以黑藻为实验材料对几个中学生物学实验进行改进

以黑藻为实验材料对中学生物学“探究环境因素对光合作用的影响”、“观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原”、“绿叶在光下制造有机物”和“光合作用产生氧气”等实验进行了改进,提高了相关实验的课堂教学效率。     

基于传感器技术的黑藻光合速率定量研究

以"探究光照强度对黑藻光合速率的影响"为例,利用溶解氧传感器、氧气传感器、温度传感器和压强传感器,定量测定黑藻光合速率值。尝试将数字化传感技术与中学生物科学探究结合,简单、直观、精确地呈现抽象的生物学概念,激发并培养学生科学探究兴趣和能力,为中学生物学探究实验提供参考。     

“光照强度和气孔关闭协同对光合作用的影响”实验教学与探讨

光合作用的影响因素是高中生物学教考备受关注的重要教学内容,基于对"环境因素对光合作用的影响"实验的深入思考,采用自制光照强度探究装置,利用30%的蔗糖溶液诱导气孔关闭,完成"光照强度与气孔关闭协同对光合作用影响"探究实验并用于课堂教学,有助于学生理解细胞间隙CO_2浓度对光合作用影响。     

探究“环境因素对光合作用强度的影响”实验改进建议和实验延伸

在探究"环境因素对光合作用强度的影响"的实验教学中,以教材中的参考案例"探究光照强弱对光合作用强度的影响"为基础,对实验方法进行了优化,并探究了温度、CO_2浓度、光质对光合作用强度的影响。本实验采用分组分工合作的方法,使每位学生都成为实验的参与者,充分提高了课堂的时效性和可操作性,并取得了较好的实验效果,同时激发了学生的改革意识,培养了学生的创新精神。     

“探究环境因素对光合作用的影响”实验探讨

从实验装置、实验方案和实验结果的呈现等方面探讨"探究环境因素对光合作用的影响"实验,并以叶圆片进行"CO_2浓度对光合作用的影响"实验为例进行详细描述。     

验证植物光合强度的简易方法

在以往验证植物光合作用强度的实验中,常用水生植物黑藻(Hydrilla verticillata)作实验材料。但近年来我国北方旱情严重,河、湖水位下降甚至干枯,加上水质污染严重,取黑藻为实验材料日渐困难。为满足教学需要,笔者先后选用多种陆生植物进行试验,结果证明,葡萄科的五叶爬山虎(Parthenocissus quinquefo-lia),茄科的辣椒、朝天椒和珊瑚樱(Solanumpseudo-capsicum)是光合作用实验的好材料,其中以五叶爬山虎效果最佳。下面介绍一种以上述植物为材料的验证植物光合作用强度的简易实验。     

绿色植物在光合作用中吸收CO_2的证明

溴代麝香草酚蓝溶液在有CO_2存在时,其溶液颜色呈黄色,无CO_2存在时,溶液呈蓝色。根据上述原理,通过在溴代麝香草酚溶液内呼入CO_2的气体,并放入绿色水生植物进行光合作用,溶液由蓝色→黄色→蓝色的颜色变化,来证明绿色植物在光合作用中吸收的是CO_2气体。一、材料金色藻、黑藻或其他绿色小植物、0.1%溴代麝香草酚蓝溶液、试管、玻管。二、方法步骤:     

太湖常见浮叶植物和沉水植物的光合荧光特性比较

利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM),原位观测太湖常见的水生植物菱、荇菜、苦草、黑藻的最大光化学量子产量(F_v/F_m)及在暗适应和光适应条件下的快速光曲线.结果表明:浮叶植物菱和荇菜光系统Ⅱ的潜在最大光合作用能力高于沉水植物苦草和黑藻,其最大量子产量分别为0.837、0.831、0.684和0.764;菱和荇菜的最大电子传递速率、半饱和光强分别高于沉水植物苦草和黑藻,且在光适应条件下尤为显著.     

