Laboratoire de taux de photosynthèse Guide

Aperçu

Toute croissance dépend du soleil. La photosynthèse est la réaction chimique la plus importante sur Terre, convertissant l'énergie solaire en énergie chimique pour alimenter presque toutes les formes de vie. Cette expérience utilise la 'méthode du comptage des bulles' pour vous emmener dans le monde microscopique, explorant comment les facteurs environnementaux tels que la lumière, la température et le CO2 déterminent collectivement les taux de croissance des plantes. Vous trouverez personnellement la 'combinaison dorée' pour une efficacité de synthèse maximale.

Contexte

Concepts clés

Formules et dérivation

Étapes de l'expérience

1. 1

   Établir une base

   Réglez les paramètres environnementaux à des niveaux moyens : Lumière $50\%$, Température $25^\circ\text{C}$, $\text{CO}_2$ $50\%$. Cliquez sur 'Démarrer', observez le taux de bulles et la synthèse de glucose de l'Élodée.
2. 2

   Explorer l'intensité lumineuse

   Augmentez lentement 'l'intensité lumineuse' et observez comment le taux de production de bulles évolue. Après avoir augmenté jusqu'à un certain point, comment évolue la tendance du taux ? Réfléchissez : lorsque la lumière n'est plus efficace, quel facteur a pu devenir le nouveau 'facteur limitant' ?
3. 3

   Explorer la sensibilité à la température

   Changez le curseur 'Température' et observez les différences de taux autour de $30^\circ\text{C}$ par rapport aux extrêmes. Quelle relation la température entretient-elle avec le taux de photosynthèse ? Réfléchissez à la façon dont les 'enzymes', en tant que protéines spécialisées dans les organismes vivants, se comportent à différentes températures.
4. 4

   Simuler l'enrichissement en $\text{CO}_2$ en serre

   Maintenez une lumière suffisante et essayez d'augmenter la 'Concentration en $\text{CO}_2$'. En agriculture, on appelle cela la 'fertilisation au CO2'. Comment cela affecte-t-il le rendement final des légumes ?

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre en profondeur les matières premières ($\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$) et les produits (matière organique, $\text{O}_2$) de la photosynthèse.
• Maîtriser les caractéristiques des courbes montrant les effets de la température, de la lumière et de la concentration sur le taux de photosynthèse.
• Être capable d'identifier les 'facteurs limitants' dans des environnements spécifiques et proposer des plans d'optimisation.
• Comprendre la forte dépendance des réactions biochimiques (réactions enzymatiques) dans les organismes vis-à-vis de l'environnement.

Applications réelles

• Serres : Augmenter le rendement en prolongeant la durée de la lumière, en contrôlant la température et en enrichissant le $\text{CO}_2$ (par exemple, en brûlant des tiges de récolte ou en utilisant des générateurs de CO2).
• Système de survie en station spatiale : Utiliser des algues ou des plantes pour la photosynthèse afin d'absorber le $\text{CO}_2$ expiré par les astronautes et régénérer l'$\text{O}_2$.
• Énergie de biomasse : Convertir l'énergie chimique fixée par la photosynthèse en biodiesel ou en bioéthanol comme énergie de remplacement verte.
• Agriculture verticale : Dans les bâtiments urbains, utiliser des spectres $LED$ et des systèmes nutritifs contrôlés avec précision pour une production alimentaire à haut rendement tout au long de l'année.

Idées reçues

Lectures complémentaires

• Wikipedia - Photosynthèse
• Khan Academy - Intro à la photosynthèse