Нуждаят ли се растенията от хлорофил за да растат? Teach article

Превод Ралица Алексова. Опитайте тези прости експерименти с пъстролистни растения следващия път, когато преподавате фотосинтеза.

Talipariti tiliaceum
Пъстролистен хибискус
Talipariti tiliaceum

Снимка от Гуриндер Синх

Запознати ли са вашите ученици със следните твърдения?

  • Растенията си набавят храна чрез фотосинтеза.
  • Листата са зелени, защото съдържат зелен пигмент (хлорофил).
  • Фотосинтезата е невъзможна без хлорофил.

Ако учениците ви вярват на тези твърдения, тогава какво си мислят, когато видят бяло листо? Може би са объркани и се питат как бялото листо, в което изглежда няма хлорофил, си набавя хранителни вещества. Може да попитат, „Как оцелява бялото листо?“

Тук описваме няколко прости начина да използвате пъстролистни растения (например пъстролистия хибискус Talipariti tiliaceum), за да изследвате връзката между наличието на зелен пигмент, производството на храна и растежа на листата.

Когато изследваме тези връзки, може да направим две хипотези. Едната е, че белите листа ще имат забавен растеж, защото съдържат по-малко хлорофил, който е необходим, за да протече фотосинтезата. Алтернативната хипотеза е, че белите листа или белите части от листата няма да са със по-бавен растеж, защото листата имат гъста мрежа от жилки, които пренасят храна от една част на листата до друга, и от зелени към бели листа.

Следващите занимания дават различни начини да се изследват тези две хипотези. Заниманията произхождат от научен проект, който изследва как учениците усвояват науката, когато сами задават въпроси и се опитват да намерят отговор като планират и провеждат собствени изследвания. Първоначално основахме експериментите на въпроси, които мислим че учениците ще зададат, когато пред тях има пъстролистен хибискус. В последствие, разговаряхме с някои ученици, за да видим какво всъщност ще попитат. След това организирахме тридневна работилница за ученици на 11-13 г., по време на който те направиха някои от заниманията, които ние бяхме подготвили, и също така изследваха някои техни въпроси (включително „По-тънки ли са белите листа?“ и „По-бързо ли увяхват белите листа?“.

Някои от заниманията отнемат не повече от половин час, други биха могли да продължат няколко дни или месеци. Всички те изискват само основно училищно оборудване и са предназначени за ученици на 9-14 г. В някои случаи биха могли да бъдат адаптирани и за ученици до 19 г.

По-малки ли са белите листа в сравнение със зелените?

leaf
Фигура 1: Поставянето на
листото върху лист
милиметрова хартия помага
да се измери повърхността

Изображение от Карен
Хейдок

Подходящо за ученици на 9-14 г., това занимание е добър начин да свържете науката с математиката и мотивира учениците да научат как да измерват повърхността на предмети с необичайна форма.

  1. Вземете образци от бели и зелени листа.
  2. Измерете и запишете размера на всяко листо.
  3. Сравнете измерванията между белите и зелените листа.

Дайте възможност на учениците си да предложат техни методи за да определят големината на листата – това може за включва сравняване на размерите като слагат листата едно върху друго или използване на милиметрова хартия за да измерят повърхността (Фигура 1).

Ние установихме, че отговорът може да бъде повлиян от неподходящ метод на събиране на листата. Малките ученици понякога не разбират, че намирането на едно бяло листо, което е по-малко от едно зелено листо, не е достатъчно, за да се направи заключение. Ако целият клас направи измервания и има вариация в резултатите, тогава учениците могат да оспорят противоречивите данни. Въпреки това, някои ученици може би ще отхвърлят несъответствията, мислейки че са грешки. Това може да е добра възможност за обсъждане на основна статистика и теория на вероятностите. Учениците може да дискутират какво събиране на проби би било „честно“: например, нарочно избиране на листа с определен размер, избиране на всички или определен брой листа само от една клонка, или използване на определен брой листа.

Наистина значимо изследване изисква по-сложна статистика, подходяща за ученици на 16-19 г.

По-малка ли е бялата половина от листото в сравнение със зелената?

folded leaf
Фигура 2: Прегъване на
листото за да се види дали
по-зелената страна е
по-голяма от предимно
бялата страна

Изображение от Карен
Хейдок

Някои листа имат страна, която очевидно е по-бяла. Ако липсата на зелена пигментация води до забавен растеж, може да очакваме, че бялата страна ще е по-малка. На този въпрос може да бъде отговорено дори без да се късат листата, като се прегънат леко по продължение на средната жилка и се отчете коя страна е по-голяма (Фигура 2). Това е лесно занимание, дори за ученици на 9 г.

Ние тествахме десетки пъстри листа от хибискус и не намерихме дори едно, в което предимно бялата част да е толкова голяма колкото зелента, което предполага, че белите части на листата имат забавен растеж.

leaf
Фигура 3: Големите дялове
по ръба на листото хибискус
отговарят на по-зелените
части

Изображение от Карен
Хейдок

Също така забелязахме, че големите дялове по ръба на листото отговарят на зелените части (Фигура 3). Това подкрепя заключението, че белите части между тях растат по-бавно. Ще бъде интересно да се види дали тези наблюдения важат и за други пъстолистни растения.

Теглото на белите листа по-малко ли е от това на зелените?

Ако белите листа произвеждат по-малко храна, може да се очаква, че ще тежат по-малко.

