JP2012075433A - 光合成実験ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】植物の光合成により二酸化炭素を吸収し、呼吸により二酸化炭素を放出する現象を実験するための光合成実験ユニットを提供する。
【解決手段】密閉容器に植物を密集させて入れ、光合成を起こすための光源として小型の蛍光灯９を使用し、光源からの光を有効に植物に当たるように密閉容器にはカバー１で覆い、このカバー１の裏側には銀色の反射シート３を張る。植物の光合成に大きな作用をしている葉の裏側まで光が当たっていることを確認するためにカバー１には確認用の小窓７を付ける。また、真っ暗な環境を作って光合成を止め、呼吸のみをさせるためにはこのカバー１には取り外しのできる蓋２を付ける。さらに光合成または呼吸による二酸化炭素の減少（増加）が数値的に分かるようにＣＯ２モニター６、光合成または呼吸の温度条件、湿度条件が分かるように温湿度計５と時間経過が分かるようにデジタル時計を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は植物の光合成により二酸化炭素を吸収し、呼吸により二酸化炭素を放出する現象を実験するための光合成実験ユニットに関する。

従来の光合成実験は、ＢＴＢ溶液と植物（オオカナダモ）を使って行っていた。

ＢＴＢ溶液とは、ブロモチモールブルー溶液（Ｃ２７Ｈ２８Ｏ５Ｂｒ２Ｓ）のことであり、粉末のＢＴＢ０．１ｇから１ｇを９０〜９５％エタノール２０ｍｌに溶かし．水を加えて１００ｍｌにした液である。

まず、元々酸性である粉末のＢＴＢを水に溶かし、更にアルカリ溶液を加えて中性色（緑）にする。

これに炭酸ナトリウムか炭酸水素ナトリウムを微量加えてアルカリ色（青）にする。

この液に水を加え、更に呼気を吹き込んで二酸化炭素を溶かし中性色（緑）にする。

植物（オオカナダモ）を試験管に入れる。ここに、先程の中性色（緑）のＢＴＢ溶液を入れる。

植物（オオカナダモ）の入った試験管を光に当てると、植物が光合成をおこし二酸化炭素を吸収して、アルカリ色（青）に変わることで二酸化炭素の吸収が確認できる。

植物（オオカナダモ）の入った試験管を光に当てないと、植物が呼吸をして二酸化炭素を放出し酸性色（黄色）に変わることで二酸化炭素の放出の確認ができる。

特開２０１０−１０

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｘ．ｈｉ−ｈｏ．ｎｅ．ｊｐ／ｌｙｌｌｅ／ｓｈｏｋｕｂｕｔｕ３．ｈｔｍｌ

従来の方法では、溶液の色の変化により二酸化炭素の吸収、二酸化炭素を放出する現象は定性的には分かるが、どの位の二酸化炭素が吸収、または放出されたのかが定量的には分からない。

