FFundamental · deel F7 · Leven en systemen

Oplossingen · hoofdstuk 27Planten: fotosynthese en groei

Hoe een plant van lucht, water en licht een krop sla maakt

Uitgewerkte oplossingen bij de 16 opdrachten van het werkboek. Voor de leerkracht, en voor wie zichzelf wil verbeteren nadat hij het eerst zelf probeerde.

5× oefenen7× toepassen4× uitdagen± 388 min

BLeven en systemen OOnderzoeken en meten EEnergie

De groeiproef in de meetkas: twaalf bakjes pluksla, sommige onder een schaduwdoek.

Voor de leerkrachtDeze pagina bevat de antwoorden. Druk het werkboek af zonder deze pagina.

Oefenen

één stap, direct toepassen

27.1

De woordvergelijking

Oefenen1Begrijpen8 min

Vul de woordvergelijking van de fotosynthese aan en beantwoord de vragen.

a
+ water → + zuurstof (met en bij de pijl)
koolstofdioxide + water → glucose + zuurstof, met licht en bladgroen.
b
Welke stof komt uit de lucht? Langs waar komt ze het blad binnen?
Koolstofdioxide, via de huidmondjes.
c
Welke stof komt uit de grond? Langs waar komt ze in het blad?
Water, via de wortelharen en de houtvaten (in de nerven).
d
Waar in de cel gebeurt de fotosynthese?
In de bladgroenkorrels.

27.2

Fotosynthese of celademhaling?

Oefenen2Begrijpen10 min

Zet een kruisje: geldt de uitspraak voor de fotosynthese, voor de celademhaling, of voor allebei?

a
Vul de tabel in.
(a) celademhaling; (b) fotosynthese; (c) celademhaling; (d) fotosynthese; (e) celademhaling (wortels krijgen geen licht); (f) allebei; (g) celademhaling; (h) celademhaling.

27.3

Wat gaat er door de huidmondjes?

Oefenen2Begrijpen8 min

Een slaplant in de meetkas, met genoeg water.

a
Vul in met 'in', 'uit' of 'bijna niets' (de huidmondjes zijn 's nachts grotendeels dicht).
Middag: koolstofdioxide in, zuurstof uit, waterdamp uit. Nacht: koolstofdioxide uit (ademhaling), zuurstof in (ademhaling), waterdamp bijna niets. Omdat de huidmondjes 's nachts grotendeels dicht zijn, gaat die uitwisseling traag; een deel gebeurt ook door de wortels en de stengel.
b
Waarom sluit een plant haar huidmondjes bij droogte? Wat is het nadeel?
Zo verliest ze minder water en verwelkt ze niet. Nadeel: er komt ook geen koolstofdioxide binnen, dus de fotosynthese stopt.

27.4

Juist of fout?

Oefenen2Begrijpen10 min

Verbeter de foute uitspraken.

a
(a) Plantenvoeding geeft een plant de energie om te groeien.
Fout: plantenvoeding bevat mineralen (bouwstoffen). De energie komt van het licht, opgeslagen in glucose.
b
(b) Het grootste deel van de massa van een boom komt uit de grond.
Fout: vooral uit koolstofdioxide uit de lucht (en water). Uit de grond komt maar ongeveer 1 % (mineralen).
c
(c) Planten ademen niet, ze maken alleen zuurstof.
Fout: planten ademen dag en nacht, net als dieren. Overdag maken ze wel meer zuurstof dan ze verbruiken.
d
(d) Een plant heeft zuurstof nodig bij haar wortels.
Juist: wortelcellen doen aan celademhaling. In een natte, zuurstofarme grond rotten ze.
e
(e) Groen licht is het nuttigste licht voor een plant.
Fout: bladgroen vangt vooral rood en blauw licht op; groen licht kaatst grotendeels terug, daarom zie je het blad groen.

27.5

Een bont blad met een strook folie

Oefenen2Tekenen10 min

Een bont blad (groen in het midden, wit aan de rand) stond twee dagen in het donker. Daarna kreeg het een strook folie en stond het een dag in de zon. Dan werd het ontkleurd en met jodium getest.

