Engelmann’in yaptığı deneydeki dalga boylarının elektromanyetik spektrum görselindeki büyüklükleri dikkate alındığında “Dalga boyu arttıkça fotosentez hızı artar.” hipotezi doğru değildir. Gerekçesi şöyledir:
Engelmann, 1882 yılında yaptığı bir deneyde, fotosentezin ışığın dalga boyuna bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. Deneyinde, bir prizma ile ışığı renklerine ayırmış ve bir su yosunu olan Cladophora’yı farklı renklerle aydınlatmıştır. Aynı zamanda, oksijene duyarlı bakterileri de su yosununun üzerine yerleştirmiştir. Fotosentez sırasında açığa çıkan oksijenin bakterileri çekeceğini varsaymıştır.
Deney sonucunda, bakterilerin en çok mavi ve kırmızı ışığa maruz kalan bölgelerde toplandığını gözlemlemiştir. Bu, mavi ve kırmızı ışığın fotosentez için en uygun dalga boyları olduğunu göstermiştir. Sarı ve yeşil ışığın ise fotosentez için daha az uygun olduğu anlaşılmıştır.
Elektromanyetik spektrum görselinde, mavi ışığın dalga boyu yaklaşık 450 nm, kırmızı ışığın dalga boyu ise yaklaşık 650 nm’dir. Sarı ve yeşil ışığın dalga boyları ise bunların arasındadır. Dolayısıyla, dalga boyu arttıkça fotosentez hızının artması beklenmez. Aksine, fotosentez hızı dalga boyunun belirli bir aralıkta olmasına bağlıdır. Bu aralık, fotosentetik pigmentlerin ışığı absorbe etme kapasitesi ile ilgilidir.
Özetle, Engelmann’in yaptığı deneydeki dalga boylarının elektromanyetik spektrum görselindeki büyüklükleri dikkate alındığında “Dalga boyu arttıkça fotosentez hızı artar.” hipotezi doğru değildir. Çünkü deney sonucunda, mavi ve kırmızı ışığın fotosentez için en uygun olduğu, sarı ve yeşil ışığın ise daha az uygun olduğu görülmüştür. Fotosentez hızı dalga boyunun belirli bir aralıkta olmasına bağlıdır. Bu aralık, fotosentetik pigmentlerin ışığı absorbe etme kapasitesi ile ilgilidir.
3. Engelmann deneyini inceleyerek elektromanyetik spektrumdaki ışığın dalga boylarıyla fotosentez hızının grafiğini çiziniz.
Cevap:
Engelmann deneyini inceleyerek elektromanyetik spektrumdaki ışığın dalga boylarıyla fotosentez hızının grafiğini çizmek için şu adımları izleyebilirsiniz:
-
Bir grafik kağıdı alın ve yatay eksene ışığın dalga boyunu (nm cinsinden), dikey eksene ise fotosentez hızını (arbitrer birimlerde) yazın.
-
Elektromanyetik spektrum görselinden, görünür ışığın yaklaşık 400 nm ile 700 nm arasında olduğunu belirleyin ve bu aralığı yatay eksende işaretleyin.
-
Engelmann deneyinden, mavi ve kırmızı ışığın fotosentez için en uygun, sarı ve yeşil ışığın ise daha az uygun olduğunu hatırlayın ve bu renkleri yatay eksende işaretleyin. Mavi ışık yaklaşık 450 nm, kırmızı ışık yaklaşık 650 nm, sarı ışık yaklaşık 580 nm, yeşil ışık ise yaklaşık 550 nm dalga boyuna sahiptir.
-
Fotosentez hızını gösteren bir eğri çizin. Bu eğri, mavi ve kırmızı ışığa yakın noktalarda yüksek değerler almalı, sarı ve yeşil ışığa yakın noktalarda ise düşük değerler almalıdır. Eğri, mor ve turuncu gibi görünür ışığın uç noktalarında da düşük değerler almalıdır. Eğrinin şekli aşağıdaki gibi olabilir:
Grafiğiniz tamamlandığında, fotosentez hızının dalga boyuna bağlı olarak değiştiğini görebilirsiniz. Fotosentez hızının maksimum olduğu dalga boyları, fotosentetik pigmentlerin en çok ışığı absorbe ettiği dalga boylarıdır.
