclusies op basis van de verkregen resultaten.

Ervaring 3.

Apparatuur: kleine gras- of waterkerszaden, spons.

Methodologie: Maak de spons nat, rol hem over de graszaden, zet hem op een schoteltje en geef hem matig water. Trek conclusies op basis van de verkregen resultaten.

1.4. De invloed van de bodemsamenstelling op de groei en ontwikkeling van planten.

De invloed van het loskomen van de grond op de groei en ontwikkeling van planten.

Doel: ontdek de noodzaak om de grond los te maken.

Apparatuur: twee kamerplanten.

Methodologie: neem twee planten, de ene groeit in losse grond, de andere in harde grond, en geef ze water. Observeer gedurende 2-3 weken en trek conclusies over de noodzaak van loslating.

De samenstelling van de bodem is een noodzakelijke voorwaarde voor de groei en ontwikkeling van planten.

Doel: Ontdek dat planten voor hun leven een bepaalde bodemsamenstelling nodig hebben.

Apparatuur: twee bloempotten, aarde, zand, twee stekken van kamerplanten.

Methodologie: plant de ene plant in een bak met aarde, de andere in een bak met zand. Voer gedurende 2-3 weken observaties uit, op basis waarvan u conclusies kunt trekken over de afhankelijkheid van de plantengroei van de samenstelling van de bodem.

2. Experimenten om levensprocessen te bestuderen.

2.1. Voeding.

Studie van het proces van zelfregulering bij planten.

Doel: laten zien hoe een plant zichzelf van voedsel kan voorzien.

Apparatuur: een grote (4 liter) pot met wijde opening en deksel, een klein plantje in een pot.

Methodologie: geef de plant water, plaats de pot met de hele plant in de pot. Sluit de pot goed af met een deksel en plaats hem op een lichte plaats waar de zon schijnt. Open de pot een maand lang niet.

Conclusies: Er verschijnen regelmatig waterdruppels op het binnenoppervlak van de pot en de bloem blijft groeien.

Waarom? Waterdruppels zijn vocht dat uit de grond en de plant zelf is verdampt. Planten gebruiken de suiker en zuurstof in hun cellen om koolstofdioxide, water en energie te produceren. Dit wordt de ademhalingsreactie genoemd. De plant gebruikt kooldioxide, water, chlorofyl en lichtenergie om suiker, zuurstof en energie te produceren. Dit proces heet fotosynthese. Merk op dat de producten van de ademhalingsreactie de fotosynthesereactie ondersteunen en omgekeerd. Zo produceren planten hun eigen voedsel. Zodra de voedingsstoffen in de grond echter opraken, zal de plant afsterven.

De invloed van zaadvoedingsstoffen op de groei en ontwikkeling van zaailingen.

Doel: laten zien dat de groei en ontwikkeling van zaailingen plaatsvindt als gevolg van de reservestoffen van het zaad.

Apparatuur: zaden van erwten of bonen, tarwe, rogge, haver; bekers of glazen potten; filtreerpapier, krantenpapier voor deksels.

Methodologie: De binnenkant van een glas of glazen pot is bekleed met filtreerpapier. Giet een beetje water op de bodem, zodat het filterpapier vochtig is. Tussen de wanden van het glas (pot) en het filterpapier worden zaden, bijvoorbeeld tarwe, op hetzelfde niveau geplaatst. Het glas (potje) is afgedekt met een deksel van twee lagen krantenpapier. Zaadkieming vindt plaats bij een temperatuur van 20-22°C. Het experiment kan op verschillende manieren worden uitgevoerd: met grote en kleine tarwezaden; voorgekiemde erwten- of bonenzaden (heel zaad, met één zaadlob en een halve zaadlob). Trek een conclusie op basis van de observatieresultaten.

Het effect van overvloedig water geven op de oppervlaktelaag van de grond.

Doel: laat zien hoe regen inwerkt op de bovenste laag van de grond en er voedingsstoffen uit wegspoelt.

Apparatuur: aarde, rood temperapoeder, theelepel, trechter, glazen pot, filtreerpapier, glas, water.

Methodologie: Meng een kwart theelepel tempera (verf) met een kwart kopje aarde. Plaats een trechter met een filter (speciaal chemisch product of vloeipapier) in de pot. Giet aarde met verf op het filter. Giet ongeveer een kwart kopje water op de grond. Verklaar het verkregen resultaat.

2.2. Adem.

Studie van het ademhalingsproces in plantenbladeren.

Doel: Ontdek vanaf welke kant van de bladlucht de plant binnenkomt.

Apparatuur: bloem in een pot, vaseline.

Methodologie: Smeer een dikke laag vaseline op het oppervlak van vier bladeren. Smeer een dikke laag vaseline op de onderkant van de andere vier bladeren. Observeer de bladeren een week lang elke dag.

Conclusies: de bladeren waarop vaseline van onderaf werd aangebracht, verdorde, terwijl de andere niet werden aangetast.

Waarom? De gaten aan de onderkant van de bladeren – huidmondjes – zorgen ervoor dat gassen het blad kunnen binnendringen en naar buiten kunnen ontsnappen. Vaseline sloot de huidmondjes, blokkeerde de toegang van koolstofdioxide die nodig is voor zijn leven tot het blad, en voorkomt dat overtollige zuurstof het blad verlaat.

Studie van het proces van waterbeweging in de stengels en bladeren van planten.

Doel: laten zien dat bladeren en stengels van planten zich als rietjes kunnen gedragen.

Apparatuur: glazen fles, klimopblad op een stengel, plasticine, potlood, rietje, spiegel.

Methodologie: Giet water in de fles en laat deze 2-3 cm leeg. Neem een ​​stuk plasticine en spreid het rond de stengel dichter bij het blad. Steek de steel in de hals van de fles, dompel de punt onder in water en bedek de hals met plasticine als een kurk. Maak met een potlood een gat in de plasticine voor het rietje, steek het rietje in het gat zodat het uiteinde het water niet bereikt. Zet het rietje in het gat vast met plasticine. Neem de fles in je hand en ga voor de spiegel staan, zodat je de weerspiegeling erin kunt zien. Gebruik een rietje om de lucht uit de fles te zuigen. Als je de nek goed hebt bedekt met plasticine, zal dit niet eenvoudig zijn.

Conclusies: Luchtbellen beginnen uit het uiteinde van de stengel te komen, ondergedompeld in water.

Waarom? Het blad heeft gaten die huidmondjes worden genoemd en van waaruit microscopisch kleine buisjes, xyleem genaamd, naar de stengel gaan. Als je de lucht met een rietje uit de fles zoog, drong het via deze gaten - de huidmondjes - het blad binnen en via de xylemen kwam het de fles binnen. Het blad en de stengel spelen dus de rol van een rietje. In planten dienen huidmondjes en xyleem om water te verplaatsen.

Studie van het luchtuitwisselingsproces in planten.

Doel: Ontdek vanaf welke kant van de bladlucht de plant binnenkomt.

Apparatuur: bloem in een pot, vaseline.

Methodologie: Breng vaseline aan op de bovenzijde van vier bladeren van een kamerplant en op de onderkant van de overige vier bladeren van dezelfde plant. Houd observaties gedurende meerdere dagen. De gaten aan de onderkant van de bladeren – huidmondjes – zorgen ervoor dat gassen het blad kunnen binnendringen en naar buiten kunnen ontsnappen. Vaseline sloot de huidmondjes af en blokkeerde de toegang van de lucht die nodig is voor zijn leven tot het blad.

2.3. Reproductie.

Methoden voor plantenvermeerdering.

Doel: laat de verscheidenheid aan methoden voor plantenvermeerdering zien.

Ervaring 1.

Apparatuur: drie potten met aarde, twee aardappelen.

Methodologie: bewaar 2 aardappelen op een warme plaats tot de ogen 2 cm groeien. Bereid een hele aardappel, een halve en een deel met één oog. Plaats ze in verschillende potten met aarde. Waarnemingen moeten over meerdere weken worden uitgevoerd. Trek een conclusie op basis van hun resultaten.

Ervaring 2.

Apparatuur: container met aarde, Tradescantia-scheut, water.

