№3 зертханалық жұмыс. «Шектеуші факторлардың фотосинтез қарқындылығына әсері».

Мақсаты: Шектеуші факторлардың фотосинтездің қарқындылығына әсерін зерттеу.

  Мектеп зертханасында СО2 мөлшерінің концентрациясының өзгеруін пайыздың ондаған және жүздеген үлесін бір мезгілде дәл анықтау әрі бағалау, жапырақта түзілген крахмал мөлшеріндегі айырмашылықты тіркеу қиын болғандықтан, бұл зертханалық жұмысты шынайы эксперимент ретінде емес, осыған ұқсас зерттеулер нәтижелерін бағалау бойынша «модельдеу-сабағы» түрінде өткізуді ұсынамыз. Ондай жұмыстарды әртүрлі уақытта түрлі биохимик-ғалымдар, өсімдік физиологтары мен агротехниктер жүргізген. Зертханалық жұмыс мақсатын жүзеге асыру үшін мынадай тапсырмаларды ұсынамыз. (Бұл тапсырмаларды оқушылардың барлығына орындау міндетті емес. Тапсырмалар шығармашылық мақсатта берілді).

  1-график

  2-график

  1-тапсырма. 1-графикте бейнеленген тәуелділікті бағалаңдар. Берілген сұрақтарға жауап беріп, қорытынды жасаңдар.
  1. Эксперимент басында жарықтану қарқындылығы қандай болды?
  2. Зерттеу барысында фотосинтез қарқындылығы қалай өзгереді?
  3. Бұл график фотосинтез тиімділігінің жарықтану тиімділігіне сызықтық тәуелділігін көрсете ме?
  4. Осы график жарықтану қарқындылығынан басқа факторлардың фотосинтез жылдамдығына әсерін бейнелей ме?
  5. Эксперимент соңында жарықтану қарқындылығы люкспен қандай болады?
  6. 5-сұраққа әртүрлі жауап болғанда график қалай өзгереді?
  2-тапсырма. 2-графикте бейнеленген тәуелділікті бағалаңдар. Берілген сұрақтарға жауап беріп, қорытынды жасаңдар.
  1. Графикте қандай шектеуші фактор(лар) бейнеленген?
  2. Графиктің қайсысында (1, 2 немесе 3) температура шектеуші фактор болып табылады?
  3. Фотосинтез үдерісі үшін қандай температура (график бойынша) оңтайлы болып табылады?
  4. Графиктегі оңтайлы температура теориялық күтілетін температураға сәйкес келе ме (параграф мәтінінде сипатталған)?
  5. Графиктің қайсысында (1, 2 немесе 3) СО2 мөлшері шектеуші фактор болып табылады?
  6. 3-графикте қандай фактор шектеуші болып табылатынын анық дәлелдеуге бола ма? Бұл сұраққа бір мәнді жауап беру үшін эксперимент жағдайын қалай өзгерту керек?

  3-график

  3-тапсырма. 3-графикте өсімдіктің екі түрі – жарықсүйгіш бамбук пен көлеңкеге төзімді інжугүлдің фотосинтез жылдамдығының жарықтану қарқындылығына тәуелділігінің қисық сызығы бейнеленген. Бар мәліметтер негізінде графикте бейнеленген тәуелділікті бағалаңдар. Берілген сұрақтарға жауап беріп, қорытынды жасаңдар.
  1. 1 және 2 қисық сызығы қандай өсімдікке сәйкес келеді?
  2. Қандай жарықтану кезінде фотосинтез мүлде жүрмейді?
  3. а нүктесі нені білдіреді?
  4. б нүктесі нені білдіреді?
  5. Інжугүл үшін оңтайлы жарықтандыру қандай?
  6. Бамбук үшін оңтайлы жарықтандыру қандай?
  4-тапсырма. Кестеде өсімдіктің екі түрі: кәдімгі шырша, жаздық бидай немесе қант қамысы үшін фотосинтез жылдамдығының температураға тәуелділігінің мәліметтері берілген (басқа да тең жағдайлар кезінде).

  Берілген мәліметтер бойынша график сызып, мынадай сұрақтарға жауап беріңдер:
  1. Бұл түрлер қандай экологиялық топқа (суыққа төзімді, жылусүйгіш) жатады? Бұл олардың таралу аймағымен қалай байланысты?
  2. Қай түрде фотосинтездің максимал өнімділігі, ал қайсысында ең аз өнімділік байқалады?
  3. Әр түр үшін оңтайлы температура қандай?
  4. Шырша қандай температурада фотосинтездеуге қабілетті? Ал қант қамысына фотосинтезге қандай температура қажет?
  5. Егер сендердің мақсаттарың барлық түрді бір жылыжайда өсіру болса, қандай температураны сақтайтын едіңдер? Барлық үш түр үшін қандай температура едәуір оңтайлы?

  *** Алдыңғы тапсырмаларды табысты орындаған оқушыларға шығармашылық мақсатта берілген тапсырма. Берілген мәтінді бағалаңдар. Мәтінді оқып, сұрақтарға жауап беріңдер.

