不贝光质对光合速率彩响的探究.pdf

实践探究本期点评专家张永强高级教师，湖南省十佳科技教师。科普中国2021年十大科普人物奖获得者，全国校园发明创意大赛、湖南省青少年科技创新大赛、湖南省创新编程与智能设计大赛、湖南省科学调查体验活动评审专家组成员。不贝光质对光合速率彩响的探究浙江省宁波市效实中学白杨校区2 5 0 7 班林柏羽许天宁在生物课上，二氧化碳浓度和光强对光合速率的影响实验点燃了我们的兴趣，我们决定进一步探究其他因素对光合速率的影响。通过课外阅读，我们大概了解了光质对光合速率的影响，于是选择探究光质和光合速率的关系。一、实验思路实验自变量为光的波长，因变量为光合速率，选择相同时间内叶圆片上浮的数量为因变量的检测指标。在手电筒上加装不同颜色的滤镜，白光透过不同颜色的滤镜可获得不同颜色的光，即不同光质。为探究不同光质对植物光合速率的影响，我们采用对照实验。控制实验用NaHCO，溶液浓度、环境温度、相同菠菜品种，调节光源与叶圆片之间的距离，使光照度均为1 2 0 Lx，保证无关变量统一。先用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶圆片沉在水底。不同光质的照射引起叶圆片释放氧气量的不同，通过观察叶圆片上浮速度的快慢，判断不同光质对光合作用速率的影响。二、材料和用具新鲜的菠菜叶，质量分数为2%的242023年8 月发明与创新高中生实践探究NaHCO溶液，清水。从学校实验室借得直径为0.5 cm的打孔器、2 0 mL注射器、铁架台，自备两台手机，准备相同型号的聚光手电筒3 支，一次性纸杯若干，红黄蓝三种彩色滤镜，以及刻度尺、量筒、电子秤、玻璃棒、手电筒固定夹等。三、探究过程（一）用打孔器制取足量叶圆片，每组2 0 片，共6 组。另多取2 0 片备用。（二）配置质量分数为2%的NaHCO:溶液。（三）使用真空渗入法处理叶圆片，使叶圆片均下沉。处理完后放在暗处备用。（四）在每支手电筒上分别装上红色、黄色、蓝色、绿色（蓝黄叠加）、紫色（红蓝叠加）滤镜，第6 组不装，作为对照组。用支架固定手电筒，利用App测光照度，调整支架与烧杯的间距，使光线对纸杯底光照度均为120 Lx。实验结果表明，在不同光质下，124007440241239824#小铺：1 1 6 LUX图1 加装红色滤镜率均值：1 2 0.0 LUX最大值：1 2 4 LUX量小值-1 1 4 LUX图2 加装黄色滤镜平均值：1 2 0.7 LUX量大值：1 2 3 LUX494924小堡：1 1 5 LUX图3 加装蓝色滤镜手约值：1 1 9.8 LUX最大情：1 2 3 LUX最小量:1 1 4 LUX图4 加装绿色（黄+蓝）滤镜平均罐：1 1 9.7 LUX豫大值：1 2 4 LLX2023年8 月125发明与创新高中生实践探究126126100100502525绿小编：1 1 2 LUX图5左为加装紫色（红+蓝）滤镜，右为不装滤镜对照组支架与纸杯底的间距为白光56cm、黄光4 0.5 cm、蓝光25 cm、绿光2 2 cm、红光19cm、紫光1 5 cm时，底部的光照度为1 2 0 Lx。（五）往每个纸杯中注入4 0 mL质量分数为2%的NaHCO,溶液。（六）往各个纸杯中各放入2 0 片叶圆片，开始计时。（七）记录5 min、1 0 m i n和1 5 min时各组浮起的叶圆片的数量。（八）分析数据。四、结果及分析通过滤镜和测光App对不同色光进行测试和控制，用真空渗入法检测菠菜叶圆片在不同色光下的上浮情况。262023年8 月发明与创新高中生平均值：1 2 0.1 LUX联大值：1 2 6 LLX数据记录组加装滤镜情况别5min1红2黄3蓝4绿（黄+蓝）5紫（红+蓝）6不装2019叶圆片上浮片数/片181614121086420图6 一定时间不同波长下叶圆片上浮的数量（截图）最小铺：1 1 1 LLX表1 光质对叶圆片光合速率影响的实验不同时间浮起的叶圆片数/片10 min15 min1016510813377914181816161010红光黄光平均值：1 1 9.9 LUX5min最大值：1 2 6 LUX12绿光第1 0 min1916181215201513蓝光15min紫光光质实践探究光合作用相对强度400一图7 光质对植物光合作用的促进速率示意图从结果可以看出，菠菜叶圆片的光。自然光包含波长为3 8 0 nm750nm光合作用强弱与光质有关：在光照度的光，因此在光照度相等的情况下，相等的情况下，自然光的光合速率大自然光的光合速率优于单色光；单于单色光；单色光中，红光下的光合色光中，红光、蓝光和紫光下的光速率相对最高，其次是蓝光、紫光、合速率较高，而绿光最弱。这也可黄光，绿光最弱。以解释，夜间城市绿地用绿灯照射，叶绿体中的光合色素有叶绿素和既可最小限度影响植物的生理（如光类胡萝卜素两大类，叶绿素分为叶绿合作用），又能呈现绿意，美化环境。素a和叶绿素b，类胡萝卜素中最多的是胡萝卜素和叶黄素。正常叶片中叶绿素的含量是类胡萝卜素的3 倍，叶绿素a的含量又是叶100绿素b的3 倍，叶黄素的含量是胡萝卜素的2倍。科学实验证明，叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱如图8。可见，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，两者几乎都不吸收绿500500400图8 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱（来自2 0 1 9版人教版生物学教材必修1，9 9 页）2023年8 月127发明与创新高中生600五、活动体会本次实验是在参加校本课程“生类胡萝卜素叶绿素b叶绿素a450500550600波长/nm700波长nm650700实践探究物学拓展实验”的基础上，我们第一次完整地进行的一次课外生物探究活动。从实验方案的设计、操作到数据收集分析，我们每一步都在摸索中改进，在实践中完善。图9 林柏羽正在进行实验首先，通过实验，我们对科学探究的准确性和严谨性有了更进一步的认识。其次，我们对探索精神有了更深刻的体会。为满足反复实验的需求，我们制取的叶圆片加起来不少于六百片。虽然我们的设备并不是很专业，但我们尽可能地用现阶段可获取的设备完成了这次实验，并获得了满意的结果。再次，我们在实践中感受到了合作的力量。我们共同完成了实验的初步设计，并在校内进行了初次尝试，但并未成功。之后，受疫情影响，我们的合作由线下转为线上。在网课之余，我们通过几次线上讨论，不断完善细节，制订实验最终方案，并由一人负责具体的实验操作，获取了有效实验数据。最后，感谢生物实验室的俞佳老师为我们提供实验器材，给了我们自由探索的空间，也感谢相互帮助、志同道合的伙伴们，为科学探索提供了最坚定的支持。（指导老师：邵江樵）专家点评小作者们通过滤镜和测光App对不同色光光照度进行测试和控制，应用真空渗入法检测菠菜叶圆片在不同色光下的上浮情况，证明绿色植物光合速率与光质有关。作品素材源于教材实验“光照强度对光合作用的影响”，小作者们在中学生物学教材实验的基础上进行拓展，探讨了不同光质对光合作用的影响，选题可操作性强，具有创新性。建议补充必要的文献资料，使文章更完整。（栏目编辑秦银银）282023年8 月发明与创新高中生