Methodologie: Plaats een takje Tradescantia op het oppervlak van de bloempot en bestrooi met aarde; regelmatig bevochtigen. Het is beter om het experiment in het voorjaar uit te voeren. Observeer gedurende 2-3 weken. Trek een conclusie op basis van de resultaten.

Ervaring 3.

Apparatuur: een pot zand, worteltoppen.

Methodologie: Plant de toppen van de wortels met de snijkant naar beneden in vochtig zand. Zet hem in het licht en geef hem water. Observeer gedurende 3 weken. Trek een conclusie op basis van de resultaten.

De invloed van de zwaartekracht op de plantengroei.

Doel: ontdek hoe de zwaartekracht de plantengroei beïnvloedt.

Apparatuur: kamerplant, diverse boeken.

Methodologie: Plaats de plantenpot schuin op de boeken. Observeer gedurende een week de stand van de stengels en bladeren.

Conclusies: stengels en bladeren stijgen naar de top.

Waarom? De plant bevat een zogenaamde groeistof: auxine, die de plantengroei stimuleert. Door de zwaartekracht concentreert auxine zich in het onderste deel van de stengel. Dit deel, waar auxine zich heeft opgehoopt, groeit krachtiger en de stengel strekt zich naar boven uit.

De invloed van omgevingsisolatie op de ontwikkeling van planten.

Doel: observeer de groei en ontwikkeling van een cactus in een gesloten vat, identificeer de invloed van omgevingsomstandigheden op de processen van ontwikkeling en groei.

Apparatuur: ronde kolf, petrischaal. Cactus, paraffine, aarde.

Methodologie: Plaats een cactus in het midden van een petrischaal op vochtige grond, dek af met een rondkolf en markeer de afmetingen door deze af te dichten met paraffine. Observeer de groei van een cactus in een gesloten container en trek een conclusie.

2.4. Groei en ontwikkeling.

Effect van voedingsstoffen op de plantengroei.

Doel: monitor het ontwaken van bomen na de winter, identificeer de behoefte aan voedingsstoffen voor het plantenleven (een tak sterft na enige tijd in water).

Apparatuur: vat met water, wilgentak.

Methodologie: plaats een wilgentak (in het voorjaar) in een bakje met water. Observeer de ontwikkeling van een wilgentak. Een conclusie trekken.

Studie van het proces van zaadkieming.

Doel: Laat kinderen zien hoe zaden ontkiemen en de eerste wortels verschijnen.

Apparatuur: zaden, papieren servet, water, glas.

Methodologie: Wikkel de binnenkant van het glas in met een vochtige papieren handdoek. Plaats de zaadjes tussen het papier en het glas, giet water (2 cm) in de bodem van het glas. Controleer het uiterlijk van zaailingen.

3. Experimenten met paddenstoelen.

3.1. Studie van het proces van schimmelvorming.

Doel: de kennis van kinderen over de diversiteit van de levende wereld vergroten.

Apparatuur: een stuk brood, twee schoteltjes, water.

Methodologie: Leg het geweekte brood op een schoteltje en wacht ongeveer een uur. Bedek het brood met een tweede schotel. Voeg af en toe druppelsgewijs water toe. Het resultaat kan het beste worden waargenomen door een microscoop. Er ontstaat een witte pluisjes op het brood, die na een tijdje zwart worden.

3 .2. Groeiende schimmel.

Doel: een schimmel laten groeien die broodschimmel wordt genoemd.

Apparatuur: sneetje brood, plastic zak, pipet.

Methodologie: doe het brood in een plastic zak, doe 10 druppels water in de zak en sluit de zak. Plaats de zak 3-5 dagen op een donkere plaats en onderzoek het brood door het plastic. Nadat u het brood heeft onderzocht, gooit u het samen met de zak weg.

Conclusies: Er groeit iets zwarts op het brood dat op haar lijkt.

Waarom? Schimmel is een soort schimmel. Het groeit en verspreidt zich zeer snel. Schimmel produceert kleine, harde cellen die sporen worden genoemd. Sporen zijn veel kleiner dan stof en kunnen over lange afstanden door de lucht worden vervoerd. Op het stukje brood zaten al sporen toen we het in de zak stopten. Vocht, warmte en duisternis creëren gunstige omstandigheden voor schimmelgroei. Schimmel heeft goede en slechte eigenschappen. Sommige soorten schimmels bederven de smaak en geur van voedsel, maar dankzij sommige producten hebben ze een zeer aangename smaak. Sommige kaassoorten bevatten veel schimmel, maar zijn tegelijkertijd erg lekker. De groenige schimmel die op brood en sinaasappels groeit, wordt gebruikt voor een medicijn dat penicilline heet.

3 .3. Teelt van gistschimmels.

Doel: kijk welk effect een suikeroplossing heeft op de ontwikkeling van gist.

Apparatuur: pakje droge gist, suiker, maatbeker (250 ml) of eetlepel, glazen fles (0,5 l.), ballon (25 cm.).

Methodologie: Meng gist en 1 gram suiker in een kopje warm water. Zorg ervoor dat het water warm is, en niet heet. Giet de oplossing in de fles. Giet nog een kopje warm water in de fles. Laat de lucht uit de ballon ontsnappen en plaats deze op de hals van de fles. Zet de fles 3-4 dagen op een donkere, droge plaats. Bekijk de fles dagelijks.

Conclusies: Er vormen zich voortdurend belletjes in de vloeistof. De ballon is gedeeltelijk opgeblazen.

Waarom? Gist is een schimmel. Ze hebben geen chlorofyl, zoals andere planten, en kunnen niet in hun eigen voedsel voorzien. Net als dieren heeft gist ander voedsel nodig, zoals suiker, om energie te behouden. Onder invloed van gist wordt suiker omgezet in alcohol en kooldioxide, waarbij energie vrijkomt. De bellen die we zagen zijn koolstofdioxide. Ditzelfde gas zorgt ervoor dat het deeg in de oven gaat rijzen. Er verschijnen gaten in het afgewerkte brood als gevolg van het vrijkomen van gas. Mede door de verdamping van alcohol geeft versgebakken brood een zeer aangename geur af.

4. Experimenten met bacteriën.

4.1. Effect van temperatuur op bacteriegroei.

Doel: demonstreren het effect dat temperatuur heeft op de groei van bacteriën.

Apparatuur: melk, maatbeker (250 ml.), twee à 0,5 l, koelkast.

Methodologie: Giet in elke pot een kopje melk

Sluit de banken. Plaats één pot in de koelkast en de andere op een warme plaats. Controleer beide potten dagelijks gedurende een week.

Conclusies: warme melk ruikt zuur en bevat dichte witte klontjes. Koude melk ziet er nog steeds uit en ruikt eetbaar.

Waarom? Warmte bevordert de ontwikkeling van bacteriën die voedsel bederven. Koude vertraagt ​​de groei van bacteriën, maar vroeg of laat zal melk in de koelkast bederven. Als het koud is, groeien bacteriën nog steeds, zij het langzaam.

5. Aanvullende informatie voor docenten over het opzetten van een biologisch experiment.

1. Tot februari is het beter om geen experimenteel werk uit te voeren waarbij stekken van kamerplanten worden gebruikt. Tijdens de poolnacht bevinden planten zich in een relatieve rusttoestand, en het rooten van de stekken gebeurt heel langzaam, of de stek sterft af.

2. Voor experimenten met uien moeten de bollen worden geselecteerd op basis van de volgende criteria: ze moeten moeilijk aanvoelen, de buitenste schubben en de nek moeten droog zijn (ritselen).

3. Bij experimenteel werk moeten groentezaden worden gebruikt die eerder zijn getest op kieming. Omdat de kieming van zaden met elk jaar opslag verslechtert, zullen niet alle gezaaide zaden ontkiemen, waardoor het experiment mogelijk niet werkt.

6. Memo over het uitvoeren van experimenten.

Wetenschappers observeren een fenomeen, proberen het te begrijpen en te verklaren, en daartoe voeren ze onderzoek en experimenten uit. Het doel van deze handleiding is om u stap voor stap te begeleiden bij het uitvoeren van dergelijke experimenten. Je leert bepalen wat de beste manier is om de problemen waarmee je wordt geconfronteerd op te lossen en antwoorden te vinden op vragen die zich voordoen.

