Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.4: Процес науки - прогнозування посухостійкості у листі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    6773

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Мета цієї діяльності полягає у використанні характеристик анатомії листя, які ви спостерігали в попередніх розділах цієї лабораторії, щоб передбачити, наскільки стійким до посухи буде лист. Щоб оцінити це, ви виміряєте кількість води, втраченої окремими листям при впливі посушливого (сухого) середовища.

    Необхідні матеріали

    • Асортимент листя різної форми і розміру бажано збирати з різних середовищ. Примітка: Ці листя слід збирати одночасно, щоб врахувати втрати вологи, які почнуться після видалення з рослини.
    • Лінійка
    • Цифрова шкала
    • Камера
    • 1мм\(^2\) графічний папір і олівці (опціонально - комп'ютер з програмою ImageJ)
    • Калькулятор
    • Вміщене посушливе середовище (наприклад, інкубатор при 30-37C)

    Спостереження: Отримайте набір листя різної форми і розміру. Зробіть спостереження за цими листям, включаючи аспекти, якими володіють або відсутні листя, які, на вашу думку, можуть сприяти посухостійкості. Запишіть свої спостереження нижче.

    Питання: Питання, яке було поставлено для цього експерименту, звучить так: «Які характеристики листя пов'язані з посухостійкістю?»

    Гіпотеза: Щоб звузити область фокусу, ви будете дивитися конкретно на співвідношення площі поверхні до об'єму цих листя. Для вашої гіпотези зробіть заяву про те, як ви думаєте, співвідношення площі поверхні до об'єму вплине на утримання вологи. Нульова гіпотеза (H0), яка передбачає відсутність зв'язку між змінними, що представляють інтерес, була включена нижче.

    H0: Співвідношення площі поверхні до об'єму не матиме кореляції з затримкою вологи в листі при впливі посушливого середовища.

    H1:

    Початковий збір даних

    Крок 1: Викладіть листя якомога рівніше на твердому тлі, наприклад, аркуші білого паперу, за допомогою лінійки, вирівняної до однієї сторони паперу. Це дозволить визначити масштаб у ваших зображеннях. Створіть мітку з вашим ім'ям (або назвою групи), датою, часом і «T0". T0 буде позначати «нуль часу», стан листків перед початком експерименту.

    Крок 2: Після того, як ви розташували листя, лінійку та етикетку, сфотографуйте їх.

    Крок 3: Використовуйте цифрову шкалу, щоб отримати масу кожного аркуша і записати ці значення в табл\(\PageIndex{1}\).

    Примітка

    Щільність води - 1 г/см\(^3\). Зверніть увагу, що щільність - це вимір маси, поділеної на об'єм (D = m/v). Оскільки листя на 90% складаються з води, можна припустити, що вони мають приблизно однакову щільність, співвідношення маси до обсягу 1:1. Маючи цю інформацію, ми можемо використовувати масу листа як наближення обсягу листа.

    Крок 4: Обчисліть площу поверхні кожного листа за допомогою ОДНОГО з наступних методів:

    1. Завантажте свою картинку на комп'ютер і відкрийте її за допомогою ImageJ. Отримати площу поверхні і записати ці значення в табл\(\PageIndex{1}\).

    або

    1. Проведіть кожен лист на 1 мм\(^2\) графічному папері. Підрахуйте кількість квадратів, які повністю містяться в трасуванні. Спробуйте наблизити кількість квадратів, які частково заповнені, зіставляючи їх з іншими квадратами, які також частково заповнені, і вважаючи їх одним квадратом. Візьміть кількість повністю заповнених квадратів, додайте кількість наближених квадратів, потім помножте це на 2, щоб отримати загальну площу поверхні (на це припадає обидві сторони). Запишіть ці значення в табл\(\PageIndex{1}\).

    Примітка

    Оскільки для вимірювання об'єму використовується см, може бути корисніше перетворити мм2 на см2. Розділіть кількість мм\(^2\) на 100, щоб вийшло см\(^2\). Для цього поставте десяткове число в кінці числа мм\(^2\), потім перемістіть його на два місця вліво.

    Крок 5: Використовуйте значення в,\(\PageIndex{1}\) щоб обчислити співвідношення площі поверхні до об'єму для одиниці об'єму кожного листа, розділивши площу поверхні на обсяг.

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Обсяг і площа поверхні різних листків

    Ідентифікатор листа

    Обсяг (дорівнює масі, см\(^3\))

    Площа поверхні (см\(^2\))

    Площа поверхні: Коефіцієнт об'єму для одиниці об'єму

    Приклад:

    		 \ (^3\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">

    3.4

    		 \ (^2\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">

    120.\(^2\) мм/100 = 1,2 см\(^2\)

    1,2/3,4 = 0,35
    \ (^3\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; "> \ (^2\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">
    \ (^3\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; "> \ (^2\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">
    \ (^3\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; "> \ (^2\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">
    \ (^3\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; "> \ (^2\))» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">

    Експеримент: Щоб перевірити посухостійкість, листя будуть поміщені в поміщене посушливе середовище. Через встановлений час ви видалите листя з посушливого середовища і визначите кількість і швидкість втрати вологи з кожного листочка.

    Крок 1: Розкладіть листя на підносі і помістіть в посушливе середовище. Встановіть таймер або відзначте час. Через 1 годину вийміть лоток і віднесіть його назад до лабораторного столу.

    Крок 2: Використовуйте цифрову шкалу для отримання маси кожного листа в грамах і запишіть ці значення в табл\(\PageIndex{2}\).

    Крок 3: Обчисліть відсоток води, втраченої в кожному листі, використовуючи формулу нижче:\[((\text{Initial mass of leaf } - \text{ Mass of leaf after 1 hr in arid environment}) \div \text { Initial mass of leaf })\times 100 \nonumber \]

    * Порядок операцій: Спочатку зробіть віднімання у внутрішніх дужках, потім розділіть результат на початкову масу, потім помножте результат на 100.

    Крок 4: Обчисліть швидкість втрати води з кожного листа в хвилину за допомогою наведеної нижче формули:\[((\text{Initial mass of leaf } - \text{ Mass of leaf after 1 hr in arid environment}) \div 60 \text { minutes} \nonumber \]

    Таблиця\(\PageIndex{2}\): Водопостачання листя через 1 годину

    Ідентифікатор листа

    Маса через 1 годину (г)

    % Втрати води

    Швидкість втрати води (г/хв)

    Приклад:

    0,9 г

    (((3,4-0,9)/3,4) х 100 =

    (2,5/ 3,4) х 100 = 73,5

    (3,4-0,9)/60 =

    2,5/60 = 0,04

    Аналіз:

    Для інтерпретації даних це допомагає візуалізувати їх. У наведеному нижче просторі створіть графік із зображенням Площа поверхні: коефіцієнт об'єму для одиниці об'єму на осі x та Відсоток втрат води на осі y. Графік цих значень з таблиць 1 і 2 для кожного листа. Здається, ваші дані відповідають певній схемі?

    Додайте ще як мінімум 15 точок даних від своїх однокласників. Здається, ваші дані відповідають певній схемі? Спробуйте намалювати лінію, яка найкраще підходить через ваші точки даних.

    Тлумачення та висновки

    Чи корелювали втрати води з площею поверхні: об'ємним співвідношенням? Поясніть.

    Чи існують якісь кореляції між втратою води та будь-якою з інших спостережуваних характеристик?

    Розглянемо будь-які джерела помилок в цьому експерименті і як ви могли б поліпшити дизайн.

    Автори та атрибуція