Блоги
PASCO Russia 23.05.2019 14:45

Исследования фотосинтеза и дыхательных процессов на открытом воздухе

Беспроводной цифровой датчик углекислого газа PASCO открывает невероятные возможности для учеников, изучающих явления фотосинтеза и дыхания в окружающей среде. В этой статье мы расскажем, как ученики могут использовать обыкновенную пластиковую банку для экспериментов по измерению скорости протекания процессов фотосинтеза и дыхания в разнообразных условиях и обстоятельствах.

111.jpg

Почва играет важную роль в углеродном цикле и формировании климата, поскольку она является поглотителем углерода, выделяя CO2 из атмосферы. Верхние слои почвы содержат органические вещества, активно разлагаемые микробами, насекомыми, червями и другими организмами.

1000296_0751_001.gif
Углеродным циклом называют круговорот этого элемента между живыми организмами и неорганической средой. На схеме изображены основные процессы цикла.

В то время как в процессе дыхания почвенных организмов разлагается органическое вещество и выделяется CO2, растения занимаются фотосинтезом, поглощая CO2 из атмосферы. Это и есть часть углеродного цикла Земли, CO2 движется в двух направлениях – в атмосферу из почвы и из атмосферы в растения. Мы называем это явление «поток CO2». При помощи беспроводного цифрового датчика углекислого газа PASCO учащиеся могут исследовать углеродный цикл, биологию растений и почвы и изменения климата, измеряя поток CO2.


Скорость потока зависит от большого количества факторов. Если говорить о почве, скорость производства CO2 зависит от:
  • Состава и типа органической материи в почве;
  • Температуры;
  • Влажности;
  • Солнечного света;
  • Химических процессов, протекающих в почве.


Если говорить о растениях, скорость производства CO2 зависит от:
  • Типа и количества растений;
  • Температуры;
  • Влажности;
  • Солнечного света;
  • Химических процессов, протекающих в почве.

Углеродный поток может изменяться с погодой, в течение дня и со сменой сезонов.

Outdoor-photosynthesis-respiration.png
Сбор и интерпретация данных. Интеграция ряда аналитических результатов может стать основой для создания модели углеродного цикла Земли и разработки решений таких проблем, как изменение климата и производство продуктов питания. 


Ученики могут определять собственные цели исследования, анализировать результаты и создавать сценарии различных контролируемых экспериментов при помощи закрытой камеры. Большинство экспериментов будут рассматривать концентрацию CO2 внутри камеры как зависимую величину и исследовать влияние на нее независимой величины, выбранной учеником.


Учащиеся могут определить интенсивность потока CO2 на почве, в лесу, в участках, находящихся на солнце или в тени, и при прочих условиях. В целом, когда камера находится на чистой почве или прикрытой листьями, концентрация углерода ожидаемо возрастет за короткий период времени (5-10 минут). Для проведения более длительных исследований датчик можно перевести в режим автономного сбора данных (он будет записывать показания во встроенную память) и оставить на 24 часа или пока не кончится заряд аккумулятора.


Камеру можно расположить поверх растений, которые могут поместиться внутри нее. В таком случае концентрация CO2 внутри камеры должна снизиться, однако возможен и обратный эффект, вызванный дыхательным процессом.


Как сделать камеру CO2
Камера изготавливается из пластиковой банки или контейнера, доступных в любом магазине.
  • Начертите прямую линию вокруг банки, затем разрежьте ее пополам при помощи ножа, чтобы получились две больших пластиковых камеры, открытые снизу и закрытые сверху.
  • Теперь есть два варианта. Вы можете вырезать сверху отверстие для датчика углекислого газа при помощи дрели или ножа. Отверстие должно быть точно рассчитано под корпус датчика, чтобы камера с вставленным датчиком не пропускала воздух. Также в этом может помочь оклейка отверстия липкой лентой. Датчик можно также разместить внутри банки, поскольку он является беспроводным.
  • Камера готова для экспериментов, ее можно расположить поверх почвы и замерить поток углерода.
Для использования в водной среде оберните вокруг кусок пенной уплотнительной трубки, чтобы камера легко держалась на плаву.

Если вы не настроены проводить данный эксперимент на открытом воздухе - не беда! Провести подобный эксперимент в помещении позволит Экоёмкость PASCO. Это акриловая камера, специально разработанная для создания модели экосистемы и её последующего исследования. Она позволяет использовать до трех цифровых датчиков PASCO, а это значит, что, помимо датчика углекислого газа, вы можете использовать:
 
По материалам статьи Брюса Татерка, учителя школы Вест Моррис Мендхем в Нью Джерси, США.
256 0

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.