1. Doel van het experiment: Waarom voeren we het experiment uit?

2. Apparatuur: een lijst met alles wat nodig is voor het experiment.

3. Methodologie: stapsgewijze instructies voor het uitvoeren van experimenten.

4. Conclusies: een nauwkeurige beschrijving van het verwachte resultaat. U wordt geïnspireerd door een resultaat dat aan uw verwachtingen voldoet, en als u een fout maakt, zijn de redenen daarvoor meestal gemakkelijk te achterhalen en kunt u deze de volgende keer vermijden.

5. Waarom? De resultaten van het experiment worden in toegankelijke taal uitgelegd aan de lezer die niet bekend is met wetenschappelijke termen.

Als u een experiment uitvoert, lees dan eerst de instructies zorgvuldig door. Sla geen enkele stap over, vervang de benodigde materialen niet door andere en u wordt beloond.

Basisinstructies.

2. VERZAMEL ALLE NODIGE MATERIALEN. Om ervoor te zorgen dat uw experimenten u niet teleurstellen en u alleen maar plezier bezorgen, moet u ervoor zorgen dat u alles bij de hand heeft om ze uit te voeren. Als je moet stoppen en naar het een of ander moet zoeken, kan dit de voortgang van het experiment verstoren.

3. EXPERIMENTEREN. Ga geleidelijk en zeer voorzichtig te werk, loop nooit op de zaken vooruit en voeg niets van uzelf toe. Het allerbelangrijkste is uw veiligheid, dus volg de instructies zorgvuldig. Dan weet je zeker dat er niets onverwachts gebeurt.

4. OBSERVEER. Als de verkregen resultaten niet overeenkomen met de resultaten die in de handleiding worden beschreven, lees dan de instructies zorgvuldig door en start het experiment opnieuw.

7. Instructies voor studenten om dagboeken van observaties/experimenten/ voor te bereiden.

Voor het ontwerpen van dagboeken van experimenten worden meestal vierkante notitieboekjes of albums gebruikt. De tekst wordt op één zijde van het notitieboekje of album geschreven.

De omslag is ontworpen met een foto of kleurenillustratie over het onderwerp van de ervaring.

TITELPAGINA. Bovenaan de pagina wordt de locatie van het experiment/stad, CDT, associatie aangegeven, in het midden van het blad “Dagboek van experimenten/observaties/”. Rechtsonder - wetenschappelijk begeleider / F. I.O., positie/, starttijd van ervaring. Als het observatiedagboek van één student zijn gegevens /F. I., klas/ worden onmiddellijk na de woorden “Observatiedagboek” geschreven. Als meerdere studenten het experiment hebben uitgevoerd, staat de lijst met eenheden op de achterkant van de titelpagina.

2 vellen. ONDERWERP VAN ERVARING, DOEL. In het midden staat het onderwerp van de ervaring en het gestelde doel geschreven.

3 vel. BIOLOGISCHE GEGEVENS. Er wordt een beschrijving gegeven van de soort of variëteit die wordt gemonitord. Misschien beslaat de beschrijving meerdere pagina's van het dagboek.

4 vellen. EXPERIMENTELE METHODOLOGIE. Meestal wordt op basis van literatuurgegevens en methodologische handleidingen de methodologie voor het opzetten en uitvoeren van een bepaald experiment of observatie volledig beschreven.

5 vel. EXPERIMENTEEL PLAN. Op basis van de experimentele methodologie wordt een plan van alle noodzakelijke werkzaamheden en observaties opgesteld. De deadlines zijn bij benadering, misschien wel tientallen jaren.

6 vellen. VOORTGANG. Het kalenderwerkproces wordt beschreven. Alle fenologische waarnemingen tijdens het experiment worden hier ook genoteerd. Het experimentele schema met variaties en herhalingen, met exacte afmetingen, wordt gedetailleerd beschreven en grafisch weergegeven.

7 vel. EXPERIMENTELE RESULTATEN. Het hele verloop van het experiment wordt hier samengevat in de vorm van tabellen, diagrammen, diagrammen en grafieken. De eindresultaten van oogst, metingen, wegen etc. worden aangegeven.

8 vel. CONCLUSIES. Op basis van het onderwerp van het experiment, het gestelde doel en de resultaten worden uit de ervaring of observaties bepaalde conclusies getrokken.

9 vel. BIBLIOGRAFIE. De lijst wordt in alfabetische volgorde weergegeven: auteur, bronnaam, plaats en jaar van publicatie.

8. Instructies voor het opstellen van een rapport over de experimenten.

1. Thema ervaring.

2. Doel van de ervaring.

3. Ervaringsplan.

4. Uitrusting.

5. Voortgang van het werk (observatiekalender)

b) wat ik doe;

c) wat ik waarneem.

6. Foto's in alle fasen van het werk.

7. Resultaten.

8. Conclusies.

Literatuur

1. Baturitskaya N., Fenchuk T. Praktisch werk met planten. – M., “Experimenten en observaties”, 2007

2. Binas A., Mash R. Biologisch experiment op school. – M., “Verlichting”, 2009

3. 200 experimenten. – M., “AST-PRESS”, 2002

4. Komissarov V. Methodologie voor het uitvoeren van experimenten met fruit-, bessen- en bloemsierplanten. – M., “Verlichting”, 2004

5. Onegov A. School voor jongeren. – M., “Kinderliteratuur”, 2008

6. Paporkov M., Klishkovskaya N., Milovanova E. Educatief en experimenteel werk op de schoolsite. – M., “Verlichting”, 2008

Een korte beschrijving van de belangrijkste fasen van de ‘blootstelling’ van de experimenten van Gregor Johann Mendel. De naam van deze wetenschapper is aanwezig in alle schoolbiologieboeken, evenals in illustraties van zijn experimenten met het kweken van erwten. Mendel wordt met recht beschouwd als de ontdekker van de erfelijkheidswetten, die de eerste stap naar de moderne genetica werden.

Mendels patroon van overerving van eigenschappen

Leerboek "Algemene Biologie"

Een grootschalig experiment uitgevoerd door een Augustijner monnik die geïnteresseerd was in natuurwetenschappen duurde van 1856 tot 1863. In deze paar jaar selecteerde Mendel 22 erwtenvariëteiten, die op bepaalde kenmerken duidelijk van elkaar verschilden. Hierna begon de onderzoeker met experimenten met de zogenaamde monohybride kruising: Mendel kruiste variëteiten die alleen van elkaar verschilden in de kleur van de zaden (sommige waren geel, andere waren groen).

Het bleek dat

tijdens de eerste kruising "verdwijnen" de groene zaden - deze regel wordt de "wet van uniformiteit van hybriden van de eerste generatie" genoemd. Maar in de tweede generatie verschijnen er weer groene zaden, en in een verhouding van 3:1.

(Mendel ontving 6.022 gele zaden en 2.001 groene zaden.) De onderzoeker noemde de ‘winnende’ eigenschap dominant en de ‘verliezende’ eigenschap recessief, en het patroon dat naar voren kwam werd bekend als de ‘wet van segregatie’.

Deze regel betekent dat 75% van de hybriden van de tweede generatie externe dominante eigenschappen zal hebben, en 25% recessieve eigenschappen. Wat het genotype betreft, zal de verhouding als volgt zijn: 25% van de planten zal een dominante eigenschap van zowel vader als moeder erven, de genen van 50% zullen beide eigenschappen dragen (de dominante zal verschijnen - gele erwten), en de genen van 50% zullen beide eigenschappen dragen (de dominante zal verschijnen - gele erwten), en de de resterende 25% zal volledig recessief zijn.