2. Yönerge: Aşağıdaki deneyi ve tabloyu inceleyerek soruları cevaplayınız.
Biyoloji öğretmeni öğrencileriyle aşağıdaki talimatları izleyerek bir deney yapmıştır.
Elodea bitkisi, içi su dolu deney tüpüne yerleştirilir. Işık kaynağı işlevini üstlenecek beyaz ışık lambası, bitkinin 10 cm uzağına yerleştirilir. Bitkinin ışık şiddetine alışması için bir süre beklenir. Yavaş yavaş bitkiden çıkan gaz kabarcıkları gözlenir. Beş dakika boyunca bitkiden çıkan gaz kabarcıkları sayılıp not edilir. Işık kaynağı, bitkinin 20 cm uzağına yerleştirilerek bitkinin ışık şiddetine alışması için bir süre beklenir. Oluşan gaz kabarcıkları 5 dakika boyunca sayılıp kaydedilir. Aynı işlem, ışık kaynağı bitkinin 30 cm uzağına yerleştirilerek tekrarlanır. Sonuçlar aşağıdaki tabloya yazılır.
4. Biyoloji öğretmeni, bu deneyle neyi amaçlamıştır? Gerekçesiyle açıklayınız.
Cevap: Farklı ışık şiddetlerinin fotosentez hızına etkisini göstermeyi amaçlamıştır. Işık kaynağının farklı mesafelere koyulmasıyla çıkan kabarcık sayılarının karşılaştırılması bunu göstermektedir.
5. Bu deneyin sonucunda X, Y ve Z değerleri büyükten küçüğe nasıl sıralanır? Sebebini açıklayınız.
Cevap: X > Y > Z olmalı. Çünkü ışık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belli bir değere kadar artar. En yakın ışık kaynağının şiddeti yüksektir. Mesafe arttıkça ışık şiddeti azalır.
6. Bu deneyden yola çıkarak yapay ışıklandırmanın tarımsal ürün elde edilmesine etkisini açıklayınız.
Cevap: Fotosentez hızını artıracak ışık şiddetleri belirlenerek yapay ışıklandırmayla fotosentez hızının optimum düzeyde gerçekleşmesi sağlanır. Böylece bitkinin gelişimi artırılmış olur. Bu uygulama seracılıkta kullanılarak tarımsal ürünlerin verimi artırılır.
7. Biyoloji öğretmeni 10 cm uzakta tuttuğu ışık kaynağının önüne kırmızı renkli bir filtre koysaydı açığa çıkan kabarcık sayısı ne olurdu?
Cevap:
Biyoloji öğretmeni 10 cm uzakta tuttuğu ışık kaynağının önüne kırmızı renkli bir filtre koysaydı açığa çıkan kabarcık sayısı artardı. Gerekçesi şöyledir:
Fotosentez, bitkilerin ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürdüğü bir süreçtir. Fotosentez sırasında, bitkiler suyu oksijene ve hidrojen iyonuna parçalarlar. Oksijen gazı olarak açığa çıkar ve kabarcık oluşturur. Hidrojen iyonları ise karbondioksiti şekerlere dönüştürmek için kullanılır.
Fotosentez, ışığın dalga boyuna bağlı olarak değişir. Bitkiler, fotosentetik pigmentler adı verilen moleküllerle ışığı absorbe ederler. Fotosentetik pigmentlerin en önemlisi klorofildir. Klorofil, mavi ve kırmızı ışığı en iyi absorbe ederken, yeşil ışığı absorbe etmez. Bu nedenle, bitkiler yeşil renkte görünür.
Işık kaynağının önüne kırmızı renkli bir filtre konulursa, bitkinin aldığı ışığın dalga boyu kırmızıya yaklaşır. Kırmızı ışık, fotosentez için uygun bir dalga boyudur. Bu nedenle, bitki daha fazla ışık enerjisi absorbe eder ve daha fazla fotosentez yapar. Bu da daha fazla oksijen üretimi ve daha fazla kabarcık oluşumu anlamına gelir.
Özetle, biyoloji öğretmeni 10 cm uzakta tuttuğu ışık kaynağının önüne kırmızı renkli bir filtre koysaydı açığa çıkan kabarcık sayısı artardı. Çünkü kırmızı ışık, fotosentez için uygun bir dalga boyudur ve bitki daha fazla ışık enerjisi absorbe ederek daha fazla oksijen üretir.