P: groen, in het licht. Q: wit, in het licht. R: groen, onder de folie. S: wit, onder de folie.

a
Welke zones kleuren blauwzwart met jodium? Kleur ze in op de tekening.
Alleen P.
b
Leg uit met de woordvergelijking waarom de andere zones niet kleuren.
Q heeft geen bladgroen, R en S geen licht. Zonder licht of bladgroen geen fotosynthese, dus geen glucose en geen zetmeel.
c
Waarom moest de plant eerst twee dagen in het donker staan?
Zo is het oude zetmeel eerst verbruikt. Anders kleurt misschien ook R, met zetmeel van vóór de proef, en weet je niet of het nieuw gemaakt is.

Toepassen

meerdere stappen, in een context

27.6

Welke factor remt?

Toepassen3Analyseren12 min

Een onderzoeker meet de fotosynthese van sla bij toenemend licht, bij twee CO₂-gehaltes, telkens bij 25 °C.

Fotosynthese bij 400 en bij 1000 ppm koolstofdioxide (schets).

a
Wat is de beperkende factor in punt A? Hoe zie je dat aan de grafiek?
Licht: bij weinig licht liggen beide lijnen op elkaar (meer CO₂ helpt niet), en meer licht doet de snelheid stijgen.
b
Wat is de beperkende factor in punt B? Hoe zie je dat?
Koolstofdioxide: de lijn van 400 ppm is vlak (meer licht helpt niet), terwijl de lijn met 1000 ppm bij hetzelfde licht veel hoger ligt.
c
In punt C helpt ook meer CO₂ niet meer veel. Noem twee factoren die daar kunnen beperken.
Bijvoorbeeld de temperatuur (25 °C, misschien niet optimaal), het aantal bladgroenkorrels of enzymen, water, of het CO₂ is ook bij 1000 ppm weer beperkend.
d
Waarom daalt de lijn onder nul bij lichtsterkte nul?
Zonder licht is er geen fotosynthese, maar de celademhaling gaat door: de plant geeft netto koolstofdioxide af.

27.7

De verdampingsproef met vaseline

Toepassen3Analyseren15 min

Een klas herhaalt de proef met vaseline met bladeren van een kamerplant. Na 3 dagen:
blad P (geen vaseline): van 3,20 g naar 2,56 g; blad Q (bovenkant): van 3,05 g naar 2,50 g; blad R (onderkant): van 3,30 g naar 3,17 g; blad S (beide kanten): van 3,10 g naar 3,04 g.

a
Bereken voor elk blad het massaverlies in gram en in procent van de beginmassa.
P: 0,64 g = 20 %; Q: 0,55 g = 18 %; R: 0,13 g = 3,9 %; S: 0,06 g = 1,9 %.
b
Waarom vergelijk je percentages en niet gewoon de grammen?
De bladeren waren niet even zwaar: een zwaarder blad kan meer water verliezen. In procent vergelijk je eerlijk.
c
Wat besluit je over de plaats van de huidmondjes bij deze plant?
Vaseline onderaan remt het verdampen bijna volledig, bovenaan nauwelijks: de meeste huidmondjes zitten aan de onderkant.
d
Blad S verliest ook nog 2 %. Geef een verklaring.
Wat water verdampt door de waslaag zelf of door de steel, of de vaseline was niet overal dicht.