De derde wet van Mendel - de wet van onafhankelijke combinatie - werd door de onderzoeker afgeleid tijdens het kruisen van planten die op verschillende kenmerken van elkaar verschilden. Bij erwten was dit de kleur van de erwten (geel en groen) en hun oppervlak (glad of gerimpeld). De dominante kenmerken waren een gele kleur en een glad oppervlak, de recessieve kenmerken waren een groene kleur en een gerimpeld oppervlak. Gregor Mendel ontdekte dat deze kenmerken onafhankelijk van elkaar gecombineerd zullen worden. Tegelijkertijd is het eenvoudig te berekenen dat de nakomelingen volgens het fenotype - uiterlijke kenmerken - in vier groepen zullen worden verdeeld: 9 gele gladde, 3 gele gerimpelde, 3 groene gladde en 1 groene gerimpelde erwt.

Als we rekening houden met de resultaten van het splitsen voor elk paar karakters afzonderlijk, blijkt dat de verhouding tussen het aantal gele zaden en het aantal groene en de verhouding tussen gladde en gerimpelde zaden voor elk paar gelijk is aan 3. :1.

In 1866 werden de resultaten van Gregor Mendels werk gepubliceerd in het volgende deel van de Proceedings of the Society of Natural Scientists, getiteld ‘Experiments on Plant Hybrids’, maar zijn werk wekte geen belangstelling onder zijn tijdgenoten. In 1936 verklaarde de theoretisch geneticus en statisticus aan de Universiteit van Cambridge, Ronald Fisher, dat de resultaten van Mendel ‘te mooi waren om waar te zijn’. Hij was het echter niet die de onderzoeker begon te beschuldigen van het vervalsen van de feiten - blijkbaar was Walter Weldon, een bioloog van de Universiteit van Oxford, de eerste die dit deed. In oktober 1900, een paar maanden na hernieuwde belangstelling voor Mendels werk, schreef de wetenschapper in een persoonlijke brief aan zijn collega, wiskundige Karl Pearson, dat hij het onderzoek was tegengekomen van "een zekere Mendel" die erwten aan het kruisen was. Het jaar daarop bestudeerde Weldon het werk van de monnik en raakte er steeds meer van overtuigd dat de door Mendel verkregen verhoudingen niet zo 'zuiver' zouden zijn als gebruik werd gemaakt van feitelijk bestaande in de natuur - en niet kunstmatig gekweekte - erwtenvariëteiten.

Bovendien was de bioloog ook in de war door het feit dat Mendel met binaire categorieën werkte: geel - groen, glad - gerimpeld. Volgens Weldon is een dergelijke duidelijke verdeling van kenmerken ver verwijderd van de realiteit: in welke categorie heeft de onderzoeker zaden met een geelgroene, onbepaalde kleur geclassificeerd?

Hoogstwaarschijnlijk zijn ze zo geclassificeerd dat ze in het voorgestelde model pasten, betoogde de bioloog, aan wie de door Mendel aangehaalde cijfers - 5474 erwten met een dominante eigenschap uit 7324 gekweekte zaden (dat wil zeggen 74,7%, terwijl er theoretisch gezien 74,7% zou moeten zijn) was 75%) - leek te "goed". ‘Hij is óf een leugenaar, óf een tovenaar’, schreef Weldon in 1901 in een brief aan Pearson.

Illustratie uit Weldons artikel uit 1902. De afbeeldingen laten duidelijk zien dat niet alle zaden kunnen worden geclassificeerd als ‘geel’, ‘groen’, ‘glad’ of ‘gerimpeld’.

Wetenschap. WFR Weldon, 1902.

Sommigen van degenen die de resultaten van Mendel ongelooflijk goed vonden, besloten zich echter nog steeds uit te spreken ter verdediging van Mendel - Ronald Fisher was een van deze wetenschappers. Hij stelde dat het theoretische model van de overerving van eigenschappen onmiddellijk na het begin van de experimenten geboren had moeten worden - en dat alleen een werkelijk voortreffelijke geest het kon ontwikkelen. Experimenten werden volgens Fisher later een zorgvuldig voorbereide illustratie van de theorie, en het was niet de wetenschapper zelf die de resultaten van de erwtenveredeling kon ‘falsificeren’, maar de tuinlieden die voor de planten zorgden, die bekend waren met de theoretische berekeningen van de erwtenteelt. de onderzoeker.

Tegen het midden van de twintigste eeuw was het debat rond de kwestie van Mendels naleving van de wetenschappelijke ethiek enigszins afgenomen - dit was te wijten aan het feit dat de genetica in die tijd onder de sterke invloed stond van politieke factoren, in het bijzonder de dominantie van "Lysenkoïsme" in de Sovjet-Unie.

Onder deze omstandigheden gaven westerse wetenschappers er de voorkeur aan geen twijfels te uiten over de betrouwbaarheid van Mendels experimenten, en het onderwerp werd echter blijkbaar maar voor een tijdje vergeten.

De auteurs van het Science-artikel betogen nogmaals dat de cijfers die hij geeft te mooi zijn om waar te zijn, het indelen van eigenschappen in slechts twee categorieën is niet gerechtvaardigd, en zijn het er ook over eens dat de monnik gele erwten als groen zou kunnen beschouwen als dit beter bij de theorie zou passen. . Niettemin doet dit niets af aan de verdiensten van de wetenschapper: de wetten die hij formuleerde werken echt, en hun ontdekking werd de eerste fase in de ontwikkeling van de moderne genetica.

Gregor Mendel, erwten en waarschijnlijkheidstheorie

Het fundamentele werk van Gregor Mendel over de overerving van eigenschappen in planten, ‘Experiments on Plant Hybrids’, werd in 1865 gepubliceerd, maar bleef vrijwel onopgemerkt. Zijn werk werd pas aan het begin van de 20e eeuw door biologen gewaardeerd, toen de wetten van Mendel werden herontdekt. Mendels conclusies hadden geen invloed op de ontwikkeling van de hedendaagse wetenschap: evolutionisten gebruikten ze niet bij het construeren van hun theorieën. Waarom beschouwen we Mendel als de grondlegger van de erfelijkheidsleer? Is het alleen om de historische gerechtigheid te handhaven?

Om dit te begrijpen, laten we de voortgang van zijn experimenten volgen.

Het fenomeen erfelijkheid (overdracht van eigenschappen van ouders op nakomelingen) is al sinds mensenheugenis bekend. Het is geen geheim dat kinderen op hun ouders lijken. Gregor Mendel wist dit ook. Wat als kinderen niet op hun ouders lijken? Er zijn tenslotte gevallen bekend van de geboorte van een kind met blauwe ogen van ouders met bruine ogen! Het is verleidelijk om dit uit te leggen als huwelijksontrouw, maar experimenten met kunstmatige bestuiving van planten laten bijvoorbeeld zien dat de nakomelingen van de eerste generatie mogelijk niet op beide ouders lijken. En hier is alles absoluut eerlijk. Bijgevolg zijn de kenmerken van nakomelingen niet simpelweg de som van de kenmerken van hun ouders. Wat gebeurt er? Kunnen kinderen alles zijn wat ze willen? Ook nee. Bestaat er überhaupt een patroon in de overerving? En kunnen we de reeks eigenschappen (fenotype) van nakomelingen voorspellen, terwijl we de fenotypen van de ouders kennen?

Een soortgelijke redenering bracht Mendel ertoe het onderzoeksprobleem te stellen. En als er zich een probleem voordoet, kunt u doorgaan met het oplossen ervan. Maar hoe? Wat zou de methode moeten zijn? Een methode bedenken, dat is wat Mendel op briljante wijze deed.

Het natuurlijke verlangen van een wetenschapper bij het bestuderen van een fenomeen is het ontdekken van een patroon. Mendel besloot een fenomeen dat hem interesseerde – erfelijkheid – in erwten waar te nemen.

Het moet gezegd worden dat Mendel de erwten niet toevallig heeft gekozen. Weergave Pisum sativum L. erg handig voor het bestuderen van erfelijkheid. Ten eerste is het gemakkelijk te kweken en verloopt de hele levenscyclus snel. Ten tweede is het vatbaar voor zelfbestuiving, en zonder zelfbestuiving zouden de experimenten van Mendel onmogelijk zijn geweest, zoals we later zullen zien.

Maar waar moet je precies op letten bij het doen van observaties om een ​​patroon te kunnen identificeren en niet te verdwalen in de chaos van data?

