What is a potometer and how do you assemble one for measuring transpiration?

A potometer is a device used to measure water loss from leaves. Assemble it by attaching rubber tubing to a 5 mL calibrated pipette, submerging the device in water to fill it completely without bubbles, then capping the tube with a pipette bulb. Secure the potometer with clamps on a stand, keeping the capped end 1-3 inches below the bulb, and adjust the water level to zero using a transfer pipette before inserting a leaf.

How do you calculate transpiration rate from potometer measurements?

Divide the total water loss measured in milliliters by the time the experiment ran in minutes to get the rate of water loss. Then divide this value by the leaf surface area in square meters. This calculation yields transpiration rate in standardized units, allowing comparison across different leaf species and environmental conditions.

Why is it important to measure stomata density when studying transpiration?

Stomata are the primary sites of water loss in leaves. By counting stomata per unit area using microscope impressions made with nail polish, you can determine if a correlation exists between stomatal density and transpiration rate. This reveals whether plants adapted to drier environments have fewer stomata, a key adaptation for reducing water loss.

What method is used to determine leaf surface area in this experiment?

Trace each leaf outline on paper and cut it out. Weigh the tracing, then weigh a reference 4x4 centimeter paper square of the same type. Divide the tracing weight by the reference weight per square centimeter to calculate total leaf area. Convert the result from square centimeters to square meters for standardized transpiration rate calculations.

How do you prepare leaf samples to observe stomata under a microscope?

Paint the underside of each leaf with clear nail polish, covering at least one square centimeter, since most stomata are located on the leaf bottom. Once dry, press cellophane tape onto the painted area and peel it off to remove the polish impression. Mount the tape on a microscope slide and observe under low magnification first to locate stomata, then switch to higher magnification for counting.

What hypothesis would you test about transpiration rates in plants from different environments?

The experimental hypothesis is that leaves from plants adapted to hotter or arid environments will have lower transpiration rates than those from humid or wet regions. The null hypothesis states that different plant species will not differ in transpiration rates. Data analysis should reveal whether environmental adaptation correlates with both transpiration rate and stomatal density.

How does measuring water loss relate to understanding plant cellular processes?

Transpiration is a key plant process involving water movement through tissues and evaporation from leaves. Understanding this process connects to broader cellular metabolism. While transpiration itself is a physical process, it relates to cellular respiration and photosynthesis, as water availability affects metabolic rates and energy production in plant cells.

Transpiration

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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Les plantes se trouvent dans presque tous les écosystèmes du monde, des déserts aux forêts tempérées, en passant par le fond de la mer. En conséquence de la sélection naturelle, les plantes ont développé une étonnante diversité d’adaptations pour faire face à différents défis environnementaux. L’un des principaux défis auxquels les plantes sont confrontées est de maintenir une bonne hydratation. L’eau est une ressource essentielle dont ils dépendent pour la photosynthèse, le soutien structurel et le transport des nutriments et d’autres molécules importantes. L’une des façons dont les plantes peuvent contrôler leur équilibre hydrique est de réguler un processus connu sous le nom de transpiration, qui est essentiellement l’évaporation de l’eau des parties aériennes d’une plante. Cette perte d’eau se produit principalement à partir des pores des feuilles appelés stomates. Mais comment l’eau arrive-t-elle ici ?

Pour répondre à cette question, regardons de plus près sous terre. Ici, l’eau pénètre dans les racines des plantes par osmose, puis remonte jusqu’aux feuilles à travers un tissu vasculaire appelé xylème. Ce canal d’eau est connu sous le nom de courant de transpiration. Parce que les molécules d’eau se collent les unes aux autres et aux parois du xylème, lorsqu’elle s’évapore des stomates, l’eau du bas du flux de transpiration est tirée vers le haut pour prendre sa place... ce qui entraîne un écoulement ascendant des racines. Examinons maintenant de plus près une stomie. Chaque pore stomatique est bordé de deux cellules de garde qui peuvent s’étendre pour ouvrir le pore et se contracter pour le fermer. Les plantes ouvrent leurs stomates pour absorber le dioxyde de carbone nécessaire à la photosynthèse et libérer de l’oxygène gazeux. La perte d’eau par transpiration est un effet secondaire inévitable de ce processus.