  1. Намерете и откъснете бели и зелени листа с еднакъв размер. (Това не е лесно).
  2. С помощта на електронна везна запишете теглото на всяко листо.
  3. Изсушете листата и отново запишете теглото им. Уверете се, че знаете кое листо кое е.

За наша изненада открихме, че някои свежи зелени листа тежат доста по-малко от бели листа със същия размер. След изсушаване на листата обаче, белите обикновено тежаха по-малко от зелените. Това показва, че белите листа първоначално съдържат повече вода, а зелените имат повече суха маса. Обевидно белите листа са произвели, или съхранили по-малко храна.

По-тънки ли са белите листа от зелените?

Може да се очаква, че белите листа ще са по-тънки от зелените.

  1. Изберете двойки бели и зелени листа с подобен размер.
  2. Със затворени очи, един ученик ще вземе двойка листа (Фигура 4). Кое листо се усеща като по-дебело, бялото или зеленото?
  3. Повторете докато бъдат сравнени всички двойки листа.
  4. Всяка двойка листа може да се провери от различен ученик. Също така може да проверите обективността на този метод като сравнението на една и съща двойка листа бъде направено от няколко ученика.

Ние установихме, че белите листа обикновено са по-тънки от зелените, може би защото не могат да произвеждат достатъчно храна или не получават достатъчно храна от другите листа.

feeling leaves
Фигура 4: Сравняване на дебелината на белите и зелени листа
Изображение от Карен Хейдок

По-бързо ли увяхват белите листа?

leaves in soil
Снимка преди и след на
бели, зелени или пъстри
листа поставени в почва за
една нощ

Изображение от Карен
Хейдок

Ако белите листа разчитат на храна предоставена им от зелените листа, тогава може да се очаква, че белите листа ще оцелеят по-трудно, когато са откъснати.

  1. Отрежете една клонка, която има само зелени листа, друга само с бели листа, и трета с бели и зелени листа.
  2. Сложете трите клонки в бутилки вода и ги оставете през нощта.
  3. Не задължително: повторете стъпка 1 и 2 с топла вода за три клонки, и със студена вода за други три.
  4. Не задължително: отрежете три клонки и ги поставете в мокра пръст през нощта.
  5. Как изглеждат листата на различните клонки на следващия ден?

Ние установихме, че клонките с бели листа са по-увехнали от тези със зелени листа, докато клонките с двата вида листа са някъде по-средата, потвърждавайки нашето предположение.

Нашите заключения

В общи линии, нашето заключение е, че белите зони на пъстрите листа са със забавен растеж. Въпреки, че е ясно, че белите листа получават храна от зелените чрез транспортната система на растенията, това не е достатъчно за да компенсира за намалената им фотосинтеза.

Как оцеляват растенията с пъстри листа? Простия отговор е, че най-вероятно хората ги поддържат изкуствено. Могат ли учениците ви да намерят примери на растения с пъстри листа, които съществуват в дивата природа?

Сега е ваш ред

Надяваме се, че тази статия ще ви вдъхнови да изпробвате тези и други занимания. Например, какви други въпроси биха могли да проучат учениците като използват пъстролистни растения?

Ще сме заинтересовани да научим как адаптирате заниманията за вашата класна стая и какви други експерименти с пъстролистни цветя може да проведете в училище. Моля оставете коментарите си.

Алтернативи на хибискус

Ние използвахме пъстролистен вариант на T. tiliaceum, растение което често е отглеждано тук в Махаращра, Индия и на Махарати се нарича бенди (да не се бърка със зеленчука бенди или бамя, чийто цветове са подобни, и оттам идва и името). Има много други пъстролистни декоративни растения, които може да се използват.

  • Пъстролистно гинко (Gingko biloba variegatum)
  • Пъстролистни кленове (e.g. Acer davidii Hansu suru or Acer platanoides variegatum)
  • Aralia elata ‘Aureovariegata’
  • Ficus aspera
  • Някои видове Caladium
  • Някои видове Dracaena
  • Някои видове Hosta

Ние получихме малко по-различни резултати с други видове растения. Това прави заключенията ни още по-интересни: може би не всички пъстри листа имат по-бавен растеж в белите си части?

Download

Download this article as a PDF

Resources

Author(s)

По-времето на тази работа и тримата автори бяха членове на Центъра за Научно Образование Homi Bhabha (HBCSE), част от Института Тата за Фундаментални Изследвания в Мумбай, Индия.

Kranti Patil работеше като асистент по проекта след завършване на магистратура по растениевъдство.

Gurinder Singh е докторант по научно образование, изследвайки как учениците в средните класове учат науки, когато имат възможност да определят сами въпросите, които да разследват, и дори техни собствени теми и контекст за изследване.

Karen Haydock е член на факултета и  е работила в Индия от 1985 г. Като изследовател, образовател, учен, учител и човек на изкуството, след като е завършила доктурантура и пост-докторат по биофизика в САЩ. Тя и Гуриндер пишат статия за това как учениците задават и си отговарят сами на собствените въпроси, която включва и някои резултати от тридневната работилница спомената в тази статия.


Review

Тази статия предлага много практически занимания, които могат да бъдат използвани за преподаване на фотосинтезата. Учениците не само ще придобият по-задълбочени знания за фотосинтезата, но измерванията и изчисленията в някои от експериментите могат да бъдат използвани, за да се свържат науката и математиката. Статията може да бъде използвана и като отправна точка, за да се обясни научния метод и как работят учените.


Mireia Güell, Испания




License

CC-BY-NC-SA