中四生物實驗9.3：探究光強度對植物氣體交換的影響

實驗9.3    探究光強度對植物氣體交換的影響 (P. 13)

目標：(2分)

研究探究光強度對植物氣體交換的影響。

生物原理及實驗設計：(10分)

植物進行光合作用時會產生氧(1) 和消耗 二氧化碳 (1)。另一方面，

植物會持續進行 呼吸作用 (1)，消耗氧和產生 二氧化碳 (1)。因此，植物淨吸入和淨釋出哪種氣體，取決於這兩個過程的相對速率。

植物的 呼吸作用 (1) 速率頗恆定，但 光合作用 (1) 速率則受光強度影響而改變。

要知道植物淨釋出氣體的變化，可以二氧化碳濃度的淨變化作為研究氣體交換的參數。二氧

化碳的濃度可透過 碳酸氫鹽指示劑 (1) 顯示，指示劑的顏色會隨著空氣中的二氧化碳濃度而改變。

二氧化碳濃度	碳酸氫鹽指示劑的顏色
> 0.03%	黃色 (1)
~ 0.03% (大氣中的濃度)	紅色 / 橙色
< 0.03%	紫色 (1)

燈可提供均勻的光線。要調節不同的光強度，可利用不同層數的薄紗或鋁箔包裹葉片，因薄紗可讓部分光線穿透至葉片，而鋁箔則可以完全遮擋光線。

將已包裹的葉片放入載有碳酸氫鹽指示劑的大試管，可探究某光強度對葉片氣體交換的影響。

儀器及材料：

每組 (4 – 5人) 大試管 線 塞 薄紗 鋁箔

4支 4條 4個 適量 適量

大小相若的新鮮綠葉 碳酸氫鹽指示劑

4片 適量

步驟：(參考P. 13) (1分)

1.        分別把4支大試管標示為A至D。

2.       如下圖所示，裝置4支大試管。各大試管內所加入的碳酸氫鹽指示劑為 10 ml (1)。

3.        靜置裝置最少5小時。

4.        觀察並記錄碳酸氫鹽指示劑的顏色變化。

結果：(4分)

大試管	光強度 (隨意單位)	碳酸氫鹽指示劑的顏色
		實驗前	實驗後
A	++++	紅色	紫色 (1)
B	++	紅色	紅色 (1)
C	+	紅色	橙色 (1)
D	-	紅色	黃色 (1)

結果詮釋：(8分)

1          描述並解釋表列的結果。

試管A呈紫色，顯示二氧化碳濃度甚低 (1)。

這是因為光強度非常高，葉的光合作用速率高於呼吸作用速率，因而淨吸入二氧化碳 (1)。

試管B呈紅色，顯示二氧化碳濃度變化不大 (1)。

這是因為光強度較A低，葉的光合作用速率與呼吸作用速率相若，

因而沒有淨吸入或釋出二氧化碳 (1)。

試管C呈橙色，顯示二氧化碳濃度較原先高 (1)。

這是因為光強度更低，葉的光合作用速率較呼吸作用速率慢，因而有淨釋出二氧化碳 (1)。

試管D呈黃色，顯示二氧化碳濃度較原先高很多 (1)。

這是因為在黑暗情況下，葉不會進行光合作用而只進行呼吸作用，

因而只有淨釋出二氧化碳 (1)。

特別措施、實驗誤差和改善：(5分)

1          大試管D有甚麼作用？(2分)

大試管D作為對照 (1)，顯示指示劑的任何顏色變化都是由光，而非其他因素所引致 (1)。

2          實驗中除了光強度外，還有哪些因素會會影響光合作用和呼吸作用的速率？(1分)

溫度也會影響光合作用和呼吸作用的速率 (1)。

3          你會如何改良實驗，以避免葉片受題2所述的因素所影響？(2分)

將所有試管放置在水槽中 (1)，使溫度保持恆定不變 (1)。

(或其他合理的答案)

結論：(3分)

在有光的情況下，植物會淨吸入二氧化碳 (1)。

光強度愈高，淨吸入的二氧化碳愈多 (1)。

在黑暗中，植物會淨釋出二氧化碳 (1)。