27.8

Water in de meetkas

Toepassen3Rekenen15 min

Het reservoir van de meetkas heeft een inhoud van 30 L; de planten gebruiken in de lente ongeveer 1,8 L per dag. Op een hete dag in juni verdampen ze het dubbele.

a
Hoeveel dagen kan de kas in de lente met een vol reservoir?
$30 : 1, 8 \approx 16, 7$ : ongeveer 16 dagen.
b
Stel dat de vlotterschakelaar alarm geeft als er nog 6 L in het reservoir zit. Na hoeveel dagen is dat in de lente? En bij een hittegolf?
Bruikbaar: $30 - 6 = 24 L$ . Lente: $24 : 1, 8 \approx 13$ dagen. Hittegolf: $24 : 3, 6 \approx 6, 7$ , dus na 6 dagen.
c
Waarom verbruiken de planten op een hete dag meer water? Gebruik de woorden huidmondjes en verdamping.
Bij warmte en fel licht staan de huidmondjes open en gaat de verdamping sneller: warme, droge lucht neemt meer waterdamp op. De planten koelen zich zo ook af.
d
Een klasgenoot stelt voor het dakraam dicht te laten bij hitte 'om water te sparen'. Wat is daar mis mee?
In een dichte kas wordt het nog heter (boven het optimum), de lucht wordt heel vochtig en de koolstofdioxide raakt op. De planten groeien slechter; en met hoge luchtvochtigheid krijgen schimmels een kans.

27.9

Hoeveel koolstofdioxide zit er in een boom?

Toepassen3Rekenen15 min

Een beuk heeft na 80 jaar een droge massa van 2000 kg (stam, takken en wortels). Droog hout bestaat voor 50 % uit koolstof. Alle koolstof komt uit koolstofdioxide: 1 kg koolstof zat in 3,67 kg koolstofdioxide.

a
Hoeveel kg koolstof zit er in de boom?
$0, 50 \times 2000 = 1000 kg$ koolstof.
b
Hoeveel kg koolstofdioxide heeft de boom daarvoor uit de lucht gehaald?
$1000 \times 3, 67 = 3670 kg$ koolstofdioxide.
c
Hoeveel is dat gemiddeld per jaar?
$3670 : 80 \approx 46 kg$ per jaar (in het begin minder, als volwassen boom meer).
d
Wat gebeurt er met die koolstof als de boom verbrand wordt of verrot?
Ze komt als koolstofdioxide terug in de lucht: bij verbranden meteen, bij verrotten via de ademhaling van schimmels en bacteriën (hoofdstuk 28).

27.10

Labo: de zetmeelproef

Toepassen3Labo50 min

Voer de zetmeelproef uit het handboek uit met een bont blad en een strook folie.

a
Voorspel met een schets welke delen blauwzwart zullen kleuren.
Blauwzwart waar het blad groen was en licht kreeg; niet onder de folie en niet in de witte rand.
b
Teken het resultaat na de jodiumtest.
Eigen resultaat; meestal zoals voorspeld, met een scherpe rand waar de folie zat.
c
Waarom kook je het blad eerst, en waarom leg je het daarna in ethanol?
Koken doodt de cellen, zodat de ethanol en daarna het jodium erin kunnen. Ethanol lost het bladgroen op, zodat je de blauwzwarte kleur goed ziet.
d
Klopte je voorspelling? Wat besluit je?
Voor zetmeel (en dus glucose) zijn licht en bladgroen nodig: de fotosynthese gebeurt alleen in de groene delen en in het licht.

Zo wordt dit beoordeeld

Veiligheid	Ethanol alleen in een waterbad, nooit bij een vlam; bril en handschoenen.
Uitvoering	Plant vooraf in het donker, folie goed aangesloten, blad volledig ontkleurd.
Tekeningen	Voorspelling en resultaat duidelijk, met de zones benoemd.
Besluit	Licht en bladgroen nodig voor zetmeel, verklaard met de fotosynthese.

27.11

Onderzoek: tuinkers in het donker

Toepassen3Onderzoeken40 min

Onderzoek hoe licht de groei van tuinkers beïnvloedt. Je hebt twee bakjes met natte watten, tuinkerszaad uit één pakje en een kartonnen doos. Je meet na 7 dagen.

