Vannplante, lysintensitet og lyskompensasjonspunktet
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
I et forsøk plasserer elever en vannplante som vist på figuren nedenfor. En lampe står i samme avstand fra planten under hele forsøket, og underveis i forsøket skifter elevene mellom lyspærer med ulik lysintensitet.
Planten blir plassert i et stort begerglass med vann for å holde temperaturen stabil. Hvorfor er det viktig å holde temperaturen stabil i forsøket?
Elevene registrerer antall bobler med oksygengass () som blir frigjort fra planten i løpet av ett minutt ved hver lysintensitet. Antall bobler med oksygengass er et mål på fotosynteseaktivitet. Registreringene blir gjentatt tre ganger, og resultatene er vist i tabell 1. Anta at de små mengdene oksygengass som er oppløst i vannet, ikke påvirker forsøket.
| Lysintensitet (her oppgitt som effekt, Watt) | Mengde oksygengass produsert, serie 1 (antall bobler per minutt) | Mengde oksygengass produsert, serie 2 (antall bobler per minutt) | Mengde oksygengass produsert, serie 3 (antall bobler per minutt) |
|---|---|---|---|
| 15 W | 6 | 4 | 5 |
| 25 W | 12 | 16 | 17 |
| 40 W | 19 | 19 | 18 |
| 60 W | 22 | 19 | 19 |
| 75 W | 20 | 22 | 18 |
Plantene kan drive både fotosyntese og celleånding. Har planten overvekt av fotosyntese eller celleånding når elevene observerer bobler med oksygengass? Begrunn svaret ditt.
Bruk data fra forsøket, og beregn gjennomsnittsverdier. Presenter resultatene fra forsøket grafisk. Aksene skal ha størrelsene «Effekt (W)» og «Fotosynteseaktivitet (antall bobler per minutt)».
Lysintensiteten der planten tar opp like mye karbondioksidgass () i fotosyntesen som den avgir i celleåndingen, kalles lyskompensasjonspunktet. Anslå lyskompensasjonspunktet i figuren. Hva er lysintensiteten (Effekt, W) for dette punktet?
Lysintensiteten avtar nedover i vann. Forklar hvorfor vi sjelden finner vannplanter på mer enn ti meters dyp.
Fasit
Temperaturen påvirker enzymene i fotosyntesen og celleåndingen. Holdes den ikke stabil, vet vi ikke om endringer i boblemengden skyldes lysintensiteten eller varmen fra lampa.
Overvekt av fotosyntese. Fotosyntesen danner oksygengass, og celleåndingen bruker den. Bobler viser at planten danner mer oksygengass enn den bruker.
1) Gjennomsnitt: 15 W: 5 bobler/min, 25 W: 15 bobler/min, 40 W: 18,7 bobler/min, 60 W: 20 bobler/min, 75 W: 20 bobler/min.
Lyskompensasjonspunktet ligger der kurven skjærer x-aksen, altså ved .
Lysintensiteten under ti meters dyp er lavere enn lyskompensasjonspunktet. Da bruker planten mer energi i celleåndingen enn den danner i fotosyntesen, og den kan ikke vokse.
LøsningsforslagKI-generert
Både fotosyntesen og celleåndingen er styrt av enzymer, og enzymaktiviteten er avhengig av temperaturen. Stiger temperaturen, går reaksjonene raskere, og planten produserer flere oksygenbobler per minutt uten at lyset har endret seg.
I forsøket er lysintensiteten den variabelen elevene endrer på. Alle andre faktorer må holdes konstante, ellers kan vi ikke vite hva endringene i boblemengden skyldes. Lampa avgir varme, og varmen øker når elevene skifter til en sterkere lyspære. Uten et stort begerglass med vann rundt planten ville temperaturen og lysintensiteten øke samtidig, og resultatene ville blitt umulige å tolke.
Det store vannvolumet tar opp varmen fra lampa uten at temperaturen stiger særlig. Vann har høy varmekapasitet og virker derfor som et varmefilter og en varmebuffer.
Planten har overvekt av fotosyntese.
Fotosyntesen danner oksygengass, mens celleåndingen forbruker oksygengass. De to prosessene foregår samtidig i planten. Boblene elevene ser, er overskuddet av oksygengass som planten ikke selv bruker opp.
At det i det hele tatt kommer bobler, viser altså at fotosyntesen danner mer oksygengass enn celleåndingen bruker. Nettoproduksjonen av oksygengass er positiv, og fotosyntesen har overvekt.
Gjennomsnittet for hver lysintensitet regner vi ut ved å legge sammen de tre seriene og dele på tre. For 15 W blir det
På samme måte får vi resten:
| Effekt (W) | Serie 1 | Serie 2 | Serie 3 | Gjennomsnitt (bobler per minutt) |
|---|---|---|---|---|
| 15 | 6 | 4 | 5 | 5,0 |
| 25 | 12 | 16 | 17 | 15,0 |
| 40 | 19 | 19 | 18 | 18,7 |
| 60 | 22 | 19 | 19 | 20,0 |
| 75 | 20 | 22 | 18 | 20,0 |
Resultatene tegnes inn i et koordinatsystem med effekt (W) langs x-aksen og fotosynteseaktivitet (antall bobler per minutt) langs y-aksen:
Grafen stiger bratt fra 15 W til 25 W og flater ut fra omtrent 40 W. Over 60 W øker ikke fotosynteseaktiviteten mer, fordi en annen faktor enn lys da er begrensende, for eksempel mengden karbondioksidgass i vannet.
I lyskompensasjonspunktet er fotosyntesen og celleåndingen like store. Da er nettoproduksjonen av oksygengass null, og planten avgir ingen bobler. Punktet finner vi der kurven skjærer x-aksen.
Vi forlenger kurven fra målepunktet ved 15 W ned mot x-aksen. Mellom 15 W og 25 W øker aktiviteten med 10 bobler per minutt over 10 W, altså 1 boble per minutt per watt. Fra 5 bobler per minutt ved 15 W må vi da gå 5 W ned for å komme til null:
Lyskompensasjonspunktet ligger altså ved en lysintensitet på omtrent 10 W.
Vann absorberer og sprer lys, og lysintensiteten avtar derfor raskt nedover i vannmassene. Rødt lys, som klorofyll absorberer best, blir tatt opp allerede i de øverste metrene.
En vannplante trenger en lysintensitet over lyskompensasjonspunktet for å overleve. Under dette punktet bruker planten mer energi i celleåndingen enn den danner i fotosyntesen. Den får da et netto tap av organisk materiale og kan verken vokse eller formere seg.
På mer enn ti meters dyp er lysintensiteten i de fleste innsjøer og kystområder lavere enn lyskompensasjonspunktet gjennom store deler av året. Dypet der lyset akkurat svarer til lyskompensasjonspunktet, kalles kompensasjonsdypet, og vannplanter finnes derfor sjelden under dette dypet. I grumsete eller humusrikt vann ligger grensen enda høyere oppe.