Фотосинтез: вплив різних параметрів

Зелена рослина вбирає з ґрунту воду й поживні речовини, а з повітря - карбон діоксид. За допомогою сонячного світла відбувається фотосинтез, під час якого рослина асимілює з увібраних речовин нові власні речовини - вуглеводи, білки та жири. При цьому як побічний продукт утворюється кисень, який виділяється в атмосферу. Цей світлозалежний процес називають фотосинтезом. Вимірювати асиміляційну здатність зелених рослин можна різними способами:

• визначенням утворення асимілятів
• вимірюванням споживання карбон діоксиду
• визначенням кількості виділеного кисню

Спостереження за утворенням кисню - особливо придатний метод, щоб безпосередньо стежити за асиміляцією. Кисень рослина виділяє під час асиміляції як відхідний продукт.

Якщо цей кисень уловити й виявити, доведено, що асиміляція відбувається. У наземних рослин це не так просто зробити, натомість у водяних рослин в акваріумі спостерігають виділення дрібних бульбашок газу, які можна вловити.

Схему установки в цьому досліді побудовано так, щоб асиміляційну діяльність водяних рослин можна було довести на уроці, а саме вимірюванням об'єму утвореного кисню. Для цього потрібна градуйована пробірка, щоб уловити кисень.

Ця схема установки дає змогу кількісно визначити параметри, які впливають на асиміляційну діяльність рослини.

Попередні знання

Учениці та учні мають бути обізнані з основами фотосинтезу й з тим, що здатність до фотосинтезу, а отже й до асиміляції, залежить від різних чинників. Крім того, вони мають знати, що під час фотосинтезу утворюється кисень (хімічне рівняння реакції фотосинтезу) і що фотосинтез - світлозалежний процес.

Принцип

Учениці та учні досліджують вплив інтенсивності світла, довжини хвилі світла, концентрації CO2 в довкіллі, температури довкілля та густоти заростей на утворення кисню водяною рослиною.

Навчальна мета

Учениці та учні мають з'ясувати, наскільки великий вплив різних параметрів росту на продуктивність фотосинтезу. Крім того, вони мають довести, що вимірювана величина - це саме кисень.

Завдання

Учениці та учні мають виконати однією й тією самою установкою кілька часткових дослідів, які відрізняються між собою лише зміною параметрів росту рослини. За обмеженого часу можна пропустити частину дослідів або розподілити їх між різними групами учнів.

Вказівки щодо придбання матеріалу та найкращих умов для досліду

Використовують водяні рослини, найпростіше - свіжу елодею (Elodea canadensis). Її можна придбати всюди, де є товари для акваріумів (зоомагазини).

Якщо результати мають бути порівнянними й відтворюваними, особливо важливо, щоб використані відрізки пагонів були якомога однакового розміру.

Посудина для вловлювання кисню з градуюванням

Довідкові відомості про методику

Кисень, вироблений під час фотосинтезу, дифундує крізь паренхімну тканину та захисну кутикулу водяної рослини в навколишнє водне середовище. Цей процес можна візуально простежити за підніманням крихітних бульбашок газу у воді. Цікаво, що у водяних рослин із пошкодженнями, особливо в ділянці стебла, спостерігається помітно інтенсивніше виділення кисню.

Це явище цілеспрямовано використано в наступних дослідах: завдяки застосуванню невеликих сегментів пагона виділення газу можна точно виміряти та проаналізувати. Цей метод дає змогу кількісно оцінити вироблення кисню рослинами за контрольованих умов і в такий спосіб цінно зазирнути в процес водної фотосинтези.

Навчальне завдання з фотосинтезу Інституту розвитку якості в освіті (IQB)

• Це навчальне завдання IQB послуговується поданою тут схемою установки.
• Цим навчальним завданням досліджують швидкість фотосинтезу залежно від кольору світла.
• Пряме посилання на документ:

Відомості про вплив кольору світла (довжини хвилі світла) на фотосинтез

Фотосинтез рослин рухає насамперед видиме світло (довжини хвиль від 400 до 700 нм), яке поглинають молекули пігментів (головно хлорофіл a і b, а також каротиноїди). Рослини здаються зеленими через хлорофіл, якого так багато, що цілі регіони Землі здаються зеленими з космосу. Спектр поглинання хлорофілу a і b хлоропластів та каротиноїдів, а також спектр дії фотосинтезу хлоропласта показано на рисунку праворуч. Джерело:

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Зелена рослина вбирає з ґрунту воду й поживні речовини, а з повітря - карбон діоксид. При опроміненні світлом відбувається фотосинтез, під час якого рослина асимілює з увібраних речовин нові власні речовини - вуглеводи, білки та жири. При цьому як побічний продукт утворюється кисень, який виділяється в атмосферу. Вимірювати асиміляційну здатність зелених рослин можна різними способами:

• визначенням кількості виділеного кисню, як практикують у цій серії дослідів
• крім того, можливо: (1) визначенням утворення асимілятів і (2)вимірюванням споживання карбон діоксиду

A. Кількісне вимірювання утворення кисню водяною рослиною залежно від

1. концентрації CO2 у воді
2. інтенсивності світла
3. кольору (довжини хвилі) світла: червоне світло, жовте світло, зелене світло, синє світло
4. температури води
5. кількості рослинної маси на одиницю об'єму

B. Якісне виявлення утвореного кисню пробою тліючою скіпкою

Схема установки з лампою для фотосинтезу та червоним кольоровим фільтром

Матеріал для досліду з набором кольорових фільтрів

1. Фотосинтетична активність (утворення кисню) водяної рослини залежно від концентрації CO2 у воді

1. Водопровідна вода
2. Прокип'ячена водопровідна вода
3. Газована мінеральна вода (90 мл на 900 мл водопровідної води)
4. Водопровідна вода з 5 г натрій гідрогенкарбонату

Зверни увагу: 4 види води мають мати однакову температуру, найпростіше - кімнатну. У разі мінеральної води в посудину для вловлювання не має потрапити карбон діоксид.

2. Фотосинтетична активність (утворення кисню) водяної рослини залежно від інтенсивності світла

1. із прозорою пластиною з оргскла
2. з одним сірим фільтром
3. із двома сірими фільтрами

Зверни увагу: кольорові фільтри приставляють до мензурки. Лампу при цьому треба розмістити так, щоб у мензурку могло потрапляти лише відфільтроване випромінювання.

Для пришвидшення утворення кисню вода має містити 5 г натрій гідрогенкарбонату.

3. Фотосинтетична активність (утворення кисню) водяної рослини залежно від довжини хвилі світла

1. із червоним кольоровим фільтром
2. із жовтим кольоровим фільтром
3. із синім кольоровим фільтром
4. із зеленим кольоровим фільтром

Зверни увагу: кольорові фільтри приставляють до мензурки якомога вертикальніше. Лампу при цьому треба розмістити так, щоб у мензурку могло потрапляти лише відфільтроване випромінювання. Використовувати 5 г натрій гідрогенкарбонату!

4. Фотосинтетична активність (утворення кисню) водяної рослини залежно від температури води

1. 18 °C, тобто кімнатна температура
2. 25 °C
3. 30 °C
4. 35 °C

Зверни увагу: використовувати 5 г натрій гідрогенкарбонату!

5. Фотосинтетична активність (утворення кисню) водяної рослини залежно від кількості рослинної маси під лійкою

1. 14 відрізків пагона
2. 16 відрізків пагона
3. 18 відрізків пагона
4. 20 відрізків пагона
5. 22 відрізки пагона

Зверни увагу: використовувати 5 г натрій гідрогенкарбонату!