Na intensywność fotosyntezyfotosyntezafotosyntezy wpływają różne czynniki środowiska, takie jak: światło, dwutlenek węgla, woda, sole mineralne oraz temperatura. Dwutlenek węgla i woda są potrzebne do produkcji cukrów, a sole mineralne – np. do prawidłowego działania enzymówenzymenzymów wykorzystanych w przebiegu fotosyntezy. Energia do tych procesów pochodzi ze światła. Zarówno nadmiar, jak i niedobór któregoś z tych czynników może zaburzać przebieg fotosyntezy.

R1LJ3OyxGX4x7
Ligustr pospolity, zdjęcie z mikroskopu świetlnego w powiększeniu 200×.
Źródło: Paweł Jarzembowski, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • czym jest samożywność;

  • jaka jest rola chloroplastów;

  • na czym polega fotosynteza;

  • jakie czynniki wpływają na intensywność fotosyntezy (dwutlenek węgla, woda, światło i temperatura).

Twoje cele
  • Opiszesz, jak zaplanować i przeprowadzić doświadczenie wykazujące wpływ temperatury na intensywność fotosyntezy.

  • Wyjaśnisz, jak temperatura wpływa na intensywność fotosyntezy.

  • Opiszesz ruch chloroplastów w zależności od oświetlenia.

bg‑green

1. Co to jest fotosynteza?

Rośliny, w przeciwieństwie do zwierząt, przeprowadzają fotosyntezę. Dzięki niej są samożywne, czyli same wytwarzają konieczne do życia substancje odżywcze. Do osiągnięcia tego celu wystarczy im jedynie dostęp do światła, woda wraz z solami mineralnymi i dwutlenek węgla, który pobierają z powietrza.

Tę niezwykłą, niedostępną dla zwierząt umiejętność rośliny zawdzięczają obecnym w ich pędachpędpędach organellom komórkowym – chloroplastomchloroplastchloroplastom. Właśnie w nich zachodzi fotosynteza.

bg‑green

2. Wpływ temperatury na intensywność fotosyntezy

Efektywność fotosyntezy zależy m.in. od temperatury otoczenia. Niska temperatura obniża przemianę materii, dlatego fotosynteza zachodzi wolniej, mniej intensywnie. W zbyt wysokiej temperaturze dochodzi do uszkodzenia enzymów, co wiąże się z zahamowaniem procesu fotosyntezy.

11
Laboratorium 1

Przeprowadź doświadczenie dotyczące wpływu temperatury na intensywność fotosyntezy. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Zapoznaj się z opisem doświadczenia dotyczącego wpływu temperatury na intensywność fotosyntezy. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Co będzie potrzebne?

  • 3 pędy moczarki kanadyjskiej o podobnej wielkości

  • 3 zlewki o pojemności 1 l z wodą o różnej temperaturze:

    • woda o temperaturze pokojowej,

    • zimna woda o temperaturze 4Indeks górny oC,

    • ciepła woda o temperaturze 50Indeks górny oC.