Allereerst moet de eigenschap waarvan de overerving wordt waargenomen, visueel duidelijk te onderscheiden zijn. De eenvoudigste manier is om een ​​bord te nemen dat in twee varianten verschijnt. Mendel koos de kleur van de zaadlobben. De zaadlobben van erwtenzaden kunnen groen of geel zijn. Dergelijke manifestaties van de eigenschap zijn duidelijk te onderscheiden en verdelen alle zaden duidelijk in twee groepen.

Mendels experimenten: A– gele en groene erwtenzaden; B– gladde en gerimpelde erwtenzaden

Bovendien moet men er zeker van zijn dat het waargenomen overervingspatroon een gevolg is van het kruisen van planten met verschillende manifestaties van de geselecteerde eigenschap, en niet veroorzaakt wordt door andere omstandigheden (waaruit hij strikt genomen zou kunnen weten dat de kleur van de zaadlobben is bijvoorbeeld niet afhankelijk van de temperatuur, onder welke omstandigheden groeiden de erwten?). Hoe dit te bereiken?

Mendel verbouwde twee rijen erwten, waarvan er één alleen groene zaden voortbracht, en de andere alleen gele. Bovendien veranderde het overervingspatroon gedurende vele generaties in deze lijnen niet. In dergelijke gevallen (wanneer er geen variatie is in een aantal generaties), zeggen ze dat er een zuivere lijn is gebruikt.

Erwtenplanten waarmee G. Mendel experimenten uitvoerde

Mendel kende niet alle factoren die van invloed zijn op de erfelijkheid, dus maakte hij een niet-standaard logische zet. Hij bestudeerde de resultaten van het kruisen van planten met zaadlobben van dezelfde kleur (in dit geval zijn de nakomelingen een exacte kopie van de ouders). Hierna kruiste hij planten met zaadlobben van verschillende kleuren (de ene was groen, de andere geel), maar onder dezelfde omstandigheden. Dit gaf hem reden om te betogen dat de verschillen die zouden optreden in het overervingspatroon veroorzaakt werden door de verschillende fenotypes van de ouders in de twee kruisingen en niet door enige andere factor.

Dit zijn de resultaten die Mendel behaalde.

Bij de afstammelingen van de eerste generatie, afkomstig van het kruisen van planten met gele en groene zaadlobben, werd slechts één van de twee alternatieve manifestaties van de eigenschap waargenomen: alle zaden werden verkregen met groene zaadlobben. Deze manifestatie van een eigenschap, wanneer overwegend één van de varianten wordt waargenomen, noemde Mendel dominant (een alternatieve manifestatie, respectievelijk recessief), en dit resultaat werd genoemd wet van uniformiteit van hybriden van de eerste generatie , of De eerste wet van Mendel .

In de tweede generatie, verkregen door zelfbestuiving, verschenen zaden met zowel groene als gele zaadlobben, en in een verhouding van 3:1.
Deze verhouding wordt genoemd wet van splitsing , of Tweede wet van Mendel.
Maar het experiment eindigt niet bij het verkrijgen van resultaten. Er is ook zo'n belangrijke fase als hun interpretatie, d.w.z. het begrijpen van de verkregen resultaten vanuit het oogpunt van reeds verzamelde kennis.

Wat wist Mendel over de mechanismen van overerving? Laat maar zitten. In de tijd van Mendel (midden 19e eeuw) waren er geen genen of chromosomen bekend. Zelfs het idee van de cellulaire structuur van alle levende wezens was nog niet algemeen aanvaard. Veel wetenschappers (waaronder Darwin) geloofden bijvoorbeeld dat erfelijke manifestaties van eigenschappen een continue reeks vormen. Dit betekent bijvoorbeeld dat wanneer een rode klaproos wordt gekruist met een gele klaproos, de nakomelingen oranje moeten zijn.

Mendel kon in principe de biologische aard van overerving niet kennen. Wat leverden zijn experimenten op? Op kwalitatief vlak blijkt dat nakomelingen werkelijk van alles kunnen zijn en dat er geen patroon in zit. Hoe zit het met kwantitatief? En wat kan een kwantitatieve beoordeling van de experimentele resultaten in dit geval zelfs zeggen?

Gelukkig voor de wetenschap was Gregor Mendel niet alleen een nieuwsgierige Tsjechische monnik. In zijn jeugd was hij zeer geïnteresseerd in natuurkunde en kreeg hij een goede natuurkundeopleiding. Mendel bestudeerde ook wiskunde, inclusief het begin van de waarschijnlijkheidstheorie, ontwikkeld door Blaise Pascal in het midden van de 17e eeuw. (Wat de waarschijnlijkheidstheorie hiermee te maken heeft, wordt hieronder duidelijk.)

Bronzen herdenkingsplaat gewijd aan G. Mendel, geopend in Brno in 1910.

Hoe interpreteerde Mendel zijn resultaten? Hij nam heel logisch aan dat er een echte substantie was (hij noemde het een erfelijke factor) die de kleur van de zaadlobben bepaalde. Stel de aanwezigheid van een erfelijke factor A bepaalt de groene kleur van de zaadlobben en de aanwezigheid van een erfelijke factor A - geel. Vervolgens bevatten en erven planten met groene zaadlobben de factor natuurlijk A , en met geelfactor A . Maar waarom zijn er dan onder de afstammelingen van planten met groene zaadlobben planten met gele zaadlobben?
Mendel suggereerde dat elke plant een paar erfelijke factoren met zich meedraagt ​​die verantwoordelijk zijn voor een bepaalde eigenschap. Bovendien, als er een factor is A factor A verschijnt niet meer (de groene kleur domineert over geel).
Het moet gezegd worden dat Europese wetenschappers na de opmerkelijke werken van Carl Linnaeus een redelijk goed begrip hadden van het proces van seksuele voortplanting bij planten. In het bijzonder was het duidelijk dat iets van de moeder, en iets van de vader, overgaat in het dochterorganisme. Het was alleen niet duidelijk wat en hoe.
Mendel suggereerde dat tijdens de voortplanting de erfelijke factoren van het moeder- en vaderorganisme willekeurig met elkaar worden gecombineerd, maar op zo'n manier dat het dochterorganisme de ene factor van de vader en de andere van de moeder ontvangt. Dit is eerlijk gezegd een nogal gedurfde veronderstelling, en elke sceptische wetenschapper (en een wetenschapper moet een scepticus zijn) zal zich afvragen waarom Mendel zijn theorie hierop baseerde.
Dit is waar de waarschijnlijkheidstheorie in het spel komt. Als erfelijke factoren willekeurig met elkaar worden gecombineerd, d.w.z. Hoe dan ook, is de kans dat elke factor van de moeder of van de vader het dochterorganisme binnendringt hetzelfde?
Dienovereenkomstig is volgens de vermenigvuldigingsstelling de waarschijnlijkheid van de vorming van een specifieke combinatie van factoren in een dochterorganisme gelijk aan: 1/2 x1/2 = 1/4.
Uiteraard zijn combinaties mogelijk AA, Ah, aA, ah . Met welke frequentie verschijnen ze? Het hangt af van de verhouding van factoren A En A gepresenteerd aan ouders. Laten we het verloop van het experiment vanuit deze posities bekijken.
Mendel nam eerst twee rijen erwten. In een van hen verschenen onder geen enkele omstandigheid gele zaadlobben. De factor dus A was daarin afwezig en alle planten droegen een combinatie AA (in gevallen waarin een organisme twee identieke allelen draagt, wordt dit genoemd homozygoot ). Op dezelfde manier droegen alle planten van de tweede lijn de combinatie ah .
Wat gebeurt er tijdens het oversteken? De factor komt van één van de ouders met waarschijnlijkheid 1 A , en van de andere met waarschijnlijkheid 1 – factor A . Vervolgens geven ze een combinatie met een waarschijnlijkheid van 1x1=1 Ah (een organisme dat verschillende allelen van hetzelfde gen draagt, wordt genoemd heterozygoot ). Dit verklaart perfect de wet van uniformiteit van hybriden van de eerste generatie. Ze hebben allemaal groene zaadlobben.
Tijdens zelfbestuiving komt van elk van de ouders van de eerste generatie, met een waarschijnlijkheid van 1/2 (vermoedelijk), een factor A , of factor A . Dit betekent dat alle combinaties even waarschijnlijk zijn. Wat zou in dit geval het aandeel nakomelingen met gele zaadlobben moeten zijn? Blijkbaar een kwart. Maar dit is het resultaat van Mendels experiment: 3:1 fenotypische splitsing! Daarom was de aanname van even waarschijnlijke uitkomsten tijdens zelfbestuiving correct!
De door Mendel voorgestelde theorie om de verschijnselen van erfelijkheid te verklaren is gebaseerd op strikte wiskundige berekeningen en is fundamenteel van aard. Je zou zelfs kunnen zeggen dat de wetten van Mendel qua ernst meer op de wetten van de wiskunde lijken dan op die van de biologie. Lange tijd (en nog steeds) bestond de ontwikkeling van de genetica uit het testen van de toepasbaarheid van deze wetten op een bepaald geval.

