Lys i skoven

Eleverne skal undersøge lysets betydning for træers og andre planters vækst – og lære fotosyntesen at kende.

Lys på bøgeblade.

Formål

At eleverne gennem praktiske iagttagelser og undersøgelser bliver i stand til at beskrive og forklare:

  • lysets betydning for træers og andre planters vækst
  • overførsel af fotoners energi til kemisk energi
  • sammenhæng mellem lysets intensitet i skovbunden og træarterne ovenover.
     

Forberedelse

Udvælg områder i skoven, skovbrynet eller lysninger som giver mulighed for:

  1. at iagttage lysets indflydelse på træernes vækst
  2. at lave sammenlignende undersøgelser af lysets intensitet i forskellige bevoksningstyper.

Hvis det er muligt, er det en god idé at kontakte en skovfoged med henblik på elevernes spørgsmål fx vedrørende beplantningsplaner, drift mv. – især i forhold til lys, som vækstfaktor. Formulér derfor sammen med eleverne, inden besøget, en række spørgsmål til skovfogeden.

Det kan være en fordel, at klassen på forhånd har arbejdet med lys, fotosyntese, lysets betydning for planternes vækst i skoven og med måling af lys.
 

Sådan gør du


Undersøgelser i skoven

A: Træets placering i skoven
Betragt eksempelvis gamle bøgetræer som vokser henholdsvis:

  • i en tæt bøgeskov (søjlehal)
  • fritstående med lys og luft omkring sig
  • i skovbrynet.

Er der forskel på, formen på træernes kroner? Hvilken?
Hvilken betydning kan voksestedet og dermed lyset have for udviklingen af træernes kroner?


                    a.                                    b.                         c.

Træets grene strækker sig efter lyset. Det får betydning for træets form. a: Bøgetræer der står tæt. b: Fritstående bøg. c: bøg i skovkant (randtræ). Tegning: Eva Wulff

 

B: Lys- og skyggeblade
Pluk et blad fra den ydersted del af kronen på et bøgetræ, gerne på sydsiden (fuld belyst af solen). Pluk også et blad fra en skyggefuld del inde i kronen. Lad eleverne føle på bladene. Klip bladene over og sammenlign tykkelsen. Er der forskel på de to blade? Hvad kan en evt. forskel skyldes?

Snit gennem et lysblad og et skyggeblad. Lysbladet er tykkest. Det får så meget lys, at cellerne dybt inde i bladet kan lave fotosyntese. Skyggebladet er tyndere. 
Tegning: Eva Wulff.

 

C: Lysintensitet
Mål og notér lysets intensitet på de udvalgte lokaliteter. Brug et luxmeter som måler lysets intensitet i lux. Lysets intensitet på de udvalgte lokaliteter sammenlignes indbyrdes og med lysets intensitet i fx et klasseværelse på skolen.

                              Lysintensitet (Lux)

Lokalitet:

Lokalitet:

Lokalitet:

Lokalitet:

Lokalitet:

Klasseværelse

 

 

 

 

 

 

 


Undersøgelser hjemme

1) De to CO2-indikatorers virkemåde (CO2-indikator på rød form og BTB)
Tilsæt 20 dråber af den ene indikator til ca. 100 ml vand og fordel vand med opløst indikator i 5 - 6 reagensglas. Blæs gennem en tynd slange forskellige luftarter ned i fem af glassene,

  • Glas 1: udåndingsluft
  • Glas 2: ren CO2  f.eks. fra en blanding af eddike og bagepulver
  • Glas 3: almindelig luft fx fra en luftmadras- eller cykelpumpe
  • Glas 4: ren ilt f.eks. fra en blanding af gær og brintoverilte
  • Glas 5: ingenting

Prøv f.eks. også først at blæse udåndingsluft og derpå ilt ned i et glas.

Notér iagttagelserne og diskutér hvad de viser, og hvad det giver jer mulighed for at forklare om hvordan indikatoren virker.

