Træer og fotosyntese
Undersøg fotosyntese ude og inde.
Kort om forløbet
Fotosyntesen er grundlaget for livet på jorden.Ved at binde solens energi med helt enkle byggesten – vand og kuldioxid – opbygger planterne det faste stof, som de selv og alle andre organismer lever af. I kapitlet her kigger vi nærmere på fotosyntese.
Formål
- at eleverne får indblik i træets opbygning og funktion.
- at eleverne bliver introduceret til fotosyntesen – og forstår at planter bruger solens lys, vand og kuldioxid til at skabe glukose og ilt.
- at eleverne bliver opmærksomme på det samspil, der er mellem dyr og planter mht. ilt og kuldioxid.
Forberedelse
Sæt eleverne ind i fotosyntesen
I Baggrund kan du læse en masse om fotosyntesen.Vurder, hvordan du bedst forklarer processen for dine elever, så de kan forstå den.
Elevbog
Tag også udgangspunkt i elevbogens tekst og tegninger. Brug tegningen af træet og se på, hvad der går ind og ud. Tal med eleverne om, at det er solens lys, der driver fotosyntesen, og at træet ånder – eller respirerer – som dyrene med de dele, der ikke er grønne, når det er lyst og med alle dele, så snart det er mørkt.
Med udgangspunkt i elevbogen kan I også diskutere, hvor fotosyntesen foregår, og hvordan I kan komme til at se det i et mikroskop. Gennemgå også, hvordan vand og sukkerstoffer transporteres rundt i træet og forbered jeres undersøgelser af lystræer og skyggetræer i skoven ud fra elevbogen.
Sådan gør du
Find på forhånd et område med skyggetræer, fx bøg, og et område med lystræer, fx eg, der ikke er for langt fra hinanden.
Bøgetræer er skyggetræer
Læg jer i skovbunden og kig op i bøgetræernes kroner. Læg mærke til, hvordan bøgetræernes blade har omtrent samme størrelse, men fordeler sig, så de danner en fin mosaik, der optager meget lys. Se hvor meget eller hvor lidt lys, der falder igennem bladmosaikken. Bøgetræet er et skyggetræ. Dets blade opfanger effektivt næsten alt det lys, der rammer kronen. Kun 2-3 procent når ned til skovbunden.
Mål lys med pupilmåler
Eleverne kan – to og to – bruge hinandens pupiller som lysmålere. Den ene ligger på ryggen og kigger op i bøgekronerne. Den anden kigger på den førstes øjne og måler, hvor mange millimeter den første elevs pupiller er i diameter. Hvis den anden elev holder en lineal i hånden ved siden af øjet, er det let at vurdere, hvor bred pupillen er. Pupilbredden noteres i en skovnotesbog. Bagefter bytter eleverne roller, så de har to målinger for det samme.
Pluk lysblade og skyggeblade
Hvis I kan finde et bøgetræ, der har grene ned i nåhøjde, så pluk nogle blade, der vokser i lys – og nogle der vokser i skygge. Er der forskel på bladenes tykkelse? Læg dem i to forskellige poser, skriv ”Bøg Lysblade” og ”Bøg Skyggeblade” udenpå poserne og tag dem med hjem til mikroskopering.
Urter i skyggeskoven
Kig jer omkring i bøgeskovbunden. Hvor mange forskellige arter af urter vokser der her? Prøv at finde så mange forskellige, som I kan. Sæt jer evt. med en nøgle og find ud af, hvad de hedder. Skriv op, hvor mange I har fundet – også dem I har fundet navnene på. Tag urterne med hjem i en plastikpose.
Egetræer er lystræer
Gå nu hen til egeskoven og læg jer i skovbunden. Egen er et lystræ. Dens blade skygger ikke så kraftigt – omkring 20 procent af lyset får lov at passere ned til skovbunden. Kan I se det på bladmosaikken, når I kigger op? Lad eleverne måle, hvor meget lys der når skovbunden med pupilmåleren. Pluk lysblade og skyggeblade fra egen, tag dem med hjem og kig på dem.
