運(yùn)用南美蟛蜞菊探究二氧化碳是光合作用的必需原料

樊曉紅

(廣東省廣州市玉巖中學(xué) 510530)

“二氧化碳是光合作用必需的原料嗎”是人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，教材中給出提示可以用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，并借鑒普利斯特實(shí)驗(yàn)中控制空氣流動(dòng)的方法等，但并未給出具體的實(shí)驗(yàn)方法和參考案例。筆者從實(shí)驗(yàn)材料的選取、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)等方面反復(fù)地嘗試，探索出適合學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料的選取

教材建議本實(shí)驗(yàn)使用盆栽的天竺葵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)需求量大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本較高；黑暗處理及隔絕CO2處理時(shí)盆栽天竺葵占用的空間大，而且取材受季節(jié)限制。 為此，改用水培生根的南美蟛蜞菊作為實(shí)驗(yàn)的材料，可以很好地解決這些問題。

南美蟛蜞菊是多年生草本植物，四季常綠，作為常見的園林綠化植物和強(qiáng)勢(shì)的外來入侵種，在華南地區(qū)常見，校園和學(xué)校周圍也有很多，取材容易，成本極低，而且該植物葉綠體含量豐富，光合作用非常旺盛，非常適合做探究光合作用實(shí)驗(yàn)的材料。實(shí)驗(yàn)前剪取南美蟛蜞菊的枝條，保留上面4～6片葉子，插入盛有水的小燒杯中，水培幾天即可長出不定根，以此作為光合作用實(shí)驗(yàn)的植物材料，簡(jiǎn)單方便。

2 實(shí)驗(yàn)裝置的選擇

探究實(shí)驗(yàn) “二氧化碳是光合作用必需的原料嗎”，教材提示借鑒普利斯特利實(shí)驗(yàn)的裝置和方法，普利斯特利實(shí)驗(yàn)是用玻璃鐘罩來隔絕外部空氣，同時(shí)又不影響光的透過。但是玻璃鐘罩一般體積大、重量大、成本高。筆者經(jīng)過實(shí)踐，推薦用實(shí)驗(yàn)室常見的大燒杯和保鮮膜代替玻璃鐘罩。

3 實(shí)驗(yàn)步驟和效果

(1)取2個(gè)小燒杯分別標(biāo)記為A、B，剪取兩支長勢(shì)相同的南美蟛蜞菊枝條插入小燒杯，水培3～5 d，待其長出不定根后用小紙箱罩住，黑暗處理14 h(一晝夜)。

(2) 將水培有南美蟛蜞菊的小燒杯A連同盛有NaOH溶液的小燒杯置于2000 mL大燒杯中，用保鮮膜將大燒杯封口，橡皮筋綁緊。這樣就做到了既隔絕空氣又不影響光的透過，配合使用濃NaOH溶液，可以很好的控制有、無CO2這一對(duì)對(duì)照條件，而且裝置輕便易操作，大大降低了實(shí)驗(yàn)成本(圖1)。

(3)將A、B植株同時(shí)置于光照下數(shù)小時(shí)。

(4)從A植株上摘取葉片a(無CO2條件)，B植株上摘取葉片b，置于酒精中水浴加熱除去葉片a、b中的葉綠素，滴加碘液后觀察葉片顏色變化，具體方法參考人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè)教材。

(5) 結(jié)果：葉片a、b經(jīng)處理后，a不變藍(lán)，b變?yōu)樯钏{(lán)色，如圖2、3所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2 葉片a

圖3 葉片b

南美蟛蜞菊葉片葉綠體豐富，但是葉片較薄，沒有蠟質(zhì)層，酒精脫色比較容易，脫色后呈黃白色，滴加稀碘液后，不含淀粉的葉片呈淡棕色，含淀粉的葉片變?yōu)樯钏{(lán)色，對(duì)比效果非常明顯。

4 觀察方法的拓展

在學(xué)生肉眼觀察葉片有沒有變藍(lán)后，可以引導(dǎo)學(xué)生展開進(jìn)一步的探究，取深藍(lán)色的葉片制作橫切面的臨時(shí)裝片，顯微鏡下觀察淀粉在葉片中的分布。顯微鏡下，可以看到深藍(lán)色的淀粉主要分布在葉肉細(xì)胞中，氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中也有淀粉分布，表皮細(xì)胞中沒有淀粉。通過觀察光合作用的產(chǎn)物淀粉在葉片細(xì)胞中的分布，可以進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究熱情，使學(xué)生更好地理解植物以二氧化碳為原料通過光合作用合成淀粉的過程。