Dæmi um spurningar sem fjalla um þætti sem hafa áhrif á ljóstillífun
Ljóstillífun er mikilvægt lífefnafræðilegt ferli sem á sér stað í plöntum, þörungum og sumum bakteríum, þar sem ljósorka er tekin upp og breytt í efnaorku í formi glúkósa. Til að skilja hvernig ljóstillífun virkar og þá þætti sem hafa áhrif á hana er mikilvægt fyrir nemendur og námsmenn að ná tökum á grunnhugtökum og skerpa á greiningarhæfni sinni með því að æfa sig í skyldum dæmum. Í þessari grein munum við ræða dæmi um spurningar og svör varðandi þá þætti sem hafa áhrif á ljóstillífun.
Þættir sem hafa áhrif á ljóstillífun
Áður en við förum yfir dæmispurningarnar, skulum við skoða nokkra af helstu þáttunum sem hafa áhrif á ljóstillífunarferlið:
1. Ljós: Styrkur, gæði og lengd ljóss hefur mikil áhrif á hraða ljóstillífunar. Ljós er aðalorkugjafinn.
2. Styrkur koltvísýrings (CO2): CO2 er hráefnið fyrir ljóstillífun. Aukning á styrk CO2 innan ákveðinna marka getur aukið hraða ljóstillífunar.
3. Hitastig: Ljóstillífun er undir áhrifum umhverfishita vegna þess að ensímin sem taka þátt í þessu ferli hafa kjörhitabil.
4. Aðgengi að vatni: Vatn er eitt af hráefnunum fyrir ljóstillífun og er einnig nauðsynlegt til að viðhalda uppbyggingu plantnafruma. Vatnsskortur getur hægt á eða stöðvað ljóstillífun.
5. Klórófyll: Magn og gæði blaðgrænu í laufum ákvarðar hversu skilvirkt plöntur geta fangað ljós fyrir ljóstillífun.
Dæmispurning 1: Áhrif ljósstyrks
Spurning:
Planta er sett innandyra með breytilegri ljósstyrk yfir daginn. Þegar ljósstyrkur er lágur minnkar ljóstillífunarhraði. Útskýrðu hvers vegna þetta gerist og hvernig plantan gæti aðlagað sig lífeðlisfræðilega að litlu ljósi.
Svar:
Hraði ljóstillífunar er í beinu hlutfalli við ljósstyrk upp að ákveðnu marki. Við lágan ljósstyrk minnkar fjöldi ljóseinda sem eru tiltækir til að knýja ljóstillífun, sem leiðir til minni hraða. Plöntur geta aðlagað sig með því að auka magn blaðgrænu eða aðlaga stefnu laufblaðanna til að fanga meira ljós. Aðrar aðlögunarferli eru meðal annars að auka yfirborðsflatarmál laufblaðanna eða stjórna lokun loftaugna til að viðhalda jafnvægi milli CO2 inntöku og vatnsmissis.
Dæmi um spurningu 2: Áhrif koltvísýringsþéttni
Spurning:
Í tilraun voru tvær pottaplöntur settar í tvö mismunandi herbergi. Herbergi A hafði 0.03% CO2 styrk en herbergi B hafði 0.06%. Berið saman ljóstillífunarhraða í herbergjunum tveimur og útskýrið hvers vegna.
Svar:
Ljóstillífun verður hraðari í herbergi B samanborið við herbergi A vegna þess að herbergi B hefur hærri CO2 styrk. Koltvísýringur er eitt af aðalhráefnunum í ljóstillífuninni, þannig að aukning á CO2 styrk getur aukið hraða ljóstillífunar þar til hún nær mettun. Við mettunarstig mun hraðinn ekki aukast frekar jafnvel þótt CO2 styrkurinn sé aukinn.
Dæmispurning 3: Áhrif hitastigs
Spurning:
Planta sem venjulega lifir í tempruðu loftslagi er skyndilega flutt í umhverfi þar sem hitastig er mun hærra en kjörhitastig hennar. Ræðið hvernig óviðeigandi hitastig getur haft áhrif á ljóstillífun og hvernig plantan gæti aðlagað sig að þessum aðstæðum.
Svar:
Hitastig hefur áhrif á virkni ensíma í ljóstillífun. Við hitastig sem er verulega hærra en kjörhitastig geta ensím afmyndast og hamlað efnahvörfum sem eru nauðsynleg fyrir ljóstillífun. Ennfremur getur hátt hitastig valdið hitastreitu, sem eykur öndunarhraða umfram ljóstillífun og rýrir orku og auðlindir plantnarinnar. Plöntur geta aðlagað sig með því að auka framleiðslu hitastreitupróteina, aðlaga loftaugarvirkni til að draga úr vatnsmissi eða með aðlögun að byggingu, svo sem með því að breyta stefnu laufblaða til að draga úr varmaupptöku.
Dæmispurning 4: Áhrif vatns
Spurning:
Á þurrkatímabilinu gulna laufblöð margra plantna og falla af. Hvernig hefur vatnsskortur áhrif á ljóstillífun og hvaða aðferðir nota plöntur til að lifa af þurra aðstæður?
Svar:
Vatnsskortur veldur því að loftaugar lokast til að draga úr upptöku koltvísýrings, sem dregur úr koltvísýringsupptöku og þar með hraða ljóstillífunar. Plöntur geta upplifað minnkaða blaðgrænuframleiðslu, sem veldur því að laufblöð gulna. Til að takast á við þurra aðstæður geta plöntur aukið vatnsnýtingu sína og þróað dýpri rætur til að ná til neðanjarðarvatnslinda. Sumar plöntur geta einnig farið í dvala til að draga úr efnaskiptaþörf sinni.
Niðurstaða
Að skilja þá þætti sem hafa áhrif á ljóstillífun er lykilatriði í líffræði og landbúnaði. Þessir þættir eru meðal annars ljósstyrkur, styrkur koltvísýrings, hitastig, vatnsframboð og innihald blaðgrænu. Með því að ljúka æfingunum hér að ofan geta nemendur skilið hvernig hver þáttur stuðlar og hefur samskipti við að ákvarða skilvirkni ljóstillífunar í plöntum. Þetta er gagnlegt ekki aðeins í fræðilegu samhengi heldur einnig í landbúnaðarháttum til að auka framleiðni uppskeru með betri umhverfisstjórnun.