Urter og buske i lysskoven
Kig nu i skovbunden under eg. Hvor mange urter vokser der her? Indsaml og bestem så mange, som I kan, og tag evt. resten med hjem i en plastikpose. Er det de samme, som der voksede i bøgeskoven?
Vokser der også buske i egeskoven? Gjorde der det i bøgeskoven? Hvorfor? Og hvorfor ikke?
Bearbejdning
Se på bladsnit i mikroskop
I skolen undersøger eleverne de blade, I har taget med hjem, i et mikroskop. Tegningen af forsøget i elevbogen viser hvordan. Skær et tyndt tværsnit af et blad med et barberblad. Læg det lille snit i en vanddråbe på et objektglas. Læg et dækglas over og sæt objektglasset fast i mikroskopet.
Brug tegningen i arbejdsbogen til at finde ud af, hvad der er hvad på sådan et blad. Kan I se forskel på cellerne i bladets overhud og dem midt i bladet? Kan I se grønkornene? Kan I se spalteåbningerne på bladets underside?
Forskellen på lysblade og skyggeblade
I kan prøve at sammenligne bøgens lysblade med dens skyggeblade. Lysbladene er meget tykkere, og hvis I kigger på et tværsnit, kan I se, at der er meget mere svampvæv i lysbladet. Hvorfor tror I, der er det? I svampvævet ligger de små fotosyntese-maskiner grønkornene. Når der er meget lys, kan lyset trænge dybere ind i bladet, og derfor bliver lysbladet tykkere end skyggebladet.
Tegn og snak
Mens eleverne kigger i mikroskopet, kan de tegne det, de ser, og I kan sammen snakke om, hvad det er og skrive navne på.
Dagbog
Eleverne noterer deres egne erfaringer fra forsøgene i kopiark 91 og deres oplevelser i skoven i deres dagbøger eller på kopiark 4.
Underskov under lystræer og skyggetræer
Tegn sammen med eleverne en tegning af bøge- og egeskoven og de planter, der vokser i de to underskove, på tavlen. Er der forskel? Diskuter, hvordan lyset i skovbunden er med til at fordele urterne forskelligt.Nogle urter kræver meget lys, og de vil ikke kunne vokse under bøgetræerne – kun hvis de som anemoner skynder sig at blomstre før bøgebladene springer ud og dækker for lyset.
Tegn også busk-laget ind, hvis I fandt buske, og tal om, hvordan lystræerne tillader flere buske at etablere sig i underskoven.
Se på urter i mikroskop
Kig evt. på tværsnit af blade fra de lyskrævende urter fra egeskoven og de skyggetålende urter fra bøgeskoven. Kan I se forskel på antallet af grønkorn? Hvorfor? Ofte vil de skyggetålende urter have langt flere grønkorn end de lyskrævende, så de kan lave fotosyntese ved lavere lysintensiteter.
Evaluering
På kopiark 92 kan eleverne skrive og tegne, hvad træet optager og afgiver i fotosyntesen. Eleverne kan evaluere forløbet om fotosyntese på kopiark 5.
Baggrund
Fotosyntese
Alle grønne planter kan bruge solens lys som energikilde til at opbygge fast stof og ilt af kuldioxid og vand. Processen kalder man fotosyntese.
Fotosyntesen er en kemisk proces der foregår i bladene via et grønt stof der hedder klorofyl. Klorofyl er samlet i nogle små grønne korn (grønkorn) som man let kan se i et mikroskop (se tegning i elevbogen). Fotosyntesen kan skrives sådan her i ord:
Kuldioxid + vand + lys => sukker + ilt
Kemisk kan det skrives sådan:
6CO2 + 6H2O + lys => C6H12O6 + 6O2
Hvor får planten de enkelte byggesten fra?