Gentag samme arbejdsgang med den anden indikator. 

                                        Indikatorernes virkemåde

Reagensglas nr.

       Indikator 1
        
iagttagelse

        Indikator 2
        iagttagelse

1. Udåndingsluft

 

 

2. Ren CO2

 

 

3. Alm. luft

 

 

4. Ren ilt

 

 

5. Ingenting

 

 

 

2) En plantes optagelse og udvikling af CO2
Tilsæt 10 dråber CO2-indikator til ca. 50 ml vand. Blæs udåndingsluft gennem vandet indtil farven ændres (til orange for den røde indikator / til grøn for BTB–indikator). Fordel vand med indikator i tre reagensglas. I to reagensglas anbringes et lille stykke vandpest. Det ene glas med vandpest pakkes ind i stanniol. De tre glas anbringes i lys fra en kraftig lampe, f.eks. et lysbilledapparat. Efter ca. en time iagttager I om der er ændringer i indikatorens farve i de tre glas. Sammenlign resultaterne med iagttagelserne fra undersøgelsen af indikatorerne.

                                                Planter og CO2

Reagensglas

              Iagttagelse

Vandpest

 

Vandpest + stanniol

 

Vand

 

 

3) Lysintensitetens betydning
Fyld et cylinderglas med sø- eller damvand og tilsæt en knivspids natron (NaHCO3). Skær stænglen skråt af et stykke vandpest (Elodea), og anbring en papirclips i skudspidsen som lod. Placer vandpesten med snitfladen opad i cuvetten.

Vandpest producerer iltbobler ved fotosyntesen.
Tegning: Eva Wulff.

Anbring nu det tændte lysbilledapparat f.eks. 10 cm fra cylinderglasset. Vent ca. 1 minut med at tælle bobler. Mål lysintensiteten med Luxmeteret.

Flyt derefter lyskilden til afstande på henholdsvis 25, 50, 100 og 200 cm fra cylinderglasset. Vent ét minut og tæl og notér derefter boblerne fra vandpesten på hver afstand og mål også lysintensiteten. (der kan f.eks. også tælles totale antal bobler i 10 minutter og derefter deles med 10):

Afstand:

10 cm

25 cm

50 cm

100 cm

200 cm

Lysintensitet (Lux)

 

 

 

 

 

Lysintensitet
(Antal bobler pr. minut)

 

 

 

 

 

 

4) En plantes iltudvikling

Anbring en omvendt glastragt over flere skud af vandpest i et cylinderglas med søvand. Tilsæt en knivspids natron til vandet. Sæt et vandfyldt reagensglas med bunden i vejret ned over tragtens stilk. Belys vandpesten med en kraftig lampe, f.eks. et lysbilledapparat, i 1-2 dage. Mål på reagensglasset, hvor meget luft/ilt vandpesten har dannet. Tag reagensglasset op, men hold fingeren for åbningen indtil du er klar: Før en glødende træpind ned i det nu delvist ”luft”-fyldte reagensglas. Hvis det opsamlede luft er ilt, vil pinden flamme op.

Vandpest producerer ilt, som opsamles i omvendt cylinderglas.
Tegning: Eva Wulff.

 

5) Undersøgelse af en plantes produktion af stivelse
Fastgør med clips stanniol/sort papir på nogle udvalgte blade på planten (f.eks. pelargonie), så dele af bladet er dækket på både over- og underside. Forinden kan fx skæres et L ud i stanniolen på bladets overside. Planten skal nu stå i lys resten af dagen og den næste dag indtil om eftermiddagen – dog i mørke hele natten!

Plante med stanniol-L sat fast på bladet.
Tegning: Eva Wulff.

Pluk bladet næste eftermiddag, og hæld kogende vand over det, så det bliver dræbt. Kog nu bladet i sprit indtil det er hvidt.

OBS!: Sprit er brandfarligt. Kom derfor sprit og blad i et bægerglas og sænk det ned i en kasserolle med kogende vand. Brug ingen åben ild! (sluk for gassen og brug el-kogeplade).

