Фотосинтез і ріст рослин під веселкою

Закрийте очі. Відкрийте. Бачите, що із закритими очима вам нічого не видно? Це тому, що світло не може потрапити до ваших очей крізь повіки. Але яке воно, оце світло? Якщо ви озирнетеся, то побачите різнокольоровий світ довкола. Очевидно, світло різнокольорове? Але ж повітря прозоре й безбарвне? То й світло не має забарвлення? Треба з’ясувати!

Bисуньте власні припущення, які пояснювали б чому світло безбарвне, а предмети мають різний колір.

Скористайтеся невеликим тазом, дзеркальцем, ліхтариком (можна на мобільному телефоні) й аркушем паперу. Дослід проводьте в затемненій кімнаті.

У кімнаті покладіть на дно посудини з водою дзеркальце. Спрямуйте світло від ліхтарика на дзеркальце під кутом. З протилежного боку поставте аркуш паперу так, щоб відбите світло потрапляло на нього (рис. 70). Зверніть увагу, якого кольору світло виходить із ліхтарика, та порівняйте з тим, яке ви бачите на аркуші.

Ліхтарик світить білим світлом, але на аркуші виникає веселка. Вітаємо! Тепер ви — приборкувач веселки. Поява різнокольорових ліній сталася тому, що у воді біле світло розклалося на спектр кольорів, що входять до його складу.

Спектр (лат. spectrum — примара) — багатокольорова смуга, що утворюється під час розкладання білого світла на кольори.

Але чи всі кольори спектра потрібні рослинам для здійснення фотосинтезу? Можливо, вистачить лише деяких? Для того, щоб це з’ясувати, потрібно з усього спектра виокремити окремі кольори. У цьому допоможуть світлофільтри (рис. 71) чи кольорове скло.

Світлофільтр — оптичний пристрій, який не пропускає окремі частини спектра білого світла, натомість виокремлює інші.

Як відрізняється принцип дії матеріальних світлофільтрів й тих, що можна використати під час обробляння знімків на смартфоні чи комп’ютері?

В експерименті використайте вже відому вам водну рослину — елодею — в скляній банці та ножиці. Також потрібно зробити світлоізоляційний екран — картонку з отвором, закритим світлофільтром або склом. Вам потрібні червоний, жовтий, зелений і синій світлофільтри чи скельця відповідних кольорів. Аби вони не випадали з картонки, їх можна приклеїти липкою стрічкою або пластиліном. Також візьміть годинник, нотатник і ручку, щоб записати результати.

Занурте елодею в посудину з водою верхівкою до дна, у разі необхідності використайте пластилін, щоб зафіксувати її в такому положенні. Зріжте під водою останній сантиметр стебла, щоб позбутися зруйнованих клітин в основі (вона зараз нагорі). Поставте дослідницький апарат біля настільної лампи (рис. 72). Між лампою й банкою встановіть світлоізоляційний екран зі світлофільтром чи кольоровим склом. Спостерігайте виділення бульбашок газу зі зрізу стебла. Через три хвилини порахуйте кількість бульбашок, що утворюються протягом хвилини. Занотуйте в зошит колір світлофільтра й кількість бульбашок.

Приберіть екран і поміняйте світлофільтр у ньому на інший колір. Дайте рослині постояти під яскравим світлом 5-10 хвилин, потім установіть екран на місце. За три хвилини повторіть підрахунок кількості бульбашок. Повторіть зміну світлофільтрів і виміряйте кількість бульбашок за різного кольору світла.

Що ж, найінтенсивніше бульбашки виділяються в червоному світлі. Трохи менше — у синьому. А ось у зеленому бульбашок майже немає. Дивно, рослини ж зелені!

Річ у тім, що колір предметів визначається тим кольором чи кольорами спектра, що вони не поглинають. Оскільки листки не поглинають зелений, то й забарвлені вони в цей колір.

Згадайте власний досвід зміщування фарб під час малювання й спробуйте для кількох різнобарвних предметів довкола визначити, які кольори веселки вони не поглинають.

То значить рослинам не треба зеленого світла взагалі? Треба це з’ясувати!

Щоб визначити вплив світла різного кольору на ріст рослин, потрібні чотири горщики із землею та пророслим насінням редиски, гороху чи соняшника. Для світлоізоляції зробіть чотири темні камери без дна з картону, у які помістяться горщики з рослинами. Біля основи камер ножицями зробіть кілька отворів, аби повітря потрапляло до рослини. У верхній частині кожної з камер виріжте отвори та закрийте їх відповідно червоним, синім і зеленим світлофільтрами чи кольоровими скельцями (рис. 73). В четвертій камері зробіть отвір, як для світлофільтра, але не закривайте його нічим. Також для експерименту буде потрібна настільна лампа.

Поставте горщики з рослинами до камер. Розмістіть камери з горщиками довкола настільної лампи. Включайте її щовечора, коли стає темно. Порівняйте вигляд рослин за кілька тижнів.

Усі три рослини, що росли в кольорових камерах, розвинулися по-різному, якщо порівняти їх із тією, що знаходилася в білому світлі. Під червоним світлом виріс довгий пагін, але листки досить дрібні. Після зростання під світлом синього кольору в рослини вкорочений пагін, але нормально розвинуті листки. У зеленому світлі рослина дрібна або взагалі загинула.

Не читаючи далі, дайте відповідь на питання поставлене перед дослідом.

Найголовніше те, що для розвитку рослини не потрібен увесь спектр світла, а достатньо кількох його складників. Водночас червоний колір посилює ріст угору, а синій — розвиток листків. Через це в закритому ґрунті рослини вирощують, освітлюючи їх пурпуровим (червоне + синє) світлом (рис. 74), адже це дозволяє господарям непогано економити на електроенергії!

Закритий ґрунт — земля, захищена певною спорудою (теплицею, парником) від несприятливих впливів довкілля (дощу, холоду, посухи).

Поміркуйте

1. Навіщо фотографи використовують світлофільтри?
2. Деякі водорості мають не зелений, а бурий чи червоний колір. Як будуть відрізнятися кольори світла, які вони використовують для фотосинтезу, від таких у зелених рослин?
3. Існують дерева із червоними листками. Однак вони все одно здійснюють фотосинтез на пурпуровому світлі. Що ж їм дає такий незвичний колір листя?

Зміст