5种沉水植物的光合特征

以碘量法测定水中溶解氧的变化作为衡量沉水植物光合作用和呼吸作用变化的指标 ,研究了狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草和黑藻光合作用对光照的响应 ,比较了它们的光合能力及光合特征。不同光照强度下 ,供试材料的光合速率高低排列各不相同。 5种沉水植物的光合作用都表现出强光抑制现象 ,不同种类在高光强下光合速率下降的程度差异较大。狐尾藻等植株的下部可形成没有叶片的茎 (非光合茎 )。这些茎不进行光合作用或光合作用很弱 ,其暗呼吸也只是光合部分的一半左右。具有非光合茎的种类可在较深的水体中生存。 5种沉水植物中 ,苦草对光的需求最低 ,适于在低光照条件的水下生长 ,不耐强光 ;狐尾藻和金鱼藻对光的需求最高 ,在上层有较强的竞争能力 ;菹草和黑藻对光的需求介于中间 ,最大光合产量出现在中层 ,可在水体中层形成优势。     

Cd2+、Cu2+胁迫对黑藻(Hydrilla verticillata)的生长及光合荧光特性的影响

以黑藻(Hydrilla verticillata)为供试材料,采用Cd2+和Cu2+等两种重金属分别在5个浓度梯度水平下的河砂水培方法,研究Cd2+或Cu2+不同浓度胁迫对黑藻株高、生物量、成活率和叶绿素含量的影响,以及对黑藻叶片最小荧光(Fo)、最大荧光(Fm),PSⅡ最大量子产率(QYmax,)、稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Qp_Lss)、稳态下的非光化学淬灭(NPQ_Lss)等光合荧光参数及其荧光成像的影响,探讨各个参数分别随镉、铜浓度递增的变化规律。研究结果表明,Cd2+胁迫下黑藻的株高显著下降,说明Cd2+可能对黑藻叶片的维管束结构产生伤害作用;Cd2+和Cu2+胁迫对黑藻鲜重均无显著影响,说明与水生植物自由水含量存在一定关系;Cd2+和Cu2+胁迫均使黑藻干重显著下降,其中Cu2+胁迫对黑藻干重的影响更显著,说明Cu2+胁迫对黑藻累积生物量的影响远大于Cd2+;Cd2+和Cu2+胁迫下叶绿素各值均呈下降趋势,而Cu2+胁迫对叶绿素的影响更大,说明Cu2+对黑藻叶绿体的毒害比Cd2+更大。随着Cd2+或Cu2+胁迫浓度梯度的增加,黑藻的叶绿素荧光参数(Fo、Fm、QYmax)呈显著下降趋势,(1-Qp_Lss)呈上升趋势,而NPQ_Lss先上升后下降。黑藻在不同重金属胁迫下的生理指标、荧光参数及成像特征等方面所表现出的变化差异性,反映出同等浓度下黑藻受重金属胁迫的影响程度为:Cd2+胁迫Cu2+胁迫;黑藻可以在Cu2+浓度低于1 mg/L的环境下具有正常的光合活性,可推测将黑藻用于低浓度Cu污染水域的修复;在Cu2+浓度达3 mg/L以上环境下黑藻即无法长时间生存,可推测黑藻可以作为Cd污染水环境的指示种。     

新型光合作用探究仪的开发与应用

利用LED技术设计了一套新型光合作用探究仪。本装置可以定量设置光照强度,准确测定氧气释放量,帮助学生完成探究性实验"探究光照强度对光合速率的影响",有助于学生构建光照强度对光合速率的影响、光饱和点、光补偿点、净光合作用速率和光合作用速率等概念。     

一套探究环境因素对光合作用强度影响的装置

设计安装了一套用于探究环境因素对光合作用强度的影响装置,探究4种不同植物光合作用强度的差异,并测定不同光照强度、CO2浓度等环境因素对南美蟛蜞菊光合作用强度的影响。     

“研究影响光合作用的环境因素”的实验教学改进

在"研究影响光合作用的环境因素"一课中,对实验装置进行了改进设计,组织学生同时探究二氧化碳浓度和光照强度对光合作用的影响,完成实验数据的定量分析,有效提高课堂教学效率,培养学生的科学探究能力。     

中、日、韩三国初中生物学教材中“光合作用需要二氧化碳”实验的比较

光合作用是绿色植物乃至整个生物界中最重要的生理作用,光合作用实验几乎是每个生物学教材中都要涉及的实验。针对人教版初中生物学教材中的探究实验"二氧化碳是光合作用必需的原料吗",介绍了中、日、韩三国初中生物学教材中的"光合作用需要二氧化碳"实验,从实验材料、实验设计及实验结果等方面进行分析比较,期望能为我国的中学生和生物学教师提供参考。     

