Forsøk og praktisk arbeid

Passer for

biologi 2

Tidsbruk

120 minutter

Kvantitative målinger av fotosyntese

Kvantitative fotosynteseforsøk er ofte vanskelig å kontrollere og det er vanskelig å få gjort nøyaktige nok målinger. Dette fotosynteseforsøket med grønnalgen Scenedesmus quadricauda støpt inn i kalsiumalginat gir gode kvantitative resultater på en overkommelig måte.

Naturfagsenteret, UiO

Algekulturen oppformeres i løpet av tre uker Algekulturen oppformeres i løpet av tre uker

Forsøket krever litt planlegging og praktisk forarbeide fra læreren. Til gjengjeld får vi et forsøksoppsett som er engasjerende for elevene og som gir pålitelige og gode resultater. Mesteparten av utstyret følger med i et kit som kan kjøpes fra SAPS (Science And Plants in School).

Oppformering av algen (3-4 uker før forsøket)

Bland 1,5 g næringsmedium med 1 L destillert vann i en klar to-liters plastflaske. Du finner saftflasker på butikken som er brukbare. Bland godt. Om ikke alt løses med en gang er ikke det så farlig, alt vil løses etter hvert som algene vokser. Tilsett 30 mL algeløsning som følger med i kittet. Plasser algene foran en lyskilde. Den skal stå på hele tiden. Algekulturen luftes ved hjelp av en luftpumpe. Tett åpningen i flasken med en bomullsdott.

2 dager før forsøket

Algene synker til bunnen når suspensjonen står rolig Algene synker til bunnen når suspensjonen står rolig

Hell 50 mL algekultur over i 15 målesylindere. La målesylinderene stå i ro over natta slik at algene synker ned på bunnen av glasset.

Bland 3 g natriumalginat med 100 mL kaldt destillert vann. Sett blandingen på magnetrører og la det stå med røring over natten.

1 dag før forsøket

Hell ut mesteparten av den klare væsken over algene i målesylinderen, slik at det er omlag 7 mL igjen. Dette helles over på bijot-glassene som følger med i kittet. La disse glassene stå til forsøksdagen.

Mål opp 3 mL natriumalginatløsning i 15 bijot-glass. Merk glassene A for alginat.

Fyll 15 bijot-glass med destillert vann. Merk glassene D for destillert vann.

Lag 0,5 L natriumhydrogenkaronatindikator ved å fortynne 50 mL indikator fra kittet med 450 mL destillert vann.

Lag 500 mL 2 % kalsiumkloridløsning, ved å blande 10 g CaCl₂med 500 mL vann.

Forsøksdagen

Støping av algeballer

Algeballen stivner når de ligger i kalsiumkloridløsning Algeballen stivner når de ligger i kalsiumkloridløsning

Elevene skal støpe sine egne algeballer gruppevis. Bruk en pipette til å ta ut den klare væsken over algene, slik at det er 3 mL igjen i bijot-glasset. Volumet skal være omtrent det samme som volumet i natriumalginatglasset. Hell så algene over i glasset med natriumalginaten. Sett på korken og bland godt.

Fest en plastsprøyte med lang spiss (følger med i kittet) i et stativ. La spissen på spøyten være om lag 15 cm opp fra bordet.

Hell om lag 25 mL CaCl₂-løsning i et lite begerglass. Plasser begerglasset under sprøyten i stativet.

Hell alge-natriumalginatløsningen over i sprøyten. La blandingen dryppe ned i kalsiumklorid-løsningen. Beveg begerglasset forsiktig slik at algeballene ikke blir hengende i hverandre. Det blir 120 - 130 algeballer med jevn størrelse. La algeballene ligge i kalsiumkloridløsningen i 5 minutter.

Vasking av algeballene

Hell algeballene over i en tesil. Skyll dem forsiktig, men grundig, i kaldt rennende springvann i ett minutt. Tilslutt skyller du algene ved å helle det destillerte vannet, fra bijot-glasset merket D, over dem.

Forsøksoppsett

Her er det gitt tre forslag til forsøksoppsett som kan brukes i klassen.

Effekt av mengde fotosyntetiserende materiale Forsøksoppsett der effekten av antall algeballer undersøkes

Hell 5 mL hydrogenkarbonatindikator i 6 bijot-glass. Plasser henholdsvis 5, 10, 20, 30 og 40 algeballer i fem av glassene. Det siste glasset kan være en kontroll med bare indikator.