Taken

1. Bij pompoen domineert de witte kleur van de vrucht over de gele.

A. De ouderplanten zijn homozygoot en hadden witte en gele vruchten. Welke vruchten worden verkregen door het kruisen van een hybride van de eerste generatie met zijn witte ouder? Hoe zit het met de gele ouder?
B. Wanneer een witte pompoen wordt gekruist met een gele, worden nakomelingen verkregen, waarvan de helft wit fruit heeft en de helft geel fruit. Wat zijn de genotypen van de ouders?
Vraag: Is het mogelijk om geel fruit te krijgen door een witte pompoen en zijn witte nakomelingen uit de vorige vraag te kruisen?
D. Het kruisen van witte en gele pompoenen leverde alleen wit fruit op. Wat voor soort nakomelingen zullen twee van zulke witte pompoenen produceren als ze met elkaar worden gekruist?

2. Zwarte vrouwtjesmuizen uit twee verschillende groepen muizen werden gekruist met bruine mannetjesmuizen. De eerste groep produceerde 50% zwarte en 50% bruine muizen. De tweede groep produceerde 100% zwarte muizen. Verklaar de resultaten van de experimenten.

3. . De heer Brown kocht een zwarte stier van de heer Smith voor zijn zwarte kudde. Helaas bleken er van de 22 geboren kalveren er 5 rood te zijn. De heer Brown heeft een claim ingediend tegen de heer Smith. ‘Ja, mijn stier heeft me in de steek gelaten,’ zei meneer Smith, ‘maar hij is maar voor de helft schuldig. Jouw koeien dragen de helft van de schuld.” “Onzin!”, was meneer Brown verontwaardigd, “mijn koeien hebben er niets mee te maken!” Wie heeft er gelijk in dit debat?

Hier hebben we het over het werk van Linnaeus " Sexum Plantarum"(“Sex in Plants”), gewijd aan de seksuele voortplanting van planten. Dit werk, gepubliceerd in 1760, beschreef het reproductieproces zo gedetailleerd dat het lange tijd aan de Universiteit van St. Petersburg als immoreel werd verboden.

Plantkunde. Artikelreeks “Geweldige experimenten met planten”

Krant “Biologie”, nr. 3, 2000.

41. Experiment met groene erwten

Dit experiment werd voor het eerst uitgevoerd door de grootste onderzoeker op het gebied van de prikkelbaarheid van planten, de Indiase wetenschapper D.Ch. Op blote voeten. Het laat zien dat een scherpe temperatuurstijging ervoor zorgt dat er actiestromen in de zaden verschijnen. Voor het experiment heb je verschillende groene (onrijpe) zaden van erwten (bonen, bonen), een galvanometer, een ontleednaald en een alcohollamp nodig.

Verbind de buitenste en binnenste delen van de groene erwt met de galvanometer. Verwarm de erwt heel voorzichtig in een kan (zonder hem te beschadigen) tot ongeveer 60 °C.

Naarmate de temperatuur van de cellen stijgt, registreert de galvanometer een potentiaalverschil van maximaal 0,1–2 V. Dit is wat D. Ch. Bos zelf opmerkte over deze resultaten: als je 500 paar erwtenhelften in een bepaalde volgorde in een bepaalde volgorde verzamelt, serie, zal de totale elektrische spanning 500 V zijn.

De meest gevoelige cellen in planten zijn de groeipuntcellen die zich aan de toppen van de scheuten en wortels bevinden. Talrijke, overvloedig vertakkende scheuten en snelgroeiende wortelpunten voelen de ruimte en geven informatie daarover diep in de plant door. Het is bewezen dat planten een aanraking van een blad waarnemen en daarop reageren door de biopotentialen te veranderen, elektrische impulsen te verplaatsen en de snelheid en richting van de beweging van hormonen te veranderen. Zo reageert de wortelpunt op meer dan 50 mechanische, fysische en biologische factoren en kiest telkens het meest optimale groeiprogramma.

Met het volgende experiment kunt u ervoor zorgen dat de plant reageert op aanrakingen, vooral frequente, vervelende.

42. Moet je planten onnodig aanraken?

Maak kennis met thigmonasties – motorische reacties van planten veroorzaakt door aanraking.

Plant voor het experiment elk één plant in 2 potten, bij voorkeur zonder beharing op de bladeren (bonen, bonen). Nadat er 1 à 2 bladeren verschijnen, begint u met de behandeling: wrijf de bladeren van een plant lichtjes tussen duim en wijsvinger, 30 tot 40 keer per dag gedurende 2 weken.

Tegen het einde van de tweede week zullen de verschillen duidelijk zichtbaar zijn: de plant die wordt blootgesteld aan mechanische irritatie zal in groei worden belemmerd.

Effect van mechanische actie op de plantengroei

De experimentele resultaten geven aan dat langdurige blootstelling van cellen aan zwakke stimuli kan leiden tot remming van de levensprocessen van planten.

Planten die langs wegen worden geplant, zijn voortdurend onderhevig aan schokken. Vooral sparren zijn gevoelig. Hun takken die naar de weg gericht zijn, waarlangs mensen vaak lopen en auto's rijden, zijn altijd korter dan de takken aan de andere kant.

Prikkelbaarheid van planten, d.w.z. hun vermogen om op verschillende invloeden te reageren ligt ten grondslag aan actieve bewegingen, die bij planten niet minder divers zijn dan bij dieren.

Voordat we experimenten gaan beschrijven die het mechanisme van de beweging van planten onthullen, is het raadzaam om vertrouwd te raken met de classificatie van deze bewegingen. Als planten ademenergie gebruiken om bewegingen uit te voeren, zijn dit fysiologisch actieve bewegingen. Volgens het buigmechanisme zijn ze verdeeld in groei en turgor.

Groeibewegingen worden veroorzaakt door een verandering in de richting van de orgaangroei. Dit zijn relatief langzame bewegingen, bijvoorbeeld het buigen van stengels naar licht, wortels naar water.

Turgorbewegingen worden uitgevoerd door omkeerbare absorptie van water, compressie en uitrekking van speciale motorcellen aan de basis van het orgel. Dit zijn de snelle bewegingen van planten. Ze zijn bijvoorbeeld kenmerkend voor insectenetende planten en mimosabladeren.

De soorten groei en turgorbewegingen zullen hieronder in meer detail worden besproken terwijl de experimenten worden uitgevoerd.

Voor het uitvoeren van passieve (mechanische) bewegingen is geen directe besteding van celenergie vereist. In de meeste gevallen is het cytoplasma niet betrokken bij mechanische bewegingen. De meest voorkomende zijn hygroscopische bewegingen, die worden veroorzaakt door uitdroging en afhankelijk zijn van de luchtvochtigheid.

Hygroscopische bewegingen

De basis van hygroscopische bewegingen is het vermogen van plantencelmembranen om water te absorberen en op te zwellen. Tijdens het zwellen komt water de ruimte binnen tussen de vezelmoleculen (cellulose) in het membraan en het eiwit in het cytoplasma van de cel, wat leidt tot een aanzienlijke toename van het celvolume.