Ce compromis présente un défi particulier pour les plantes vivant dans des environnements arides et elles ont donc développé des stratégies pour réduire autant que possible leurs pertes d’eau. Une façon de le faire est de faire pousser des feuilles avec de petites surfaces, présentant une petite zone sur laquelle la transpiration peut se produire. C’est pourquoi les feuilles des plantes du désert telles que la créosote sont relativement petites. Mais pour aller plus loin, les plantes des environnements arides ont également moins de stomates par unité de surface sur leurs feuilles, ce qui leur permet de minimiser la perte d’eau par transpiration.

En revanche, les plantes qui habitent des environnements où l’eau est abondante, comme les forêts tropicales, peuvent se permettre de perdre beaucoup d’eau par transpiration. Des plantes comme ce taro, par exemple, développent souvent des feuilles de grandes surfaces qui augmentent leur capacité à intercepter la lumière pour alimenter la photosynthèse. Ces plantes ont également une forte densité de stomates par rapport aux plantes des habitats arides, ce qui leur permet de maintenir des taux élevés de photosynthèse et de soutenir de grandes feuilles et tiges.

Dans cet atelier, vous mesurerez les taux de transpiration et examinerez la fréquence des stomates foliaires chez diverses espèces de plantes afin de révéler comment les plantes de différents habitats résolvent le problème de la régulation de la transpiration.