a
Schrijf je onderzoeksvraag en een hypothese.
Bv.: 'Hoe hangt de groei van tuinkers na 7 dagen af van licht?' Hypothese: 'In het licht groeit tuinkers beter, omdat ze licht nodig heeft voor fotosynthese.'
b
Welke drie variabelen hou je gelijk, en hoe?
Evenveel zaad (bv. 1 theelepel), evenveel water (elke dag 20 mL), zelfde temperatuur (beide bakjes naast elkaar, één onder de doos), zelfde soort watten.
c
Meet na 7 dagen per bakje de lengte van 10 plantjes en de massa van 20 afgeknipte plantjes samen. Noteer ook de kleur.
Typisch: donker langer (bv. 45 mm tegenover 30 mm), maar lichter van massa per plantje en geel-wit; licht korter, groen en zwaarder.
d
Welk bakje 'groeit het best' volgens de lengte? En volgens de massa? Wat besluit je?
Volgens de lengte het donkere bakje, volgens de massa het lichte. Lengte is hier een misleidende maat: in het donker 'rekt' de plant zich uit om licht te zoeken (etiolement), met de voorraad uit het zaad.

27.12

Maak: een Kratky-pot

Toepassen3Maken60 min

Bouw een Kratky-pot voor één slaplantje en volg het drie weken. Materiaal: een ondoorzichtige pot van ongeveer 5 L met deksel, een netpotje, kleikorrels, voedingsoplossing van 1,0 g/L (5 mL plantenvoeding per liter, hoofdstuk 8), een slaplantje zonder aarde aan de wortels.

a
Maak een schets van je ontwerp met de maten en het niveau van de oplossing bij de start.
Schets: pot, deksel met gat, netpotje met kleikorrels, oplossing tot 1 à 2 cm onder de bodem van het netpotje (de wortels hangen erin).
b
Hoeveel mL plantenvoeding meng je voor 5 L oplossing?
$5 \times 5 mL = 25 mL$ plantenvoeding.
c
Meet elke week het niveau van de oplossing en het aantal bladeren.
Eigen metingen: het niveau zakt, sneller naarmate de plant groter wordt; er komen bladeren bij.
d
Waarom moet de pot ondoorzichtig zijn, en waarom vul je hem niet tot aan het netpotje bij?
Licht bij de oplossing doet algen groeien, die voeding verbruiken en de wortels hinderen. De luchtlaag moet blijven: de bovenste wortels halen daar hun zuurstof. Bijvullen tot aan het netpotje zou ze verdrinken; vul hoogstens een beetje bij.

Zo wordt dit beoordeeld

Ontwerp	Schets met maten; lichtdicht; netpotje raakt de oplossing bij de start.
Oplossing	Juiste concentratie, correct afgemeten.
Opvolging	Drie metingen met eenheid en opmerkingen (kleur, wortels, algen).
Uitleg	Rol van de luchtlaag en van het donker juist verklaard.

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren

27.13

Habitat: ontwerp je eigen groeiproef voor de meetkas

Uitdagen4Habitat60 min

In het handboek werd een groeiproef met schaduwdoek ontworpen. Ontwerp nu zelf een groeiproef voor de twaalf bakjes van de meetkas, met een andere onafhankelijke variabele. Kies bijvoorbeeld: de zaaidichtheid, de sterkte van de voedingsoplossing, 's avonds extra licht van de ledstrip in maart, of de soort pluksla. Hou rekening met wat de kas kan: één reservoir en één druppelslang voor alle bakjes, twee helften ledstrip (één per rij), sensoren voor temperatuur, licht en bodemvocht.