43. Bewegingen van de schubben van naaldkegels, droog mos, gedroogde bloemen

Bestudeer het effect van de watertemperatuur op de bewegingssnelheid van zaadschalen van kegels.

Voor het experiment heb je 2-4 droge dennen- en sparrenkegels, gedroogde bloeiwijzen van Acroclinium rosea of ​​Helychrysum major (immortelle), droog koekoeksmos en een klok nodig.

Onderzoek een droge dennenappel. De zaadschubben zijn omhoog gebracht, de plaatsen waar de zaden aan vastzaten zijn duidelijk zichtbaar.

Dompel de helft van de dennenappels in koud water en de andere helft in warm water (40–50 °C). Bekijk de beweging van de weegschaal. Houd rekening met de tijd die nodig was voordat ze volledig gesloten waren.

Haal de kegels uit het water, schud ze af en zie hoe de schubben bewegen terwijl ze drogen.

Noteer de tijd die nodig is voordat de weegschaal terugkeert naar de oorspronkelijke staat en voer de gegevens in de tabel in.

Observatie-object	Water temperatuur		Duur
	10 °C	50 °C	sluitend	opening
Sparren kegels
Sparren kegels
Onsterfelijke bloeiwijze
Onsterfelijke bloeiwijze

Herhaal het experiment meerdere keren met dezelfde kegels. Hierdoor kunt u niet alleen nauwkeurigere gegevens verkrijgen, maar kunt u er ook voor zorgen dat het type beweging dat wordt bestudeerd omkeerbaar is.

De resultaten van het experiment zullen ons in staat stellen belangrijke conclusies te trekken.

1. De beweging van de zaadschubben van kegels is te wijten aan het verlies en de opname van water. Dit blijkt ook uit de directe afhankelijkheid van de beweging van de schubben van de watertemperatuur: naarmate deze toeneemt, neemt de bewegingssnelheid van watermoleculen toe en vindt de zwelling van de schubben sneller plaats.

1. Om ervoor te zorgen dat de zwelling van de schubben hun positie in de ruimte verandert, moeten de structuur en chemische samenstelling van de cellen aan de buiten- en binnenkant van de schubben verschillend zijn. Dit is waar. De celmembranen van de bovenzijde van kegelschubben zijn elastischer en rekbaarder vergeleken met de cellen van de onderzijde. Daarom absorberen ze, wanneer ze in water worden ondergedompeld, meer ervan en nemen ze sneller toe in volume, wat leidt tot een verlenging van de bovenkant en een neerwaartse beweging van de schubben. Tijdens het uitdrogingsproces verliezen de cellen aan de bovenzijde ook sneller water dan de cellen aan de onderzijde, waardoor de schubben naar boven buigen.

Het is interessant om de bewegingen van de bladeren van koekoeksvlas of andere bladmossen te observeren, veroorzaakt door zwelling. Bij levende planten zijn de bladeren van de stengel af gericht, bij droge planten worden ze ertegenaan gedrukt. Als je een droge stengel in water dompelt, bewegen de bladeren na 1-2 minuten van een verticale naar een horizontale positie.

De bewegingen van de gedroogde immortelle bloeiwijze zijn erg mooi. Als een droge bloeiwijze in water wordt ondergedompeld, beginnen de bladeren van de verpakking na 1-2 minuten te bewegen en sluit de bloeiwijze.

Oefening. Vergelijk de bewegingssnelheid van kegelschubben van verschillende soorten coniferen. Is dit afhankelijk van de grootte van de kegels? Vergelijk de bewegingssnelheid van de schubben van dennen- en sparrenkegels, mosbladeren en immortelle bloeiwijzebladeren, identificeer overeenkomsten en verschillen.

44. Hygroscopische bewegingen van zaden. Ooievaar zaadhygrometer

Hygroscopische bewegingen spelen een belangrijke rol bij de verspreiding van zaden van verschillende planten.

Bestudeer het mechanisme van het zelf ingraven van ooievaarszaden en de beweging van korenbloemzaden door de grond.

Voor het experiment heb je de zaden van het ooievaarsgras, de blauwe korenbloem, een vel dik papier, een horloge en een glasplaatje nodig.

Ooievaar is een veel voorkomende plant in Wit-Rusland. Het kreeg zijn naam vanwege de gelijkenis van de vrucht met de kop van een ooievaar.

Kijk eens goed naar de structuur van de droge ooievaarsvrucht. De lobben van een volwassen capsulevormige vrucht zijn uitgerust met een lange stekel, spiraalvormig gedraaid in het onderste gedeelte. De vrucht is bedekt met harde haren.

Plaats een druppel water op een glasplaatje en plaats het gedroogde fruit erin. Het onderste deel, in een spiraal gedraaid, begint zich af te wikkelen en de vrucht, die geen steun op het glas heeft, maakt roterende bewegingen.

Nadat de luifel volledig is rechtgetrokken, brengt u het fruit over naar een droog deel van het glas. Terwijl het droogt, krult het onderste deel terug in een spiraal, waardoor de vrucht gaat draaien.

Voer de timing van het experiment uit en vergelijk de snelheid van de processen van het afwikkelen en draaien van de spiraal.

Het bewegingsmechanisme van de ooievaarsvrucht is hetzelfde als de schubben van naaldkegels - het verschil in de hygroscopiciteit van de luifelcellen.

Waarnemingen van de beweging van een vrucht in een druppel water stellen ons in staat zijn gedrag in de bodem te begrijpen. Wanneer het fruit op de grond valt, klampt het bovenste uiteinde van de luifel, in een rechte hoek gebogen, zich vast aan de omringende stengels en blijft roerloos. Bij het draaien en afrollen van het spiraalvormige gedeelte wordt het onderste deel van de vrucht met het zaad in de grond geschroefd. De terugweg wordt geblokkeerd door harde, naar beneden gebogen haren die de vrucht bedekken.

Om een ​​primitieve hygrometer te maken, maak je een gat in een stuk karton of een bord bedekt met wit papier en zet je het onderste uiteinde van het fruit erin vast. Om het apparaat te kalibreren, droogt u het eerst, bevochtigt u het vervolgens met water en markeert u de eindpositie. Het is beter om het apparaat buiten te plaatsen, waar de luchtvochtigheidsschommelingen groter zijn dan binnenshuis.

Ooievaarskruid is niet de enige plant die zaden zelf kan begraven. Veergras, wilde haver en vossenstaart hebben een vergelijkbare structuur en distributiemechanisme.

Korenbloemvruchten (achenes met een plukje harde haren) zijn niet in staat zichzelf te begraven. Terwijl het bodemvocht fluctueert, gaan de borstelharen afwisselend omhoog en omlaag, waardoor de vrucht naar voren wordt geduwd.

Oefening. Verzamel zaden van korenbloem, vossenstaart, wilde haver. Bestudeer hun gedrag in natte en droge omgevingen, vergelijk met de ooievaar.

Tropismen

Het slimste wezen van de natuur,

Altijd groeiend van generatie op generatie -

In de grond met je wortels, in de lucht met je hoofd...

V. Rozjdestvenski

Afhankelijk van de structuur van het orgaan en de werking van omgevingsfactoren worden twee soorten groeibewegingen onderscheiden: tropismen en nasties.

Tropismen (van het Griekse "tropos" - draai), tropische bewegingen zijn bewegingen van organen met radiale symmetrie (wortel, stengel) onder invloed van omgevingsfactoren die eenzijdig op de plant inwerken. Dergelijke factoren kunnen licht zijn (fototropisme), chemische factoren (chemotropisme), de werking van de zwaartekracht (geotropisme), het magnetische veld van de aarde (magnetotropisme), enz.

Door deze bewegingen kunnen planten bladeren, wortels en bloemen in een positie plaatsen die het meest gunstig is voor het leven.

45. Wortelhydrotropisme

Een van de meest interessante soorten bewegingen is de beweging van de wortel naar water (hydrotropisme). Landplanten hebben een constante behoefte aan water, dus de wortel groeit altijd in de richting waar het watergehalte hoger is. Hydrotropisme is voornamelijk inherent aan de wortels van hogere planten. Het wordt ook waargenomen in mosrizoïden en varenscheuten. Voor het experiment heb je 10-20 uitgekomen erwtenzaden (lupine, gerst, rogge), 2 petrischalen en een beetje plasticine nodig.

