Liść włożony do wody pod lampą zaczyna produkować bąbelki. Możesz zobaczyć fotosyntezę na żywo – i nawet zmierzyć jej szybkość.

Co nam będzie potrzebne?

Jak wykonać doświadczenie?

Napełnij słoik wodą i dodaj szczyptę sody oczyszczonej – soda dostarcza CO₂ (dwutlenku węgla), który jest “pożywieniem” dla fotosyntezy, i przyspiesza widoczny efekt.

Włóż gałązkę Elodei do słoika. Jeśli używasz szpinaku, wcześniej nakłuj liście igłą kilka razy (żeby ułatwić wyjście powietrza) lub użyj odkurzacza: zanurz liście w wodzie z sodą i zassij trochę powietrza przez słomkę – liście opadną na dno, co ułatwia obserwację.

Postaw słoik blisko mocnej lampy lub w pełnym słońcu i odczekaj 5–10 minut. Na liściach zaczną się pojawiać małe pęcherzyki gazu – to tlen (O₂) produkowany podczas fotosyntezy.

Dla eksperymentu ilościowego: licz pęcherzyki przez 1 minutę przy różnych odległościach od lampy (5 cm, 15 cm, 30 cm, 60 cm). Zanotuj wyniki – zobaczysz, że bliżej lampy bąbelków jest więcej.

Następnie przykryj słoik czarną torbą foliową na 5 minut. Bąbelki powinny zniknąć lub wyraźnie się zmniejszyć – bo bez światła fotosynteza nie zachodzi.

Wyjaśnienie naukowe

Fotosynteza to proces, dzięki któremu rośliny produkują cukry z dwutlenku węgla i wody, używając energii świetlnej:

6 CO₂ + 6 H₂O + energia świetlna → C₆H₁₂O₆ (glukoza) + 6 O₂

Bąbelki, które widzisz, to właśnie tlen (O₂) – produkt uboczny fotosyntezy. Tlen pochodzi z rozszczepiania cząsteczek wody przez energię światła w procesie zwanym fotolizą wody. Atomy tlenu łączą się w pary i uciekają z liścia przez małe otwory zwane aparatami szparkowymi.

Szybkość fotosyntezy zależy od trzech czynników:

Elodea jest doskonała do tego eksperymentu, bo rośnie zanurzona w wodzie i produkuje pęcherzyki bezpośrednio do wody, gdzie łatwo je policzyć. U roślin lądowych tlen ucieka do powietrza i jest niewidoczny.

Szczypta sody oczyszczonej (NaHCO₃) podnosi stężenie jonów wodorowęglanowych w wodzie – rośliny akwatyczne mogą pobierać CO₂ właśnie w tej formie. Bez sody CO₂ w wodzie szybko się wyczerpuje i fotosynteza zwalnia.

Warianty

Wykres natężenia światła – zmierz liczbę bąbelków na minutę przy lampie umieszczonej w odległości 5, 10, 20, 40 i 80 cm. Narysuj wykres. Zaobserwujesz, że liczba bąbelków maleje z kwadratem odległości – zgodnie z prawem odwrotnych kwadratów (intensywność światła maleje z kwadratem odległości od źródła).

Różne kolory światła – przykryj lampę folią czerwoną, niebieską lub zieloną i porównaj efekty. Chlorofil (zielony barwnik fotosyntetyczny) pochłania głównie światło czerwone i niebieskie, a odbija zielone (dlatego liście są zielone). Pęcherzyków będzie więcej przy czerwonym i niebieskim filtrze niż przy zielonym.

Porównanie roślin – porównaj szybkość fotosyntezy Elodei, szpinaku i innej rośliny (np. rukoli). Różne rośliny mają różne zawartości chlorofilu i różną efektywność fotosyntezy.

Często zadawane pytania

Skąd wiem, że bąbelki to tlen, a nie CO₂? CO₂ doskonale rozpuszcza się w wodzie (to dlatego napoje są gazowane CO₂, a nie tlenem). Tlen jest znacznie mniej rozpuszczalny i uciecza z wody w postaci pęcherzyków. Gdy roślina produkuje O₂, gaz nie ma jak pozostać w wodzie – tworzy bąbelki. CO₂ byłby od razu pochłaniany przez wodę. Możesz też sprawdzić: zbierz gaz z bąbelków do odwróconej probówki i zbliż żarzący się patyczek – tlen spowoduje, że znowu zapłonie.

Dlaczego soda oczyszczona przyspiesza fotosyntezę? Soda oczyszczona (NaHCO₃) w wodzie dostarcza jonów wodorowęglanowych (HCO₃⁻), które są formą CO₂ dostępną dla roślin wodnych. Bez sody woda zawiera tylko naturalny CO₂ z powietrza, który szybko się wyczerpuje. Soda działa jak “doładowanie” dla rośliny.

Czy fotosynteza zachodzi w nocy? Nie – fotosynteza wymaga światła jako źródła energii. W nocy rośliny przeprowadzają tylko oddychanie komórkowe (odwrotny proces: zużywają tlen i glukozę, produkują CO₂ i wodę). Jednak produkcja tlenu podczas fotosyntezy w dzień jest wielokrotnie większa niż jego zużycie podczas oddychania, więc bilans jest zdecydowanie na korzyść tlenu.