Print Procedure Steps

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Comparaison des taux de transpiration des feuilles
- Pour commencer l’expérience de mesure des taux de transpiration des feuilles de différentes espèces végétales, vous allez d’abord créer un outil appelé potomètre, à l’aide d’un morceau de tube en plastique et d’une pipette calibrée de 5 ml.
- Pour assembler l’appareil, il suffit de fixer le tube en caoutchouc à l’extrémité de la pipette.
- Ensuite, immergez l’appareil dans un seau d’eau et déplacez la pipette sous l’eau pour remplir complètement le tube, en prenant soin de ne pas créer de bulles.
- Ensuite, bouchez l’extrémité ouverte du tube avec une poire de pipette pour garder l’eau à l’intérieur.
- Maintenant, en prenant soin de ne pas renverser d’eau du potomètre, utilisez une pince et tenez-vous debout pour tenir l’extrémité bouchée de la pipette à environ 1 à 3 pouces sous la poire de la pipette.
- Ensuite, utilisez une deuxième pince fixée plus bas sur le même support pour fixer l’extrémité ouverte du tube en caoutchouc.
- Ensuite, utilisez une pipette de transfert ou un compte-gouttes pour prélever l’eau de l’extrémité ouverte du tube jusqu’à ce que le niveau d’eau dans la partie pipette du potomètre repose sur la ligne zéro. HYPOTHÈSES : Dans cette expérience, l’hypothèse expérimentale pourrait être que les feuilles d’espèces végétales plus adaptées aux environnements plus chauds ou arides auront des taux de transpiration plus faibles que celles des régions humides ou humides. L’hypothèse nulle serait que les feuilles des différentes espèces végétales ne différeront pas dans leurs taux de transpiration.
- Pour commencer l’expérience, utilisez soigneusement des ciseaux pour couper l’extrémité du pétiole, ou tige, de la première feuille, puis insérez la feuille dans le tube.
- Ensuite, placez une couche de lubrifiant autour de la zone où la tige de la plante et le tube en caoutchouc se rencontrent pour faire un joint étanche.
- Ensuite, retirez la poire de la pipette et, en prenant soin de ne pas perturber la configuration, laissez l’expérience se dérouler pendant la période d’expérimentation appropriée, généralement de 30 à 60 minutes.
- À la fin du temps imparti, notez le niveau d’eau dans la pipette, en notant de combien le niveau a baissé en millilitres.
- Ensuite, remplissez et remettez le niveau d’eau du potomètre à zéro, puis répétez la procédure pour chacune des feuilles d’essai restantes jusqu’à ce que les taux de transpiration des quatre feuilles aient été mesurés.
- Ensuite, pour déterminer la surface des échantillons de feuilles, posez chaque feuille sur une feuille de papier vierge et tracez soigneusement les contours.
- Ensuite, découpez les contours et notez la masse de chaque traçage.
- Enfin, découpez et pesez un carré de quatre centimètres sur quatre du même type de papier que celui utilisé pour faire les tracés de feuilles. Cela servira de référence avec une surface et un poids connus.
- Ensuite, vous devrez quantifier le nombre de stomates par unité de surface sur chaque feuille. Pour ce faire, préparez d’abord un passe-diapositives en peignant au moins un centimètre carré du dessous de chaque feuille avec du vernis à ongles transparent. IMPORTANT : Assurez-vous de peindre le bas de la feuille, car la majorité des stomates s’y trouvent.
- Lorsque le vernis à ongles est complètement sec, appuyez soigneusement un petit morceau de ruban adhésif en cellophane directement sur chaque patch, puis décollez doucement le ruban pour enlever le vernis peint. REMARQUE : Utilisez un morceau de ruban adhésif plus petit que la lame de microscope.
- Ensuite, placez chaque empreinte et collez-la sur une lame de microscope distincte et propre. HYPOTHÈSES : Dans cet exercice, l’hypothèse alternative pourrait être que les feuilles des plantes adaptées aux environnements plus secs auront moins de stomates par unité de surface que les feuilles des plantes adaptées aux environnements plus humides. L’hypothèse nulle pourrait être que toutes les espèces de plantes auront un nombre égal de stomates par unité de surface.
- Pour observer chaque empreinte au microscope, utilisez d’abord un faible grossissement pour trouver les zones de l’empreinte foliaire qui contiennent des stomates. Ceux-ci apparaîtront sous forme de points ou d’impressions plus foncés.
- Ensuite, passez à un grossissement plus élevé, en gardant la fenêtre de visualisation de l’échantillon centrée sur la zone contenant les stomates.
- Dessinez et étiquetez vos observations, en vous assurant d’étiqueter chaque croquis avec l’espèce de plante.
- Ensuite, comptez et enregistrez le nombre de stomates dans le champ de vision. Vous devez effectuer ce comptage quatre fois au total dans quatre zones différentes de l’empreinte de la feuille, puis déterminer le nombre moyen de stomates par zone comptée sur la feuille.
- Pour calculer le nombre de stomates par mm², placez une règle en plastique transparent sur la platine du microscope sous l’objectif et mesurez le diamètre du champ de vision.
- Vous pouvez ensuite utiliser ce nombre, le diamètre ou D, pour calculer la surface du champ de vision en mm².
Résultats
- Tout d’abord, calcule la surface du carré de papier de 4x4 cm pour obtenir le nombre de centimètres carrés.
- Ensuite, divisez le poids du carré de papier par le nombre de centimètres carrés qu’il couvre pour obtenir le poids de 1 cm² de papier.
- Enfin, pour calculer la surface de chaque feuille, divisez le poids du tracé de la feuille par le poids de 1 cm² de papier. Cela vous donnera une surface foliaire en centimètres carrés.
- Vous devez maintenant convertir ce nombre en mètres carrés, l’unité standard utilisée pour calculer le taux de transpiration.
- Pour calculer le taux de transpiration de chaque feuille, divisez la perte totale d’eau que vous avez mesurée dans le potomètre en mL par le temps pendant lequel l’expérience a été réalisée en minutes.
- Ensuite, divisez ceci par la surface de la feuille en m².
- Réalisez un graphique à barres avec les quatre espèces de feuilles différentes sur l’axe X, et leurs taux de transpiration correspondants sur l’axe Y. Ces tarifs semblent-ils différents ?
- Ensuite, ajoutez un deuxième axe Y à votre graphique et tracez le nombre moyen de stomates par millimètre carré pour chaque feuille observée au microscope. Voyez-vous une corrélation entre le taux de transpiration et le nombre de stomates ? Si c’est le cas, cela semble-t-il avoir une relation avec l’environnement indigène que l’arbre habiterait généralement ?