Fotosyntesen er en ufattelig smart proces. Tænk at kunne binde solens energi i et fast stof, glukose, der siden kan omdannes til kulhydrater, proteiner, fedt og ny energi, ved at bruge ganske simple byggesten, som er til stede i de fleste miljøer.
Kuldioxid (CO2)
Kuldioxid udgør 0,03 % af luften i atmosfæren. Planten henter kuldioxid gennem små huller (spalteåbninger), der sidder på undersiden af bladene på de fleste planter.
Vand (H2O)
Vand findes i jorden. Planten suger vandet op gennem fine tynde rodhår, der kan trænge ind mellem jordpartiklerne.Vandet løber i tynde rør eller kar op gennem planten til bladet. Her bliver noget vand brugt i bladet til fotosyntesen, og noget fordamper ud gennem spalteåbningerne.
Der foregår altså et sug – et lille bitte undertryk – fra bladene, hvor vandet fordamper, ned gennem karrene og til rødderne, hvor der ofte er vand nok. Fordi karrene er så smalle opstår der noget der kaldes hårrørsvirkning, hvor vandets sammenhængskraft virker ekstra stærkt.
Derfor kan det lille sug trække vand helt op i toppen af træer, der er 30 og 40 meter høje som træerne i Danmark.Verdens højeste træer – redwood-træerne – kan blive over 100 meter høje! Men de kan dog ikke trække vandet helt op i toppen. Løvet i den øverste del af kronen optager vand fra tåge og skyer.
Der foregår altså et sug – et lille bitte undertryk – fra bladene, hvor vandet fordamper, ned gennem karrene og til rødderne, hvor der ofte er vand nok. Fordi karrene er så smalle opstår der noget der kaldes hårrørsvirkning, hvor vandets sammenhængskraft virker ekstra stærkt.
Derfor kan det lille sug trække vand helt op i toppen af træer, der er 30 og 40 meter høje som træerne i Danmark.Verdens højeste træer – redwood-træerne – kan blive over 100 meter høje! Men de kan dog ikke trække vandet helt op i toppen. Løvet i den øverste del af kronen optager vand fra tåge og skyer.
Vandet fra jorden fører også en masse opløste næringsstoffer op i planten. Næringsstofferne er vigtige for at planten kan leve og formere sig.Det er fx fosfat, nitrat, kalium, calcium og magnesium.
Lys
Så længe solen skinner kan planten lave fotosyntese i de grønne dele. Når det bliver mørkt, stopper processen, og planten respirerer som de fleste andre levende organismer. Dvs. den forbrænder glukose med ilt og afgiver kuldioxid og vand og energi. Som I kan se af den kemiske formel, er det lige den omvendte proces.
C6H12O6 + O2 => CO2 + H2O + energi
De levende dele af planten, der ikke er grønne, fx grene og dele af stammen i et træ, respirerer både i lys og mørke.
Transport i træet
Træet har to rørsystemer. Forenklet kan man sige, at det ene transporterer op, og det andet transporterer ned.
Op – Vedkar
Vandet fra jorden føres op igennem et system af vedkar. Det er lange tynde celler, der tilsammen danner rør op gennem hele planten. Hvis I ser på et tværsnit af en stamme, er alt ”træet” vedkar. Hvis stammen er tynd, vil vandet ofte kunne løbe gennem rør i hele tværsnittet. Hvis stammen er tyk, er det kun de yderste 5-10 årringe (splinten) der stadig fører vand.
Ned – Sivæv
Det andet rørsystem sidder mellem barken og veddet. Her foregår transporten af sukkerstoffer (glukose) fra bladene og ud til andre dele af planten. På et friskt tværsnit af en gren eller en stamme, kan I se sivævet som den inderste, grønne del af barken.