Zorg ervoor dat de plasticinebarrière stevig aan de bodem is bevestigd en verdeel het oppervlak van de beker in 2 gelijke delen. Plaats de gekiemde zaden op de barrière en druk ze lichtjes in de plasticine, zodat de zaden niet bewegen als de wortel groeit. De wortels moeten strikt langs de barrière worden gericht (Fig. 24).

Zaadschikkingsdiagram bij het bestuderen van wortelhydrotropisme

Deze werkfasen in de controle- en experimentele cups zijn hetzelfde. Nu moeten we verschillende bevochtigingsomstandigheden creëren. In de controlebeker moet de vochtigheid in het linker- en rechtergedeelte hetzelfde zijn. In de testbeker wordt slechts in de ene helft water gegoten en de andere blijft droog.

Bedek beide kopjes met deksels en plaats ze op een warme plaats. Observeer dagelijks de positie van de wortels. Wanneer hun oriëntatie duidelijk zichtbaar wordt, tel dan het aantal zaden waarvan de wortels positief hydrotropisme vertoonden (orgaangroei naar water).

Waarnemingen van de beweging van de wortel naar water laten duidelijk zien dat tropismen groeibewegingen zijn. De wortel groeit richting het water en als de plant daar behoefte aan heeft, buigt de wortel.

Oefening. Controleer met behulp van het hierboven beschreven experimentele schema het vermogen van planten om niet alleen water te herkennen, maar ook oplossingen van minerale zouten die de plant nodig heeft, bijvoorbeeld een 0,3% oplossing van kaliumnitraat of ammoniumnitraat.

46. ​​​​De invloed van de zwaartekracht op de groei van stengel en wortel

De meeste planten groeien verticaal. In dit geval wordt de hoofdrol niet gespeeld door hun locatie ten opzichte van het bodemoppervlak, maar door de richting van de straal van de aarde. Daarom groeien planten op berghellingen onder elke hoek ten opzichte van de grond, maar dan naar boven. De hoofdstam heeft een negatief geotropisme: hij groeit in de richting tegengesteld aan de werking van de zwaartekracht. De hoofdwortel heeft daarentegen een positief geotropisme.

Het gedrag van zijscheuten en wortels is het meest interessant: in tegenstelling tot de hoofdwortel en stengel kunnen ze horizontaal groeien en bezitten ze een tussenliggend geotropisme. Scheuten en wortels van de tweede orde nemen de werking van de zwaartekracht helemaal niet waar en kunnen in elke richting groeien. De ongelijke perceptie door scheuten en wortels van verschillende werkingsorden van de zwaartekracht zorgt ervoor dat ze gelijkmatig in de ruimte worden verdeeld.

Om de tegenovergestelde reactie van de hoofdstam en de hoofdwortel op hetzelfde effect van de zwaartekracht te verifiëren, kan het volgende experiment worden uitgevoerd.

Voor het experiment heb je gekiemde zonnebloempitten, glas- en schuimplaten van 10x10 cm, filtreerpapier, plasticine en een glas nodig.

Plaats meerdere lagen bevochtigd filtreerpapier op een schuimplaat. Leg de gekiemde zaden erop, zodat de scherpe punten naar beneden wijzen. Bevestig stukjes plasticine aan de hoeken van de plaat. Plaats er een glasplaat op en druk licht aan, om de zaden in de gewenste positie te fixeren. Wikkel het in meerdere lagen bevochtigd filtreerpapier en plaats het rechtopstaand (de scherpe uiteinden van de zaden naar beneden gericht) op een warme plaats.

Wanneer de wortels 1–1,5 cm groot zijn, draait u de plaat 90° zodat de wortels horizontaal staan.

Controleer dagelijks de toestand van de zaailingen. Het filterpapier moet vochtig zijn.

Voer de timing van het experiment uit en noteer het tijdstip (in dagen vanaf het begin van het experiment) van de manifestatie van de geotropische bocht.

De experimentele resultaten geven aan dat, ongeacht de positie van de zaailing in de ruimte, de hoofdwortel altijd naar beneden buigt en de stengel altijd naar boven buigt. Bovendien kan de reactie van de axiale organen op een verandering in positie in de ruimte vrij snel optreden (1-2 uur).

De geotropische gevoeligheid van planten is hoog, sommige kunnen een afwijking van de verticale positie van 1° waarnemen. De manifestatie ervan hangt af van een combinatie van externe en interne omstandigheden. Onder invloed van een lage luchttemperatuur kan het negatieve geotropisme van de stengels transversaal worden, wat leidt tot hun horizontale groei.

Hoe ‘voelt’ een stengel of wortel zijn positie in de ruimte? Bij de wortel bevindt zich de zone die geotropische stimulatie ontvangt, in de wortelkap. Als het wordt verwijderd, vervaagt de geotropische reactie. In de stengel worden de zwaartekrachtkrachten ook waargenomen door de top.

Directe buiging van de wortel of stengel vindt hieronder plaats, in de zone waar de cellen worden uitgerekt. Tegelijkertijd neemt onder invloed van dezelfde factor - de zwaartekracht - de groei van cellen aan de onderkant in een horizontaal liggende stengel toe, wat leidt tot het naar boven buigen, terwijl aan de wortel de groei van cellen aan de onderkant toeneemt. de bovenzijde en buig naar beneden.

Oefening. Bestudeer de aard van de geotropische reactie van stengels van verschillende orden van een tweezaadlobbige plant. Om dit te doen, kweekt u zaailingen, bedek het oppervlak van de grond zodat deze niet naar buiten komt en draai de potten om. Maak observaties totdat laterale stengels van de eerste en tweede orde verschijnen.

47. De invloed van ethyleen op de geotropische respons van erwtenzaailingen

Plantengroei wordt niet alleen gereguleerd door bio-elektrische signalen, maar ook door het hormonale systeem. De hoofdrol bij de regulering van de groeisnelheid wordt gespeeld door het kwantitatieve gehalte van het hormoon auxine en de interactie ervan met andere hormonen, in het bijzonder abscisinezuur en ethyleen.

In tegenstelling tot het groeistimulerende auxine remt abscisinezuur de celdeling aan de onderkant van het orgaan. Hierdoor vertraagt ​​de groei en begint de wortel naar het midden van de aarde te buigen.

Voor het experiment heb je rijpe appels nodig (een bron van ethyleen), 2 glazen stolpen, 2 potten erwtenspruiten.

Plaats de glazen afdekkingen op de standaard. Zet er potten met erwtenzaailingen van 2-3 dagen oud onder. Plaats in de experimentele versie appels onder de motorkap. Zet de planten in het donker.

Terwijl ethyleen zich ophoopt in de lucht, begint het in de erwtenzaailingen door te dringen. Na een paar dagen worden verstoringen in de normale negatieve geotropische reactie van de scheuten merkbaar, ze beginnen horizontaal te groeien en gaan zelfs liggen met een hoge concentratie ethyleen in de lucht.

De experimentele resultaten geven de regulerende functies van ethyleen in het plantenleven aan. Een toename van het gehalte ervan in cellen leidt tot een verandering in hun groeisnelheid.

Oefening. Bestudeer het effect van ethyleen op de groei van tomatenzaailingen.

Uiteraard kan de geotropische oriëntatie van plantenorganen in voortdurend veranderende omgevingsomstandigheden niet altijd constant blijven. Naarmate de knoppen zich vormen en opengaan, verandert de oriëntatie van de steel, bijvoorbeeld bij een klaproos. Jonge sparrentakken groeien in een scherpere hoek dan oudere.

Je kunt de verandering van negatief geotropisme van pindasteeltjes naar positief geotropisme bestuderen door het binnen te kweken. Na de bloei wordt de pindastengel, waarop de eierstok zit, langer, buigt naar de grond en gaat er dieper in. Zo bevinden de bloemen zich boven de grond en rijpen de vruchten in de grond. Hoewel dit het verspreidingsvermogen van de soort beperkt, bevinden rijpe zaden zich in ideale omstandigheden om te ontkiemen.