Når bladet er blevet hvidt, skyller I spritten af med koldt vand. Anbring så bladet i en skål og hæld jod-jodkalium-opløsning over. Lad bladet være dækket af opløsningen i 5 minutter. Skyl det derefter rent og sammenlign de dele af bladet som har været i henholdsvis mørke og lys.
 

Baggrund

Lyset og træernes form

  • Træer som står i en tæt bevoksning vil have tendens til at ”strække sig” efter lyset, dvs. få høje, ranke stammer med flest grene i den højtsiddende krone.
  • Træer som vokser op med plads (og dermed også lys) omkring sig, vil normalt få en krone der næsten når jorden. Træet kan udnyttet sollyset på et større areal. Stammen er ofte kort og bliver i lav højde delt i flere store grene.
  • Træer der vokser i skovbrynet vil ofte ensidigt have store grene væk fra skoven. Skovsiden af træet vil kun have få grene, da konkurrencen med de andre træer om lyset her er mere intens.

Lysblade og skyggeblade
Et lysblad er tykt, stift og læderagtigt. Det skyldes at bladet får så meget lys, at cellerne dybt inde i bladet kan få tilstrækkeligt lys til at lave fotosyntese. Anderledes med det tyndere og mindre stive skyggeblad som kun får lys nok til et eller få lag celler.

Foryngelse af en bøgeskov – et spørgsmål om lys
Når en bøgebevoksning når hugstalderen (ved ca. 120 år), er skovfogeden allerede i gang med at planlægge den næste bevoksning. Bøgeskov bliver ofte fornyet ved det man kalder naturlig foryngelse eller selvforyngelse, altså ved at man lader bøgetræernes egne frø (bog) vokse op og blive til de nye træer. Det foregår i store træk foregår på følgende måde:

Nogle få store bøgetræer bliver fældet, for at skaffe lys til skovbunden og til de bog der ligger i jorden. Der må ikke komme for meget lys, da de vilde urter så kan få overtaget over de nyspirende bog senere.

Skovbunden bliver ryddet, og eventuelt også harvet, så efterårets nedfald af bog får gode spire- og vækstvilkår. Denne planlægning forsøger man normalt at tilpasse i forhold til oldenår, dvs. de særlige år hvor bøgetræerne sætter ekstra mange blomster og dermed frugter. Der er oldenår cirka hvert 5. - 7. år. De næste år vokser der en masse små bøgetræer op ad jorden.

Efter nogle år skal der tyndes ud, da de tætte bestande af små bøgetræer (bøgepur) hæmmer hinandens vækst. Udtyndingen sker ad flere gange og med års mellemrum. Træerne skal i sidste ende stå så relativt tæt at de strækker sig lige op i konkurrence om lyset. Det giver os den klassiske danske bøgeskov – søjlehallen – med dens høje lige stammer. Søjlehallen er et kunstigt produkt af skovdriften der skaffer os lange lige planker. Prøv at sammenligne kronen på et bøgetræ i en søjlehal, og et bøgetræ der står alene (solitært) med rigelig lys og luft omkring sig, eller i skovbrynet. Hvilken indflydelse har lyset haft?

Når en granskov skal fornyes, gør man det ved at plante små nye træer fra en planteskole ud på området. Når grantræer er hugstmodne (ca. 60-80 år), er det normalt at alle træerne over et større eller mindre areal bliver fældet, hvorefter nye små grantræer fra en planteskole bliver plantet ud – relativt tæt. Når træerne har nået en vis størrelse, skal der tyndes ud, så der er plads og lys nok til de træer der står tilbage. Grantræer skal også stå relativt tæt, så træerne kan vokset ret opad efter lyset.