RkcOmk8YvTCif
Symulator przedstawia wpływ temperatury na intensywność fotosyntezy. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół ze sprzętem laboratoryjnym: probówki, lód, woda, czajnik, termometr, zlewki, marker, pędy moczarki kanadyjskiej. W dolnym prawym rogu znajduje się przycisk z literą i. Po kliknięciu na niego pojawia się instrukcja. Punkt pierwszy. Podpisz trzy zlewki: strzałka w dół temperatura, temperatura pokojowa i strzałka w górę temperatura. Punkt drugi. Przygotuj zestawy doświadczalne o różnej temperaturze: zlewkę podpisaną strzałka w dół temperatura wypełnij lodem, zlewkę podpisaną temperatura pokojowa napełnij wodą o temperaturze pokojowej, zlewkę podpisaną strzałka w górę temperatura napełnij wodą podgrzaną w czajniku. Punkt trzeci. Napełnij probówki wodą i umieść po jednej w każdej zlewce. Punkt czwarty. W każdej zlewce umieść także termometr i poczekaj, aż wskaże temperaturę. Punkt piąty. Do każdej probówki przenieś po jednym pędzie moczarki kanadyjskiej. Punkt szósty. Włącz lampkę i pozostaw wszystkie zestawy w odległości 30 centymetrów od źródła światła. Punkt siódmy. Zaobserwuj, czy z roślin wydobywają się pęcherzyki gazu. Jeśli tak, policz ile wydobywa się w ciągu minuty w każdej próbie. Po wykonaniu tych czynności można zaobserwować następujące wyniki. Z rośliny w wodzie o temperaturze pokojowej w ciągu pół minuty wydobywa się 10 pęcherzyków gazu. Z rośliny w wodzie o temperaturze 4 stopni Celsjusza w ciągu pół minuty wydobywają się 3 pęcherzyki gazu. Z rośliny w wodzie o temperaturze pięćdziesięciu stopni Celsjusza nie wydobywają się pęcherzyki gazu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulator przedstawia wpływ temperatury na intensywność fotosyntezy. Po kliknięciu przycisku rozpocznij pojawia się stół ze sprzętem laboratoryjnym: probówki, lód, woda, czajnik, termometr, zlewki, marker, pędy moczarki kanadyjskiej. W dolnym prawym rogu znajduje się przycisk z literą i. Po kliknięciu na niego pojawia się instrukcja. Punkt pierwszy. Podpisz trzy zlewki: strzałka w dół temperatura, temperatura pokojowa i strzałka w górę temperatura. Punkt drugi. Przygotuj zestawy doświadczalne o różnej temperaturze: zlewkę podpisaną strzałka w dół temperatura wypełnij lodem, zlewkę podpisaną temperatura pokojowa napełnij wodą o temperaturze pokojowej, zlewkę podpisaną strzałka w górę temperatura napełnij wodą podgrzaną w czajniku. Punkt trzeci. Napełnij probówki wodą i umieść po jednej w każdej zlewce. Punkt czwarty. W każdej zlewce umieść także termometr i poczekaj, aż wskaże temperaturę. Punkt piąty. Do każdej probówki przenieś po jednym pędzie moczarki kanadyjskiej. Punkt szósty. Włącz lampkę i pozostaw wszystkie zestawy w odległości 30 centymetrów od źródła światła. Punkt siódmy. Zaobserwuj, czy z roślin wydobywają się pęcherzyki gazu. Jeśli tak, policz ile wydobywa się w ciągu minuty w każdej próbie. Po wykonaniu tych czynności można zaobserwować następujące wyniki. Z rośliny w wodzie o temperaturze pokojowej w ciągu pół minuty wydobywa się 10 pęcherzyków gazu. Z rośliny w wodzie o temperaturze 4 stopni Celsjusza w ciągu pół minuty wydobywają się 3 pęcherzyki gazu. Z rośliny w wodzie o temperaturze pięćdziesięciu stopni Celsjusza nie wydobywają się pęcherzyki gazu.

R143gNjhGPPit
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 1
RDGZPD8sOtaU7
1
Polecenie 2
R16jch7XerGQn
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 3
R39gjKAEpyMdw
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑green

3. Ruch chloroplastów w zależności od oświetlenia

Liczba i ułożenie chloroplastów w komórkach zależy od kierunku padania i natężenia światła w środowisku, w którym żyje roślina.

1
Symulacja 1

Za pomocą symulacji interaktywnej sprawdź, jaki wpływ ma oświetlenie na ruch chloroplastów.

Zapoznaj się z opisem symulacji interaktywnej, z której dowiesz się, jaki wpływ ma oświetlenie na ruch chloroplastów.

