Фотосинтеза и дишане: два процеса едновременно

Строи и разгражда

• Фотосинтеза – в хлоропластите. Със светлина растението строи захар от въглероден диоксид (CO₂) и вода и отделя кислород (O₂). Тя е анаболитен процес.
• Клетъчно дишане – в митохондриите. Клетката разгражда захарта с кислород и получава енергия. То е катаболитен процес.

Растението диша денем и нощем. На светло фотосинтезата обикновено отделя повече кислород, отколкото дишането поглъща – затова изглежда, че растението „само отделя“.

Какво показват мехурчетата

Водното растение елодея под лампа пуска мехурчета с кислород. Те показват разликата между отделения и погълнатия кислород. При много слаба светлина разликата е под нулата: мехурчета няма, а растението поглъща кислород от водата. Светлината, при която двете са равни, наричаме равновесна светлина.

Светлина, CO₂ и температура действат заедно

• Повече светлина – повече мехурчета, но не безкрайно: кривата има таван. Два пъти повече светлина не дава два пъти повече мехурчета.
• Когато CO₂ във водата е малко, по-силната лампа почти не помага. Щипка сода за хляб дава CO₂ и мехурчетата скачат. Скоростта ограничава факторът, който е най-далеч от своя таван.
• Температурата има най-добра стойност (около 24–25 °C в нашия модел). В по-топла вода дишането се ускорява и растението има нужда от повече светлина, за да е „на плюс“. Над около 38 °C то поглъща повече кислород, отколкото отделя.
• Зелената светлина се използва по-слабо от червената и синята, но не нула: при зелен филтър мехурчетата намаляват, но не изчезват.

Откъде идва масата на растението

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (със светлина)

От двете страни на стрелката има по 6 атома въглерод, 12 атома водород и 18 атома кислород. 264 g CO₂ и 108 g вода дават 180 g захар и 192 g кислород: по 372 g от двете страни. Почвата не е в уравнението.

Опитът на ван Хелмонт. Той засадил върбова пръчка в саксия с изсушена пръст и я поливал само с дъждовна вода. След 5 години върбата натежала с около 74 kg, а пръстта олекнала само с 57 g. Ван Хелмонт решил, че масата е от водата – наполовина прав: другата половина е от въздуха (CO₂).

Знаеш ли, че…

• Факторът, който „спира растежа“, учените наричат ограничаващ фактор, а равновесната светлина – точка на компенсация.
• Дебелите листа на дърветата поглъщат около 80 % от зелената светлина и я използват.
• През 1779 година. Ян Ингенхауз показал, че растенията се нуждаят от светлина.

Безопасност в истинския опит

• Ток и вода: лампата се включва и мести само от учителя; кабелът е далеч от водата, мокри ръце не пипат лампата.
• Халогенните лампи са горещи: не пипай колбата. Учителят слага воден екран или LED лампа.
• Содата за хляб се дозира от учителя. Не се опитва в устата.
• След опита растението не се изхвърля в река, езеро или канал: някои видове елодея са инвазивни в Европа.

В симулацията числата са примерни (условни единици), но формата на кривите е вярна. Нагряването до 45 °C е само виртуално.