Bioloģijā viena no pētniecības metodēm ir eksperiments, kas palīdz pierādīt (vai apgāzt) teoriju. Arī pašiem praktiski darbojoties teorētiski aprakstīto ir vieglāk izprast.
Iepazīsties ar dažādiem eksperimentiem, kas palīdz pierādīt vielu kustību augu vadaudos un transpirācijas procesu!
Eksperimentiem ir aprakstīti arī nepieciešami materiāli un darba gaita, lai vari eksperimentus īstenot arī prakstiski mājās!
1. Pārtikas krāsvielas kustība augos.
Mērķis: Izpētīt kā ūdens un tajā izšķīdušās vielas pārvietojas pa auga vadaudiem – koksni, lai izprastu transpirācijas procesu un to, kā augi spēj transportēt ūdeni no saknēm līdz lapām un ziediem.
Nepieciešamie materiāli:
- 1–3 caurspīdīgas glāzes vai kolbas,
- ūdens,
- pārtikas krāsviela (sarkana, zila vai zaļa, lai būtu labi redzama),
- 3–5 balti ziedi (krizantēmas, neļķes) vai selerijas kāti ar lapām,
- nazis vai šķēres,
- papīra dvielis.
Darba gaita:
1. Piepildi glāzes ar apmēram 150 ml tīra ūdens.
2. Katrā glāzē pievieno dažus pilienus pārtikas krāsvielas un samaisi, līdz ūdens ir vienmērīgi iekrāsojies.
3. Izvēlies balta zieda kātu vai selerijas stumbru un nogriez to leņķī (apmēram 45°), lai palielinātu ūdens uzsūkšanas virsmu.
3. Izvēlies balta zieda kātu vai selerijas stumbru un nogriez to leņķī (apmēram 45°), lai palielinātu ūdens uzsūkšanas virsmu.
4. Ievieto ziedus vai selerijas kātus krāsainajā ūdenī.
5. Atstāj augus mierā istabas temperatūrā un novēro izmaiņas ik pēc 30 minūtēm līdz 24 stundām.
5. Atstāj augus mierā istabas temperatūrā un novēro izmaiņas ik pēc 30 minūtēm līdz 24 stundām.
6. Pēc pāris stundām lapās, kātā un/vai ziedlapās parādīsies krāsvielas nospiedumi.
7. Izņem seleriju vai ziedus no glāzes un pārgriez to stumbru šķērsām. Skaties, vai krāsviela ir iekrāsojusi atsevišķus vadaudus (koksni).
8. Pārbaudi, vai krāsa nonāk lapās, izpētot to virsmu un dzīslas.
Vārglāzēs ar iekrāsotu ūdeni ievietotas baltas neļķes
Rezultāti:
Pēc dažām stundām zieda vainaglapas vai selerijas lapas sāk iekrāsoties pārtikas krāsvielas tonī. Šķērsgriezumā selerijas kāta iekšpusē redzamas iekrāsotas svītras – tās atbilst koksnes vadaudiem, kas transportē ūdeni. Ja eksperimentu veic dažādās vidēs (piemēram, saulē un ēnā), saulē esošie augi iekrāsosies ātrāk, jo transpirācija tur notiek intensīvāk.
Pēc dažām stundām zieda vainaglapas vai selerijas lapas sāk iekrāsoties pārtikas krāsvielas tonī. Šķērsgriezumā selerijas kāta iekšpusē redzamas iekrāsotas svītras – tās atbilst koksnes vadaudiem, kas transportē ūdeni. Ja eksperimentu veic dažādās vidēs (piemēram, saulē un ēnā), saulē esošie augi iekrāsosies ātrāk, jo transpirācija tur notiek intensīvāk.
Pīpenes, kurām mēlziedi iekrāsojas ar pārtikas krāsvielu
Zinātniskais skaidrojums:
- Koksne sastāv no garām, dobumainām šūnām, kas kopā veido cauruļveida sistēmu. Ūdens molekulas piesaistās cita citai ar ūdeņraža saitēm (kohēzija) un pieķeras šūnu sieniņām, kas ļauj tām pacelties uz augšu pat gravitācijai pretējā virzienā.
- Augi iztvaiko ūdeni caur lapām, radot spiediena atšķirību, kas "velk" ūdeni augšup no saknēm. Krāsvielu transportē tie paši procesi, kas parasti pārvieto ūdeni un minerālvielas.
- Rezultāti parāda, ka ūdens un izšķīdušās vielas augos pārvietojas pa specializētiem audiem – koksni, līdzīgi kā asinsrite dzīvniekos nodrošina vielu transportu organismā.
2. Transpirācijas novērošana.
Mērķis: Pierādīt, ka augi caur lapām izdala ūdeni transpirācijas ceļā, novērojot kondensātu plastmasas maisiņā.
Nepieciešamie materiāli:
- istabas vai dārza augs ar vairākām veselīgām lapām,
- caurspīdīgs plastmasas maisiņš,
- gumijas lente, aukla vai plastmasas savilcējs,
- ūdens izsmidzinātājs (nav obligāts).