a
Onderzoeksvraag en hypothese (met een reden uit dit hoofdstuk).
Bijvoorbeeld: 'Hoe hangt de oogst van pluksla af van de zaaidichtheid?' Hypothese: 'Als ik dichter zaai, dan wordt de oogst per plant kleiner, omdat de planten elkaar licht wegnemen (licht wordt beperkend).'
b
Variabelen: onafhankelijk (met de waarden), afhankelijk (hoe gemeten), en minstens vier gecontroleerde.
Onafhankelijk: 5, 10, 20 of 40 plantjes per bakje (na uitdunnen). Afhankelijk: versgewicht per bakje en per plant na 5 weken. Gecontroleerd: zelfde zaad, potgrond, druppelaar per bakje, voedingsoplossing, zaai- en oogstdag, ledstrip voor alle bakjes gelijk (uit).
c
Teken het plan van de twaalf bakjes (twee rijen van zes) en leg uit hoe je de plaatsen verdeelt.
Bv. vier groepen van drie bakjes, elke groep minstens één keer voor en achter, plaats per rij geloot.
d
Welke eigenschap van de kas maakt jouw variabele moeilijk om eerlijk te testen? Hoe los je dat op?
Voorbeelden: de voedingsoplossing kan je niet per bakje variëren (één reservoir): dan moet je die groepen met de hand gieten en de druppelslang voor die bakjes afsluiten. Extra licht kan alleen per rij (twee ledstriphelften): dan is de rij zelf een tweede variabele; oplossing: de bakjes halverwege van rij wisselen, of de proef herhalen met de rijen omgekeerd.
e
Maak de lege resultatentabel.
Kolommen bv.: groep | bakje | plaats | aantal planten | versgewicht (g) | gewicht per plant (g) | opmerkingen.

Zo wordt dit beoordeeld

Vraag en hypothese	Eén onafhankelijke variabele, meetbaar, hypothese met een biologische reden.
Eerlijk	Controlegroep, herhaling (minstens 3 bakjes per groep), geloten plaatsen over beide rijen.
Haalbaar in de kas	Houdt rekening met het ene reservoir, de druppelslang en de twee ledstriphelften.
Meten	Zinvolle afhankelijke variabele (versgewicht of drooggewicht), tabel met eenheden, sensoren benut.

27.14

Waterpest onder de lamp

Uitdagen4Analyseren25 min

Een takje waterpest in een proefbuis met water maakt in het licht belletjes zuurstof. Een leerling telt de belletjes per minuut met de lamp op verschillende afstanden, eerst in gewoon kraanwater en dan in water met een snuifje natriumwaterstofcarbonaat, dat extra koolstofdioxide in het water brengt. Elke waarde is het gemiddelde van drie tellingen. Een ledlamp gebruiken, en de buis in een bekerglas water zetten, houdt de temperatuur gelijk. Het licht neemt af met de afstand: op 20 cm is het 4 keer zwakker dan op 10 cm.

afstand tot de lamp (cm)	lichtsterkte (% van 10 cm)	bellen per minuut, gewoon water	bellen per minuut, met extra CO₂
10	100	14	38
20	25	13	23
30	11	10	10
40	6	6	5

a
Zet beide reeksen in één grafiek: lichtsterkte (%) horizontaal, bellen per minuut verticaal.
Twee stijgende reeksen: gewoon water vlakt af rond 13-14 bellen per minuut vanaf 25 % licht; met extra CO₂ stijgt het tot 38.
b
Bij welke afstanden is licht de beperkende factor? Hoe zie je dat aan de tabel?
Op 30 en 40 cm: daar geven beide waters hetzelfde aantal belletjes (10 en 6, 5): extra CO₂ helpt niet, alleen meer licht helpt.
c
Wat is de beperkende factor in gewoon water op 10 en 20 cm? Leg uit.
Koolstofdioxide: van 20 naar 10 cm wordt het licht 4 keer sterker, maar het aantal bellen blijft 13-14. Met extra CO₂ stijgt het wel (23 naar 38): CO₂ was de kortste duig.
d
Waarom is het belangrijk dat de temperatuur gelijk blijft? Wat zou een gewone gloeilamp dicht bij de buis veranderen?
De temperatuur beïnvloedt de fotosynthese ook. Een gloeilamp verwarmt het water dichtbij veel meer: dan verander je twee variabelen tegelijk (licht en temperatuur).
e
Het aantal belletjes is maar een ruwe maat voor de fotosynthese. Noem een reden, en een betere manier van meten.
Belletjes zijn niet even groot, en er zit ook opgeloste zuurstof en ander gas in. Beter: het gas opvangen in een maatbuisje en het volume meten, of een zuurstofsensor in het water gebruiken.