Plasser glassene foran en egnet lyskilde i 45 - 60 minutter. Les av resultatene.

Indikatoren fra forsøk med antall algeballer hellt opp i kuvetter, klar for avlesning i kolorimeter Indikatoren fra forsøk med antall algeballer hellt opp i kuvetter, klar for avlesning i kolorimeter

Effekt av lyskvantitet

Hell 5 mL hydrogenkarbonatindikator i 7 bijotglass. Plasser 20 algeballer i seks av glassene. Dekk fem av glassene med filtre som slipper gjennom ulike mengder hvitt lys. Filtrene følger med i kittet. Det sjette glasset dekkes ikke med filter og gir altså 100% lys. Det siste glasset er uten alger og fungerer som kontroll. Plasser glassene foran lyskilden i en time. Les av resultatene.

Effekt av lyskvalitet

Hell 5 mL hydrogenkarbonatindikator i 6 bijotglass. Plasser 20 algeballer i fem av glassene. Dekk fire av glassene med fargefiltre (for eksempel rødt, grønt, gult og blått) som slipper gjennom lys med ulike bølgelengder. Filtrene følger med i kittet. Det femte glasset dekkes ikke med filter og gir altså 100% lys. Det siste glasset er uten alger og fungerer som kontroll. Plasser glassene foran lyskilden i en time. Les av resultatene.

Faglig forklaring

Hydrogenkarbonatindikatoren

Hydrogenkarbonatindikatoren er svært følsom for endringer i pH, og dermed også for mengden oppløst CO₂. Indikatoren er rødoransje i likevekt med luft. Den skifter farge til gul, via oransje, når pH blir lavere. Dette skjer når algenes respirasjon overskrider fotosynteseaktiviteten. Når CO₂-mengden avtar, som følge av fotosynteseaktivitet, endres indikatorfargen via rødt til dyp lilla. Indikatoren kan altså brukes både til å måle respirasjon og fotosynteseaktivitet.

Indikatorfarge i bufferløsninger, der pH i løsningene varierer med 0,2 enheter fra 7,6 til 9,2. Indikatorfarge i bufferløsninger, der pH i løsningene varierer med 0,2 enheter fra 7,6 til 9,2.

Kvalitative resultater

Sammenlign fargen på de ulike prøvene med hverandre. Vi får målinger som viser hvor det har skjedd mest og minst fotosyntese.

Kvantitative resultater

Sammenlign fargen på de ulike prøvene med indikatorfargen i som fremkommer bufferløsningen innenfor pH-området. Bilde av fargen på de ulike bufferene kan brukes, men vær oppmerksom på at ulike fargeskrivere kan være relativt variable i fargegjengivelsen.

Les av absorpsjonen i indikatoren ved 550 nm i et kolorimeter. Forsøk utført av SAPS viser at det er en lineær sammenheng mellom pH og absorpsjon ved denne bølgelengden av lys. Ved bearbeiding av resultatene kan absorpsjonsverdiene brukes direkte. Alternativt kan dere finne pH i løsningene ved å lage en standardkurve ved måling av absorpsjonen i bufferløsningene.

Kommentarer/praktiske tips

Lyskilder

Lyskilden som brukes i forsøkene er av avgjørende betydning. Glødelamper med effekt over 40W kan brukes. Bygglamper med effket på 150 W får man billig i jernvarebutikker. Lampene kan imidlertid skape problemer ved at de avgir mye varme. Dette unngår dere ved å plasserer et klart kar med vann mellom lyskilden og prøveglassene. Lysstoffrør kan også benyttes. De er ofte lyssterke og avgir lite varme. Det samme gjelder lyset fra overhead-projektøren. Vær oppmerksom på at glass med filtre bør ligge på overhead-projektoren ettersom de ikke har filter på undersiden av glassene.

Styrt / åpent forsøk

Når elevene har gjennomført et styrt forsøk, har de lært teknikker som de kan bruke til å planlegge og gjennomføre egne undersøkelser av faktorer knyttet til fotosyntese. De kan planlegge forsøk ut fra egne spørsmål og hypoteser. Dette gir vil gi datamateriale som gir mulighet for tabell- eller grafisk presentasjon og evnentuelt enkle statistiske begregninger.

I tillegg til mengde fotosyntetisk materiale, lyskvantitet og lyskvalitet kan effekten av temperatur eller konsentrasjonen av alger i algekulene undersøkes. Det er også mulig å oppformere andre alger og gjøre tilsvarende målinger med disse.