Læbeceller
Bladenes spalteåbninger er omgivet af to store læbeceller. Hvis der ikke er vand nok, falder saftspændingen i læbecellerne og de lukker sig sammen, så der ikke kan komme mere vand ud. Hvis spalteåbningerne er lukkede, kan planten ikke optage CO2 til fotosyntesen. Det er ofte tørkeplanters dilemma.
Træer fjerner CO2 fra luften
Træerne optager kuldioxid (CO2) fra luften og bygger det ind i deres plantekroppe via fotosyntesen. Så længe et træ vokser, fjerner det CO2 fra luften. Dele af træet forbrænder også sukkerstoffer med ilt til CO2 og vand. Og om natten forbrænder hele træet.Men så længe træet vokser, er nettooptagelsen af CO2 størst.
Træ til energi
Træ er en mere CO2-neutral energikilde end kul og gas. Når man bruger træ som energikilde, frigiver man den mængde CO2, som træet har optaget i sit liv. Hvis man planter et nyt træ, vil det optage den mængde CO2 igen. Bruger man derimod fossile brændstoffer som kul, olie og gas som energikilde, frigiver man CO2, der har ligget bundet i jorden i mange tusinde år. Det har man gjort de sidste 200 år - og derved er CO2-indholdet i atmosfæren steget, hvilket har ført til drivhuseffekt og global opvarmning.
Træ er af FN anerkendt som en CO2 neutral energikilde - og Danmarks ønske om at være CO2 neutralt i 2030 bygger bl.a. på at erstatte kul, olie og gas med træ. I dag kommer 50 procent af vores varmeenergi fra biomasse - og kun 20 procent fra sol og vind. Men det store forbrug af træ til energi er desværre ikke bæredygtigt, hvis man sammenligner med vedvarende energikilder som sol og vind. Klimaforandringerne går så hurtigt, at CO2 fra det træ, vi brænder af nu er med til at forværre drivhuseffekten. Vi importerer store mængder af træ fra andre lande til energi - og det forårsager stor hugst også af gammel skov i de lande. Også i Danmark fælles en del træer i landskabet, fordi de kan sælges til energi. Det er ikke bæredygtigt, hverken for klimaet eller biodiversiteten.
Skyggetræer
For at kunne lave fotosyntese, skal bladene have lys. Nogle træarter har udviklet blade, der udnytter lyset så effektivt, at de kan tåle at vokse op i skygge. Samtidig optager og udnytter de meget af det lys, der rammer dem. De kaldes skyggetræer.
Skyggetræerne danner bladmosaik. For ikke at skygge for hinanden, fordeler bladene sig, så de alle sammen får så meget lys som muligt. Det betyder, at skyggetræerne lukker effektivt af for lyset til skovbunden. Derfor er der færre små træer, buske og urter under skyggetræer – og de, der er, skal være specielt tilpassede for at kunne klare sig med så lidt lys.
Skyggetræernes blade er ofte meget tynde. Under bladenes overhud har de kun ét lag lange celler med mange grønkorn. Disse blade kræver ikke meget lys for at kunne lave fotosyntese. Bøg, ahorn, rødgran og elm er eksempler på typiske skyggetræer.
Lystræer
Lystræer kræver meget lys for at kunne vokse, og de er derfor følsomme overfor skygge fra andre træer. Lystræer danner ikke bladmosaik og slipper derfor meget mere lys nede på skovbunden.Vegetationen af små træer, buske og urter under lystræer vil derfor ofte være mere frodig og artsrig.
Lystræers blade er ofte tykkere end skyggetræers. Lystræernes blade har flere lag celler med grønkorn og kan lave meget fotosyntese, når de får tilstrækkeligt med lys. Eg, ask, skovfyr og rødel er eksempler på typiske lystræer.
Find mere viden
Bøger
- ”200 botaniske skoleforsøg ”, Eigil Holm, Eigil Holms Forlag, 1995.
- ”Kaskelot” nummer 45 – 46 , Biologforbundet.