Undersøgelse for stivelse
Når grønne planter bliver udsat for lys, går fotosyntesen i gang i de lysfølsomme grønkorn i bladene – forudsat at planten har adgang til kuldioxid og vand. Fotosyntesen er en kemisk proces der med lyset som energikilde danner store glukosemolekyler ud fra 6 vandmolekyler (H2O) og 6 kuldioxidmolekyler (CO2). Den kemiske formel kan se således ud:

6 H2O + 6 CO2  + lysenergi = C6H12O6  + 6O2

Det dannede sukker (glukose) omdannes senere til stivelse som består af lange kæder af glukosemolekyler (C6H12O6)n. I løbet af natten bliver stivelsen igen omdannet til sukker, som transporteres bort fra bladet. Den følgende morgen, når bladet udsættes for lys, bliver der dannet nyt sukker, som omdannes til stivelse – men i de partier af bladet som har været dækket med stanniol, sker denne proces ikke.

Jod-jodkalium farver stivelse blå. Man vil derfor på bladet kunne identificere de områder der har fået henholdsvis ikke har fået lys. For at opnå de ønskede resultater skal planten ud over lys (og mørke) selvfølgelig være gødet og vandet tilpas. Luften skal desuden ikke være for tør, da spalteåbningerne i så fald vil være lukkede.

Søvand til vandpest
Da man ikke kan være sikker på at ledningsvandet fra vandhanen har et tilstrækkeligt stort indhold af CO2, anbefales det derfor at bruge sø- eller damvand. For at sikre at der i vandet er bikarbonat (HCO3-), der er kulstofkilde for vandplanter, kan man tilsætte natron (NaHCO3).

Om fotosyntese
Fotosynteseprocessen er den vigtigste kemiske reaktion på jorden; den er forudsætningen for alt liv. I skoven udnytter træerne (og de andre planter) lyset til at producere organisk stof. Af Jeres gennemførte forsøg har I (forhåbentlig) oplevet, at planter både respirerer (dvs. forbruger ilt og udskiller kuldioxid) og laver fotosyntese (dvs. forbruger kuldioxid og udskiller ilt). Heldigvis er fotosyntese-processen af større omfang end respirationen, så der både bliver et overskud af ilt og samtidig bliver dannet nyt ved (træmasse), som på et tidspunkt kan udnyttes.

Hvem, hvad, hvor

Fag:Fysik/Kemi, Biologi, Geografi
Klasse:7. - 9. klasse
Sted:Skov
Årstid:Forår, Sommer, Efterår

Grej

Til undersøgelser i felten:

  • Lysmåler (luxmeter)
  • Saks

Til undersøgelse på skolen:

  • Tynd slange
  • To forskellige CO-indikatorer (CO2-indikator på rød form og BTB)
  • Lysbilledapparat
  • Vandpest (Elodea)
  • Sø- eller damvand
  • Stanniol
  • Reagensglas
  • Ur/stopur
  • Målebånd
  • Lysmåler (luxmeter)
  • Glastragt
  • Cylinderglas (indvendig diameter større end tragt)
  • Natron
  • Træpind
  • Tændstikker.

Til undersøgelse for stivelse:

  • Stueplante, fx pelargonie
  • Stanniol eller sort papir
  • Papirclips
  • Kniv
  • Kogende vand
  • Bægerglas
  • Kasserolle
  • Skål
  • Denatureret sprit
  • Jod-jodkalium opløsning
  • Lyskilde.
  •  

Tid

2 lektioner i skoven

2-4 lektioner på skolen (over to dage: Undersøgelse for stivelse + en plantes iltudvikling)

Undervisningsmål

Relaterede Fælles Mål for fysik/kemi bliver sat ind her, når de nye Fælles M...

Relaterede Fælles Mål for fysik/kemi bliver sat ind her, når de nye Fælles Mål er klar i 2014.

Kolofon

Forfattere: Keld Nørgaard, naturvejleder fagkonsulent og Ole Goldbech, Lektor.

Redaktør: Malene Bendix.

Foto: Janne Bavnhøj.

Tegninger: Eva Wulff.