Преодоление погрешностей, вызванных спецификой живых систем как объекта измерения.

Живые объекты в качестве объекта измерения достаточно неудобны в первую очередь в силу своей нестабильности. Исследования в области классической физиологии растений как правило сопряжены с работой со следующими объектами: интактные растения, отдельные части растений, образцы живых, фиксированных и омертвевших тканей, различные вытяжки, экстракты, суспензии, водные растворы минеральных солей, образцы почвы и т.д.

Удобным примером ситуации, когда именно объект исследования может быть причиной большого количества ошибок, может служить классический эксперимент в области минерального питания с использованием водной культуры. Суть эксперимента проста: некая культура (объект исследования) выращивается в индивидуальных сосудах при стандартных условиях на водной питательной среде (например - Хогланда- Арнона) с различными вариантами опыта и ежедневной сменой растворов. В ходе эксперимента ежесуточно отслеживаются ростовые, морфометрические и весовые показатели у индивидуальных растений, потребление ими элементов минерального питания (общее и по отдельности). По окончании эксперимента при фиксации объектов определяется содержание хлорофилла в надземных частях при помощи одного из фотометрических методов определения концентрации: спектрофотометрии или фотоэлектроколориметрии.

Возможные ошибки, связанные с объектом исследования таковы:

Во-первых, при длительном нахождении в полузатопленном состоянии, что собственно и имеет место при продолжительном (1-2 недели) эксперименте, в находящихся в постоянном контакте с раствором органах постепенно развиваются патологические процессы: гипоксия тканей и последующее снижение активности их работы, далее- различные виды брожения и гнилостные процессы. Все это отрицательно сказывается на ростовых процессах в растении и в целом – на его развитии. Скорость развития этих патологических процессов у разных культур различна: бобовые культуры отличаются недостаточной устойчивостью к гнилостным процессам, в отличие, например, от злаков.

Поэтому при проведении длительных исследований на водной культуре возникает необходимость в обеспечении достаточной оксигенации расположенных под водой частей растения. Для этой цели, в частности может быть использованы воздушные компрессоры, используемые при обустройстве аквариумов.

Во-вторых, осуществляя процесс транспирации, растение постоянно испаряет воду со своей листовой поверхности. Следовательно, растение, изъятое из индивидуального сосуда для взвешивания, представляет собой объект с постоянно снижающейся массой. У ювенильных растений такая потеря может ежеминутно составлять до 5 % от общей массы, что неизбежно сказывается на точности весовых измерений.

Возможное связанное с этим негативное влияние транспирации на точность измерений может быть преодолено путем стандартизации времени, отведенного для взвешивания каждого индивидуального образца, то есть временного интервала от момента изъятия растения из сосуда до момента получения численного значения его массы. Причем на начальных этапах эксперимента такой стандартный временной промежуток должен быть заведомо меньше, чем на последующих, что объясняется увеличением массы растения по мере проведение эксперимента.

В-третьих, при продолжительном изучении динамики транспирации весовым методом все большую роль начинает играть следующее обстоятельство: транспирация с одной стороны и суточный прирост биомассы объекта с другой стороны, действуют на итоговую массу объекта как разнонаправленные процессы.

Специальная компенсаторная методика, позволяющая избежать связанных с этим погрешностей и дающая возможность длительного исследования как ростовых процессов так и водного режима растения, изложена в разделе 2.4.2.

В-четвертых, объектом измерения при проведении такого рода экспериментов являются не только исследуемые растения, но и используемые питательные смеси. Для снижения влияния ошибок, вызванных многократным и недостаточно точным взятием навесок, рекомендуется единовременное приготовление количества растворов, достаточного для проведения всей серии экспериментов.

Общая концентрация элементов минерального питания в водных культурах обычно имеет порядок 100 ^-2 – 10 ^-4 М/л, в зависимости от варианта эксперимента. Растворы такой концентрации при длительном нахождении в естественных условиях как правило нестабильны - их концентрация и химический состав ощутимо изменяются уже за сутки либо в результате испарения, либо вследствие заселения различной микрофлорой и попадания углекислоты из окружающего воздуха. Поэтому для длительного хранения в ходе эксперимента используются маточные растворы – растворы, концентрация которых выше необходимой для работы в 100 раз, а рабочие растворы приготавливаются из маточных постепенно по мере надобности. Маточные растворы должны храниться в темном месте в тщательно закрытой стеклянной таре. При этом герметичная укупорка тары препятствует испарению растворов, попаданию в них углекислоты из воздуха, а темнота и высокая концентрация осмотиков – развитию попавших в раствор микроорганизмов.