27.15

Ontwerp: een blad voor de woestijn

Uitdagen4Ontwerpen30 min

Een blad moet twee dingen tegelijk: veel licht en koolstofdioxide opvangen, en zo weinig mogelijk water verliezen. Een sla- of bonenblad is plat, dun en groot, met duizenden huidmondjes. Een cactus heeft helemaal geen gewone bladeren: zijn dikke groene stam doet de fotosynthese, en zijn huidmondjes gaan vooral 's nachts open.

a
Waarom is een plat en dun blad goed voor de fotosynthese? Denk aan licht en aan de weg die CO₂ moet afleggen.
Een groot plat vlak vangt veel licht; omdat het dun is, zit elke cel dicht bij een huidmondje en bij het licht: CO₂ en licht bereiken alle cellen snel.
b
Waarom zou zo'n blad in een woestijn een slecht ontwerp zijn?
Een groot oppervlak met veel open huidmondjes verliest in hete, droge lucht heel veel water: de plant zou uitdrogen.
c
Ontwerp een blad voor een woestijnplant. Beschrijf of schets minstens drie aanpassingen en zeg wat elke aanpassing kost.
Bijvoorbeeld: een dikke waslaag (minder verdamping, maar ook iets minder licht); weinig huidmondjes, verzonken in kuiltjes met haartjes (minder waterverlies, maar ook trager CO₂); kleine of opgerolde bladeren (minder verdamping, minder lichtopvang); dikke bladeren die water opslaan (vetplant, kost bouwmateriaal).
d
Waarom is het slim dat een cactus zijn huidmondjes 's nachts opent, terwijl de fotosynthese licht nodig heeft? (Tip: hij kan CO₂ 's nachts opslaan.)
's Nachts is het koel en is de lucht minder droog: met open huidmondjes verliest hij dan veel minder water. Hij slaat de CO₂ op in zijn cellen en gebruikt die overdag, met de huidmondjes dicht, voor de fotosynthese.

Zo wordt dit beoordeeld

Begrip	Verband tussen oppervlak, licht, CO₂-opname en waterverlies juist gelegd.
Ontwerp	Minstens drie aanpassingen met een duidelijke functie.
Afweging	Bij elke aanpassing een nadeel of kost benoemd.

27.16

Debat: planten in je slaapkamer

Uitdagen3Argumenteren20 min

Een oma zegt: 'Zet 's nachts geen planten in je slaapkamer, ze nemen je zuurstof af!' Een influencer zegt: 'Een paar kamerplanten zuiveren de lucht in je kamer.' Enkele getallen: een grote kamerplant geeft 's nachts ongeveer 1 g koolstofdioxide af; een slapende mens ongeveer 20 g per uur; de lucht van een slaapkamer van 30 m³ bevat ongeveer 8 kg zuurstof.

a
Hoeveel koolstofdioxide geeft een slapende mens af in een nacht van 8 uur? Vergelijk met de plant.
$8 \times 20 g = 160 g$ : ongeveer 160 keer meer dan de plant.
b
Heeft oma gelijk? Gebruik de getallen en wat je weet over fotosynthese en ademhaling.
Nee: de plant ademt 's nachts inderdaad, maar zo weinig dat het niets uitmaakt naast je eigen ademhaling, en de 8 kg zuurstof in de kamer raakt niet op. Een raam op een kier doet veel meer.
c
Wat denk je van de uitspraak van de influencer? Wat zou je willen weten of meten voor je het gelooft?
Twijfelachtig: een paar planten nemen maar heel weinig stoffen op in verhouding tot het volume van een kamer; verluchten werkt veel sterker. Je zou moeten meten: bv. CO₂ of een geurstof in een kamer met en zonder planten, bij dezelfde verluchting, meerdere keren.

Zo wordt dit beoordeeld

Rekenwerk	Vergelijking mens en plant correct, met eenheden.
Argumentatie	Gebruikt fotosynthese en ademhaling juist; onderscheidt mening en meetbaar feit.