RJIqckmSI36WQ
Symulator przedstawia ruch chloroplastów w zależności od oświetlenia. Po kliknięciu przycisku start pojawia się ekran ukazujący komórkę roślinną w widoku z góry i w widoku z boku. U góry ekranu widać napis: Zmień natężenie światła, aby sprawdzić, w jaki sposób zmieniło się ułożenie chloroplastów. Ponad komórkami widać suwak, którym ustawia się natężenie światła. Gdy jest bezchmurnie, to chloroplasty układają się przy krawędzi komórki (w widoku z góry) oraz rozłożone są na całym przekroju (w widoku z boku). Im większe zachmurzenie, tym bardziej chloroplasty zaczynają się przesuwać, aby przy całkowitym zachmurzeniu w widoku z boku ułożyć się nierównomiernie, a w widoku z boku przy krawędzi komórki.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulator przedstawia ruch chloroplastów w zależności od oświetlenia. Po kliknięciu przycisku start pojawia się ekran ukazujący komórkę roślinną w widoku z góry i w widoku z boku. U góry ekranu widać napis: Zmień natężenie światła, aby sprawdzić, w jaki sposób zmieniło się ułożenie chloroplastów. Ponad komórkami widać suwak, którym ustawia się natężenie światła. Gdy jest bezchmurnie, to chloroplasty układają się przy krawędzi komórki (w widoku z góry) oraz rozłożone są na całym przekroju (w widoku z boku). Im większe zachmurzenie, tym bardziej chloroplasty zaczynają się przesuwać, aby przy całkowitym zachmurzeniu w widoku z boku ułożyć się nierównomiernie, a w widoku z boku przy krawędzi komórki.

1
Polecenie 4
R9JhIoJFp33gF
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 5
R1OTMC7KkqjZ4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 6
Rt0W8Pw6DCtuc
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

chloroplast
chloroplast

składnik komórek roślin i samożywnych protistów zawierający chlorofil; zachodzi w nim fotosynteza

enzym
enzym

białko wytwarzane przez każdy żywy organizm, regulujące przebieg procesów życiowych

fotosynteza
fotosynteza

proces wytwarzania związków pokarmowych z dwutlenku węgla i wody, zachodzący w organizmach samożywnych pod wpływem światła, z udziałem chlorofilu

pęd
pęd

nadziemna część rośliny składająca się z łodygi i liści

Zadania

R1LpiXs9IrvHE1
Ćwiczenie 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
R1VrNuo5uSf0C11
Ćwiczenie 2
Zdjęcie przedstawia przekrój przez liść. Zewnętrzne krawędzie to ciasno przyglegające do siebie komórki skórki, pod górną skórką widoczne są owalne komórki miękiszu palisadowego. Powyżej dolnej skórki widać luźno ułożone komórki miękiszu gąbczastego. Na środku liścia widać komórki wiązki przewodzącej.
Źródło ilustracji: Berkshire Community College Bioscience Image Library, Wikimedia Commons, domena publiczna.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1FD6uiLfiChE1
Ćwiczenie 2
W jakich komórkach zachodzi fotosynteza? Zaznacz prawidłową odpowiedź.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R11F3MlqvPiYm1
Ćwiczenie 3
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RL9FWCssVVpQf2
Ćwiczenie 4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R4H2nx3YAW9e62
Ćwiczenie 5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 6
R1Nvun76hl0eV
Pionowa oś wykresu przedstawia asymilację dwutlenku węgla, a pozioma oś temperaturę. Na wykresie widnieją dwie linie, zwane krzywymi. Jedna z nich obrazuje słabe, a druga silne natężenie światła. Linia obrazująca słabe natężenie światła wyraźnie zaczyna się obniżać przy temperaturze 30 stopni Celsjusza, a przy temperaturze 40 stopni Celsjusza spada do zera. Linia obrazująca silne natężenie światła wznosi się stale aż do temperatury 30 stopni Celsjusza, po czym zaczyna opadać.
Wpływ temperatury na asymilację dwutlenku węgla przy słabym i silnym natężeniu światła.
Źródło: Szweykowska A., Fizjologia roślin, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1999, s. 125.
RLRIIvJJmEOXl
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RlsDSUxpUBHH21
Ćwiczenie 6
Uzupełnij tekst odpowiednimi słowami.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 7
RDDB22c1Rc4wT
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 8
RwbREFdL8pqwf
Wpływ natężenia światła na intensywność fotosyntezy.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Q5QBSai2YKl
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑green

Notatnik

RBRLWJykB1teL
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Bibliografia

Szweykowska A., Fizjologia roślin, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1999.

Tagaki S. Actin‑based photo‑orientation movement of chloroplasts in plant cells, Journal of Experimental Biology, 2003, nr 206 (12): 1963–1969.

Wojtaszek P., Hejnowicz Z., Ruch i umiejscowienie plastydów, [w:] P. Wojtaszek, A. Woźny, L. Ratajczak (red.), Biologia komórki roślinnej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007, s. 404‑407.