また、二酸化炭素の減少（増加）が溶液のｐＨ変化とどう関係するか別途説明しなければならないので、光合成や呼吸による二酸化炭素の減少（増加）が直感的に理解しにくい。

さらに、溶液の色変化で調べるため調査対象は一部の水草だけであり、対象となる植物が限られ、多種の植物の比較実験ができない。

さらに、ＢＴＢ溶液の処理が面倒である。

光合成を起こす植物は、小型鉢植えに植えられた植物を使用する。例えば、コーヒーの木２鉢とポトスグリーン２鉢を使用する。

光合成または呼吸による二酸化炭素の減少（増加）が大きく出るようにするために、小さな密閉空間に多くの植物を密集させて入れる。

この密閉容器は、例えば透明な水槽を使用し、密閉するために透明な蓋をする。

小さな密閉空間の中には、光合成または呼吸による二酸化炭素の減少（増加）が数値的に分かるように、ＣＯ２モニターを入れる。

また、光合成または呼吸の温度条件、湿度条件が分かる様に温湿度計を入れる。

さらに、この空間には時間経過が分かるように時計を入れる。例えばデジタル時計を使用する。

光合成を起こすための光源として、小型の蛍光灯を使用する。

簡易に真っ暗な環境を作って光合成を止め、呼吸のみをさせるためにカバーを使用する。このカバーには更に取り外しのできる蓋を付ける。

小型の蛍光灯を使用して光合成を起こす場合に、光源からの光を有効に植物に当たるように、このカバーの裏側には銀色の反射シートを張る。

植物の光合成は葉の裏側が大きな作用をしているので、カバーには葉の裏側まで光が当たっていることを見せるために、前面に小窓を設ける。

ＣＯ２モニター、温湿度計及びデジタル時計には水や土がかからないようにカバーをつける。

光合成を起こすための温度条件があり、蛍光灯からの熱による密閉容器内の温度上昇を防ぐために保冷剤を容器に入れる。

この様な構成で、植物の光合成による二酸化炭素の吸収現象を実験するためには、まずカバーの蓋を取り小型の蛍光灯により植物に光を当てる。

カバーの裏側の、銀色の反射シートにより、植物の葉の全面に光を当てることができる。

植物の光合成に大きな作用をしている葉の裏側まで光が当たっていることを、カバーに取り付けられた小窓を通して確認できる。

家庭で手に入れることのできる保冷剤を容器に入れることにより、蛍光灯による容器内部の温度上昇を防ぐことができる。

デジタル時計を読み、実験の開始時間と経過時間を記録することができる。

温湿度計により、容器内の温度が光合成を起こすための温度条件に入っているかどうかが確認できる。

蛍光灯の光により光合成が開始され、容器内の二酸化炭素濃度が減少し始めるのがＣＯ２モニター表示によりわかるので、経過時間と共に記録することができる。

一般には植物の反応の遅れにより、光合成が開始されて直ぐに容器内の二酸化炭素濃度が減少し始めるのではなく、しばらく経ってから二酸化炭素濃度の減少が見られる。

次に、蛍光灯による光の照射を止めカバーの蓋をすることで光合成が止まり、植物の呼吸による二酸化炭素の放出現象の実験に簡単に移行することができる。

これにより、植物の呼吸による容器内の二酸化炭素濃度の上昇がＣＯ２モニター表示によりわかるので、経過時間と共に記録することができる。

容器の容積が分かれば、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）の変化から、二酸化炭素のガス分圧の変化が分かる。

光合成を起こす植物に、小型鉢植えに植えられた植物を使用することで、これらの植物の管理が簡単である。

植物や光源を変更できる構造である。

以上の実験結果の例を図１に示す。

光合成実験結果の例 光合成実験ユニット本体 光合成実験ユニットカバー

以下、本発明の実施の形態を図２の光合成実験ユニット本体、図３の光合成実験ユニットカバーに基づいて説明する。

図２において、１は透明な密閉容器であり例えば透明な水槽を使用する。水槽を使う場合には、光源からの光が内部に照射できるように透明な蓋をつける。

この中に光合成を起こす植物として小型鉢植えに植えられた植物８を入れる。例えば、コーヒーの木２鉢とポトスグリーン２鉢を使用する。

光合成または呼吸による二酸化炭素の減少（増加）が大きく出るようにするためには、小さな水槽に多くの植物を密集させて入れることが必要である。

光合成を起こすための光源として、小型の蛍光灯９を使用する。

この密閉容器１には、図３のカバー１を上から被せて、効率よく光を植物に当てるために、カバーの裏側に銀色の反射シート３を張る。

蛍光灯９の熱により、密閉容器の内部温度が上昇して光合成を起こすための温度条件以上に温度が上がるのを防ぐために、図２の保冷剤７を密閉容器の中に入れる。

この温度条件は、図２の温湿度計５により確認でき、その表示はカバーに付けられた図３の温湿度計用窓５を通して見ることができる。

図３の小窓７は、植物の光合成に大きな作用をしている葉の裏側まで光が当たっていることを確認する為の、カバーに取り付けられた小窓である。

蛍光灯９の点灯を開始した時間は、図２のデジタル時計４により確認でき、その表示はカバーに付けられた図３のデジタル時計用窓４を通して見ることができる。

蛍光灯９の点灯により植物の光合成が始まり、しばらくすると図１に示すように、図２に示すＣＯ２モニター６の指示の減少が始まる。

ＣＯ２モニターの指示は、図３のＣＯ２モニター用窓６を通して見ることができる。

蛍光灯９による光の照射を止め、図３のカバー２の蓋をすることで光合成が止まり、植物の呼吸による二酸化炭素の放出現象が開始される。

植物の呼吸による二酸化炭素の放出現象が開始されてしばらくすると、図１のようにＣＯ２モニターの指示の上昇が始まる。

（図２）
１ 透明な密閉容器
２ 透明な蓋
３ 小窓
４ デジタル時計
５ 温湿度計
６ ＣＯ２モニター
７ 保冷剤
８ 植物（鉢植え）
９ 光源（蛍光灯）
（図３）
１ カバー
２ 蓋
３ 反射シート張り
４ デジタル時計用窓
５ 温湿度計用窓
６ ＣＯ２モニター用窓
７ 小窓

Claims (4)

1. 光源からの光を有効に植物に当たるように、容器の内側に銀色の反射シート又は良く光を反射する材料を張ったカバーと、光合成を止めて植物の呼吸による二酸化炭素の放出現象へ簡単に切替えが出来るための、取り外しの出来る蓋を使用することを特徴とする光合成実験ユニット。
2. このカバーには葉の裏側まで光が当たっていることを見せるための小窓が付いていることを特徴とする光合成実験ユニット。
3. 光源からの熱により、光合成を起こすための温度条件を上回る事を防止する手段として、家庭で手に入る保冷剤又は冷却剤を使用することを特徴とする光合成実験ユニット。
4. ＣＯ２モニター、温湿度計及びデジタル時計を備えたことを特徴とする光合成実験ユニット。