水草ペットボトルを使った光合成実験


水草ペットボトル……オオカナダモをペットボトルに詰めたものです。作るのも扱うのも手軽で、光合成関係の実験にいろいろ使えます。お薦めのアイテムです(熊谷高校の阿部先生オリジナル)。

目的 
    光合成には、(1)二酸化炭素が必要であること、(2)酸素が発生することを手軽に端的に示すことができる。
    演示実験でも、生徒実験でもできる。


方法 
1.お湯を沸かす。

2.熱いうちに写真のようなペットボトル(500ml)に入れて、蓋をしっかり閉める。これを2本用意する。
 ※ペットボトルの種類によっては変形してしまうので要注意
 ※空気が入らないようにお湯をいっぱい入れてうまく蓋を閉める。

3.室温まで冷ます。

4.一方に25%KHCOを1mlいれる(終濃度0.5%)。

5.双方に同じ重さのオオカナダモを入れる。(今回は20gずつ)

6.1日中日光にさらす。


7.気泡が発生するようすを観察する。
今回は、煮沸しなかった水のものも同時にためしました。
残念ながら気泡の発生がうまく写っていません(; ;)。
(1)通常の水……………… 日に当てるとすぐに気泡が発生
(2)通常の水+KHCO… 同様にすぐに気泡が発生。量的には多い
(3)煮沸した水…………… 全く気泡が発生しない。
(4)煮沸した水+KHCO…3−4時間は気泡が発生しないが、その後、(2)と同程度に発生。
 ※(3)(4)の結果から、光合成には二酸化炭素が必要であることがわかる。
  KHCOのかわりに息を吹き込んでも良いのかも知れない(後で試してみます)。
 ※煮沸すると、溶解していた気泡がほとんど出てしまう。
従って(3)と(4)のペットボトルには気体が全く溶存していない
(4)で最初気泡が発生しないのは、発生した酸素が溶解し、飽和するまで気泡になれないからである。
逆に、(1)(2)ですぐに気体が発生したのは、既に飽和していたからである。
溶解していた窒素も出てくるらしく、(1)(2)の気泡は純粋な酸素ではない。

8.発生した気体を捕集して、線香を入れる。
(1)(2)でも線香の火は燃え上がって、酸素の存在を示す。(omnisサークル参照
しかし、(4)の方が反応が著しく酸素の純度が高い(ほとんど純粋の酸素)ことがわかる。
(写真は後ほど載せます。ご勘弁を)


煮沸した水では、光合成による酸素の発生がないことは、セネビエがはじめて発見しました。
今回の実験では、これを再現して、二酸化炭素が必要であることを手軽に示します。
また、酸素の捕集も同時にできるので、光合成によって酸素が発生できることも手軽に示せます。

発展
 今後の展開として、次のことを考えています。
1.光の有無・強弱と光合成
 気泡計数法への応用
(1)同時に光を遮蔽して行うと光の有無による光合成も同時に示せる。また、生じるデンプンも検出する。
(2)一本のオオカナダモを使うのではなく、水草ペットボトルを使って、一番うまく泡の出ているものを選んで気泡を数える。切り口の形状をととのえる必要がない。また、扱いが非常に手軽である。

2.光の波長と光合成
 エンゲルマンは、酸素の発生を好気性細菌によって検出しながら、光の波長と光合成との関係を明らかにしたが、試験管中の水草や、水草ペットボトルを使って、気泡の発生によって光の波長と光合成の関係を示せると考えている。


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