この実験について
これは、古典的な水草の実験です。ランプを近づけたり、炭酸水素ナトリウムを加えたり、水を温めたりして、植物が放出する酸素の気泡を数えます。グラフには、速度が上昇した後に頭打ちになる様子が示されるため、生徒はその時点での制限要因を見つけ、ほかの要因をさらに増やしても変化がない理由を確認できます。
学習目標
- 酸素の気泡を数えて光合成の速度を測定する
- 光の強さ、二酸化炭素、温度が速度に与える影響を説明する
- 速度グラフの形から制限要因を特定する
- 高温で速度が低下する理由を説明する
使い方
- 1ランプを20 cmの位置に置き、［数える］を押して1分間測定します。気泡の数を記録します。
- 2ランプを10、30、40、60 cmの位置に動かし、そのつど同じように気泡を数えます。
- 3CO₂濃度を上げて、光の条件を変えながら測定を繰り返します。グラフの頭打ちの位置が上がる様子を確認しましょう。
- 4グラフを温度に切り替えて最適温度を見つけ、40 °Cを超えるとどうなるか確認しましょう。
モデル
前提条件
- これは定性的な教育用モデルです。数値は傾向を示すもので、特定の植物から得られた値ではありません。
- 各気泡は同じ体積の酸素を含むものとします。
- ランプは水を加熱しません。実際の実験では、これを防ぐために遮熱板を使います。
授業で試してみましょう
- Q1ランプを10 cmから20 cmに動かすと、なぜ光の量は4分の1になるのでしょうか？
- Q2光が非常に強くなると、速度はそれ以上上がらなくなります。今度はどの要因が制限要因になっているのでしょうか？
- Q3植物はまだ生きているのに、ランプが遠くなると気泡が出なくなるのはなぜでしょうか？
- Q4約40 °Cを超えると、なぜ速度が急激に低下するのでしょうか？
よくある質問
制限要因とは何ですか？
最も不足している要因のことです。その要因を増やすと速度は上がりますが、制限要因が変わるまでは、ほかの要因を増やしても効果はありません。
なぜ水に炭酸水素ナトリウムを加えるのですか？
炭酸水素ナトリウムは溶けて二酸化炭素を放出するため、植物が利用できるCO₂の量を調節できます。
気泡は純粋な酸素ですか？
ほとんどはそうですが、水には窒素や二酸化炭素も少し溶け込んでいます。気泡の数を数えるのは、速度を手早く比較する方法であり、正確な測定ではありません。