Darba gaita:
1. Izvēlies augu ar veseliem zaļiem dzinumiem un lapām.
2. Uzmanīgi apsmidzini lapas ar ūdeni, lai paātrinātu procesu (pēc izvēles).
3. Uzvelc plastmasas maisiņu virs viena auga zara ar lapām, nodrošinot, ka tas cieši pieguļ.
4. Nostiprini maisiņu ap kātu ar gumijas lenti, auklu vai savilcēju, lai samazinātu gaisa apmaiņu.
5. Atstāj augu saulainā vietā vai normālos apstākļos vismaz uz 1–2 stundām.
6. Novēro, vai maisiņa iekšpusē sāk veidoties ūdens pilieni (kondensāts).
7. Salīdzini augu ar kontrolaugu (zaru bez uzlikta maisiņa) un pārbaudi, vai tas šķiet sausāks.
Sakrājies ūdens kondensāts uz maisiņa pierāda transpirācijas procesu augā
Rezultāti:
Pēc kāda laika uz plastmasas maisiņa iekšējās virsmas parādās ūdens pilieni. Lielākos transpirācijas apstākļos (saulē, vējā) ūdens pilieni veidojas ātrāk un vairāk. Kontrolaugs (bez maisiņa) neuzrāda līdzīgu efektu, jo ūdens iztvaiko brīvi gaisā.
Pēc kāda laika uz plastmasas maisiņa iekšējās virsmas parādās ūdens pilieni. Lielākos transpirācijas apstākļos (saulē, vējā) ūdens pilieni veidojas ātrāk un vairāk. Kontrolaugs (bez maisiņa) neuzrāda līdzīgu efektu, jo ūdens iztvaiko brīvi gaisā.
Zinātniskais skaidrojums:
- Augi izdala ūdens tvaiku caur atvārsnītēm. Šis process ir būtisks, jo tas palīdz uzturēt ūdens plūsmu augā un regulēt temperatūru.
- Maisiņš neļauj iztvaikojošajam ūdenim izkliedēties, tāpēc tas kondensējas uz maisiņa sienām un veido ūdens pilienus.
- Šis eksperiments pierāda, ka augi nepārtraukti uzsūc ūdeni no saknēm un pārvieto to līdz lapām, kur tas iztvaiko.
3. Ūdens iztvaikošanas ātrums.
Mērķis: Salīdzināt kā dažādi vides faktori (gaisma, vējš, mitrums) ietekmē ūdens iztvaikošanas ātrumu augos.
Nepieciešamie materiāli:
- 4 zari ar lapām (zariņiem vajadzētu būt aptuveni vienāda lieluma ar vienādu lapu skaitu),
- 4 vārglāzes vai mēģenes,
- eļļa,
- ūdens,
- plastmasas maisiņš,
- gumijas lente, aukla vai plastmasas savilcējs,
- marķieris.
Darba gaita:
1. Katrā vārglāzē (mēģenē) ielej vienādu daudzumu ar ūdeni. Ar marķieri uz glāzes uzvelk līniju - ūdens līmeni.
2. Pa virsu ūdenim uzlej eļļas slānīti. Katrā no traukiem ieliek vienu zariņu.
3. Katru vārglāzi (mēģeni) novieto savādākā vidē - vienu saulē, vienu ēnā (tumšā vietā), vienu vējā (piemēram, pie ventilatora), vienu augstā mitrumā - šim zariņam uzliek pa virsmu plastmasas maisiņu, kas tiek stingri aiztaisīts pie kātiņa.
4. Pēc 1 un pēc 2 stundām salīdzini ūdens līmeņa samazināšanos katrā no traukiem.
Sagatavots viens no eksperimenta traukiem ar zaru
Rezultāti:
Pēc 1 un 2 stundām ūdens līmeņa samazināšanās būs atšķirīga atkarībā no novietojuma:
- Saules gaismā – ūdens līmenis pazemināsies visstraujāk, jo siltums paātrina iztvaikošanu un transpirāciju.
- Ēnā (tumšā vietā) – ūdens līmenis mainīsies vislēnāk, jo transpirācija notiek lēnāk bez saules ietekmes.
- Vējā (pie ventilatora) – ūdens līmenis pazemināsies ātrāk nekā ēnā, jo gaiss pūš prom ūdens tvaiku no lapu virsmas, veicinot iztvaikošanu.
- Augstā mitrumā (zem plastmasas maisiņa) – gandrīz nekādu izmaiņu, jo augsts mitrums samazina ūdens tvaiku izdalīšanos no lapām.
Ūdens līmeņa samazināšanās mēģenē, kura bija novietota saules gaismā
Zinātniskais skaidrojums:
- Ūdens iztvaikošana caur lapu atvārsnītēm ir galvenais ūdens zuduma mehānisms augos. Transpirācijas ātrumu ietekmē vairāki faktori - saules gaisma, vējš, mitrums, augsnes mitrums/sausums u.c.
- Augos fotosintēzes laikā atveras atvārsnītes, ļaujot ūdenim iztvaikot. Augstā temperatūrā ūdens molekulas ātrāk pārvietojas un iztvaiko.
- Vējš izkliedē ūdens tvaikus ap lapām, samazinot mitruma koncentrāciju un veicinot ātrāku iztvaikošanu.
- Ja gaiss ir jau piesātināts ar ūdens tvaiku (zem maisiņa), tad ūdens iztvaikošana tiek samazināta, jo izkliede nenotiek tik efektīvi.
- Eļļa novērš ūdens iztvaikošanu no vārglāzes virsmas, nodrošinot, ka ūdens zudumi rodas tikai transpirācijas procesā.