“探究CO_2浓度对光合作用强度的影响”的实验教学案例

以"探究CO_2浓度是如何影响光合作用强度变化及其实质"为核心,不断创设探究的问题情境,营造理性思维的氛围,激发学生的探索欲望,引导学生通过控制实验变量、设计并开展探究实验、合理解释实验结果、得出相应结论的过程,根据实验结果构建相关概念,最终实现知识的内化和实验能力的提高。     

体验科学发现历程 构建光合作用概念

通过生物学事实的学习,帮助学生建立和理解概念,是高中生物学教学的重要方式之一。在"光合作用"一节教学中,教师创设一定的探究情境,提供机会让学生体验光合作用的科学发现过程,在科学事实的发现过程中,抽象归纳光合作用的概念。     

“探究光强对光合作用强度的影响”的实验改进

对高中《生物》必修1中的实验"环境因素对光合作用强度的影响"在实验材料、抽气装置、抽气方法、光照强度的控制及测量、CO_2浓度的控制与测量、数据处理等方面进行改进,并进行定性和定量探究,且效果显著。     

探究环境因素对光合作用强度的影响

论述了用一套氧气收集装置探究光照强度、CO2浓度、温度、等环境因素对光合作用强度影响的实验过程.通过结果分析可知,各种环境因素对光合作用强度均有不同程度的影响.     

聚苯乙烯微塑料对黑藻生长及生理生化特征的影响

为探讨淡水环境中微塑料的污染对沉水植物产生的生理生化影响,选择典型沉水植物黑藻为供试材料,以粒径3 μm的聚苯乙烯微塑料颗粒(PS-MPs)为外源胁迫污染物,通过添加不同浓度的PS-MPs(5、10、30、50、100 mg·L^-1)设置不同暴露组及对照组,测定沉水植物的株高、生物量、叶绿素含量、抗氧化酶活性、光合荧光参数及荧光成像的变化特征。结果表明: 50～100 mg·L^-1PS-MPs下黑藻的株高显著下降;较低浓度下(如5 mg·L^-1)黑藻的鲜重显著升高,但随着PS-MPs暴露浓度进一步增加,黑藻鲜重降低,干重无显著变化。黑藻叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素a/b均随PS-MPs浓度的增加呈显著下降趋势,叶绿素b无明显变化。PS-MPs处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均随胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,叶绿素荧光参数(F_o、F_m、F_v/F_m)均呈下降趋势,而稳态下的PSⅡ反应中心关闭程度(1-Q_p-Lss)总体呈上升趋势,这可能与PS-MPs抑制黑藻PSⅡ反应中心有关。黑藻的荧光成像强度随PS-MPs浓度的增加而降低,在PS-MPs浓度为10 mg·L^-1及以下时,黑藻叶片表现出正常的光合活性;当PS-MPs为30 mg·L^-1及以上时,叶片边缘的光合强度小于茎秆及其周边,叶片呈现发黄、残叶等现象。推测黑藻基本能适应低浓度PS-MPs(0～30 mg·L^-1)的污染水域,而在PS-MPs高于30 mg·L^-1的污染水域中其生长和光合作用将受到抑制。     

不同营养水平对外来物种凤眼莲生长特征及其竞争力的影响

入侵种凤眼莲(Eichhorniacrassipes)在中国的泛滥不仅与其强大的适应力和繁殖能力有关,还与水体的富营养化有很大的关系。作者通过盆栽实验比较了三个营养水平的模拟富营养条件下凤眼莲的生长特征和对当地种黄花水龙(Ludwigiapeploidesssp.stipulacea)和黑藻(Hydrillaverticillata)两个不同生长型的影响。结果表明:富营养条件增强了凤眼莲的生长繁殖能力,使其平均每母株克隆分株数、平均株高以及总生物量极大的增加。凤眼莲的生长优势导致了其竞争优势,对黄花水龙和黑藻都发生了明显的竞争效应。迅速繁殖的凤眼莲覆盖大量水面,通过排挤作用抑制了黄花水龙的生长(低营养水平除外);黑藻因光照缺乏,导致正常光合作用受阻,生物量急剧下降。凤眼莲对黑藻的竞争效应较黄花水龙更强。富营养化的水体为凤眼莲的成功入侵提供了优越条件,因此解决当前水体的富营养化状况能有效控制凤眼莲入侵,同时也有利于本地生物多样性的保护。