  «Жапырақтың жарықтану қарқындылығын өзгертіп көрейік. Жарық өте нашар болғанда, түзілген крахмал мөлшері бойынша айтуға болатын фотосинтез өнімділігі тұтастай жарықтануға тәуелді болады да, сонымен бірге өседі. Бірақ белгілі бір шекке дейін өседі.
  Бұл эксперименттік фактіні қалай түсіндіруге болады? Жапырақта фотосинтез үдерісі кем дегенде екі сатыға ыдырайды: жарық сапасы, мөлшерімен анықталатын жарық реакциясы бар және қараңғы реакциясы, жарыққа тәуелсіз, тіпті қараңғыда да жүреді.
  Блэкман бұл үдерістердің биохимиясын білмей, өсімдікке жарық түсуі мен ауа температурасын өзгертіп, осындай қорытындыға келді. Ол екі үдеріс жүретінін анықтады: олардың біреуі едәуір жарықтану дәрежесіне тәуелді, бірақ температураға тәуелсіз, ал екіншісі жарық деңгейіне тәуелсіз температурамен анықталады. Екі үдерісті кейде «жарық» және «қараңғы» реакциясы деп атайды. «Қараңғы» фаза реакциясы жарық жоқ кезде де жүргенімен, оған «жарық» фаза өнімдері қажет.
  Сонымен, фотосинтезде: жарқыраған жарық миллиондаған фотон әкеледі, бірақ өсімдікте қараңғыда жүретін қандай да бір қараңғы (оларды бұрын «блэкмандық» деп атаған) реакциялар бар, оларға жарық еш әсер етпейді.
  Сонымен қатар жарық және температурадан басқа, ауадағы көмірқышқыл газының концентрациясы болады…
  Қайсысы жақсы? Жарқыраған күн шуағы немесе әрбір бірнеше секунд сайын аспанды жарық ететін сәулесі бар (фантастикалық) қараңғы түн жақсы ма?
  Күн-прожектор немесе күн-шамшырақ?
  Ақылға қонбайтын сұрақ болғанымен, осы сұраққа 1932 жылы америкалық биохимиктер – Р. Эмерсон мен В. Арнольд жауап іздеді.
  Зерттеушілер өсімдік жасушаларын жарықтың қысқа сәулесімен, импульспен жарықтандырды да, кейін қараңғы кезеңмен алмастырды.
  Қараңғы кезеңі жарық кезеңінен бірнеше есе ұзақ болуы тиіс екені анықталды. Оған өсімдік өнімділігінің көрсеткіштері бойынша көз жеткізілді.
  Эмерсон мен Арнольд өз мәліметтерін былай түсіндірді: жарқ еткен жарық кезінде өсімдік энергияны қорға жинайды. Ол өсімдікте көмірқышқыл газының фиксациясына байланысты, қараңғы үдерістің сәтті жүруі үшін қажет болса керек. Көмірқышқыл газының фиксация үдерісі жарық кезеңге қарағанда баяу жүреді, ол аяқталғанша өсімдікке жарық энергиясының жаңа үлесін енгізудің еш пайдасы жоқ.
  Бұл бұрынғы ғылыми ізденістер қазіргі кезде күтпеген жерден жалғасын тапты.
  Өсімдіктер – қорек көзі. Иә, олар өте талғампаз: кез келген жағдайда жақсы өнім бермейді, күтім талап етеді. Егер біз өсімдіктің өнімділігіне аса қызығушылық тынытатын болсақ, онда оларды баптап күту қажет.
  Оларға шамшырақ (маяк) күн қажет болса, оны жасау керек. Ленинград ауылшаруашылығы институтында (қазіргі Санкт-Петербург мемлекеттік ауылшаруашылығы университеті) жұмыс істейтін биологтар осындай шешім қабылдады.
  Жыпылықтайтын Күн керек пе? Мінеки!
  Институтта арнайы жылыжай жасалған. Ол жерде қас қағым «күндерді» ұзақ «түндер» (бірнеше секунд) алмастырды.
  Шамшырақ оты сияқты жылыжайдың барлық жасанды жарығы тындырымды автоматика командасы бойынша ұйымдасып жұмыс жасайды.
  Ленинградтықтардың тәжірибесін Мурманск, Гомель және басқа қала көгөніс өсірушілері қолға алды. Нәтижесінде өнім артты, ал электр энергиясының шығыны күрт қысқарды. Алдындары жылыжайда қияр мен қызанақты өсіру кезінде шығынның ең көп бөлігін электр энергиясының төлемі құрайтын еді.
  (Ленинградтық ғалымдар жарықты реттеген кезде жылыжайда электр энергиясына жұмсалатын шығынды 400 еседей қысқартуға болатынын айтты.)
  Жарық және қараңғы – бұл жерде бір құпия бар. Зерттеушілерге әлі талай ізденуге тура келеді.
  Мысалы, «өнімді жылды» алайық. Бұл жерде: ылғал, жылу, күннің мол түсуі негізгі себеп емес.
  Сөйтсе өсімдіктердің ашытқыда өсетіндей күндері болады екен. Бұл ленинградтық ғалымдар анықтағандай, егер Күнді біресе ашып, біресе жауып, тізбектелген бұлттар өтсе, болады екен…
  Осылай жылыжайда өсімдіктерге айтқысыз жайлылықты дәмелендірген тағы бір нұсқа пайда болды. Енді шыны шатыр астында ғалымдар тұрақты жоғары емес жарық аясын (фон) сақтады (бұлтты күндерге ұқсайтын). Бірақ арасында күшті жарық жарқыл соққысын беріп отырды (бұлттар арасынан шыққан Күн). Бұл өсімдік физиологтарының еңбегі өсімдіктер үшін шынымен таңғажайып болды!»
  1. Берілген мәтіннен қандай қорытындыға келдіңдер?
  2. Қазақстан жағдайында жылыжайларды қандай жарықтандыру әдісін ұсынар едіңдер?
  3. Еліміздің оңтүстігі мен солтүстігінде өсетін өсімдіктерге түрлі жарық беру тәртібін ұсынуға бола ма?
  4. Қандай жарық беру тәртібі едәуір пайдалы болады деп ойлайсыңдар?

×
×

Корзина