Dwutlenek węgla i rośliny w komorach

Poprawna odpowiedź

1 – C

2 – B

3 – C

Wymaganie ogólne

1.2 Znajomość różnorodności biologicznej i podstawowych procesów biologicznych. Uczeń wyjaśnia zjawiska i procesy biologiczne zachodzące w wybranych organizmach i w środowisku.
4.1 Rozumowanie i argumentacja. Uczeń interpretuje informacje i wyjaśnia zależności przyczynowo-skutkowe między faktami, formułuje wnioski.

Wymaganie szczegółowe

1.4. Związki chemiczne budujące organizmy oraz pozyskiwanie i wykorzystanie energii. Uczeń przedstawia fotosyntezę, oddychanie tlenowe oraz fermentację mlekową i alkoholową jako procesy dostarczające energii.

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność wnioskowania. Do rozwiązania konieczna jest wiedza z zakresu metabolizmu, fizjologii roślin oraz fotosyntezy.

Zadanie w badaniu przeprowadzonym wśród uczniów klas III gimnazjum  okazało się bardzo trudne. Zaledwie 5,5% badanych udzieliło prawidłowej odpowiedzi we wszystkich trzech częściach, podczas gdy dla populacji odpowiadającej czysto losowo prawidłowych odpowiedzi powinno być 3,7%.

Najważniejsza wiedza, jaką winien posiadać uczeń, aby dojść do prawidłowej odpowiedzi, dotyczy specyficznej roli CO₂ w metabolizmie roślin. Zdecydowana większość uczniów z pewnością zdaje sobie sprawę, że rośliny pochłaniają CO₂, aby budować związki organiczne (dwutlenek węgla jest konieczny dla procesów anabolicznych roślin). Niestety wielu uczniów zdaje się zapominać, że u roślin zachodzą również procesy kataboliczne, którym towarzyszy wydzielanie CO₂, powstałego w wyniku „spalania” metabolicznego. W szczególności wydzielanie CO₂ przeważa wówczas, gdy roślina nie może prowadzić fotosyntezy, czyli np. w nocy. Dopiero dysponując taką wiedzą uczeń może świadomie (nieprzypadkowo) udzielić prawidłowej odpowiedzi.

Przypadki opisane w punktach 1 i 3 są do siebie bardzo zbliżone. Rośliny umieszczone w obu komorach są w stadiach rozwojowych, w których początkowo nie mogą prowadzić fotosyntezy. Nasiona rzeżuchy i zakopana w ziemi bulwa ziemniaka nie mają liści, czyli organów wyspecjalizowanych w prowadzeniu fotosyntezy. Przez pierwsze dni nie mogą zatem pochłaniać CO₂, aby budować własne tkanki. Zamiast tego prowadzą intensywny katabolizm, wykorzystując materiały zapasowe. Skutkiem ubocznym jest wytwarzanie dużych ilości dwutlenku węgla, co powoduje wzrost jego stężenia w komorach. Po kilku dniach rośliny wytwarzają organy asymilacyjne i rozpoczynają fotosyntezę, do której pobierają CO₂. Zatem w komorach 1 i 3 początkowo rejestrowany jest wzrost, a następnie spadek stężenia dwutlenku węgla, co pasuje do odpowiedzi C. W punkcie 1 prawidłowo odpowiedziało 41% badanych, w punkcie 3 natomiast 37%.

Sytuacja, jaka ma miejsce w komorze 2, jest odmienna. Umieszczona tam roślina jest już rozwinięta i od samego początku zdolna do prowadzenia fotosyntezy. Skutkuje to ciągłym spadkiem poziomu CO₂ w komorze, czyli prawidłowa jest odpowiedź B. W ten sposób odpowiedziało 37% badanych.

Słowa kluczowe

Poprawna odpowiedź

1 - A 

2 - A

Wymaganie ogólne

1.2 Znajomość różnorodności biologicznej i podstawowych procesów biologicznych. Uczeń wyjaśnia zjawiska i procesy biologiczne zachodzące w wybranych organizmach i w środowisku.
4.2 Rozumowanie i argumentacja. Uczeń formułuje i przedstawia opinie związane z omawianymi zagadnieniami biologicznymi.

Wymaganie szczegółowe

1.4. Związki chemiczne budujące organizmy oraz pozyskiwanie i wykorzystanie energii. Uczeń przedstawia fotosyntezę, oddychanie tlenowe oraz fermentację mlekową i alkoholową jako procesy dostarczające energii.

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność  analizy wykresu oraz wnioskowanie. Do rozwiązania konieczna jest wiedza z zakresu fizjologii roślin, w szczególności zaś fotosyntezy.

Zadanie sprawdzono na grupie uczniów klas III gimnazjum, spośród których 32% udzieliło prawidłowej odpowiedzi w obu częściach, co pozwala sklasyfikować zadanie jako trudne. Najważniejsza wiedza, jaką powinien posiadać uczeń, aby dojść do prawidłowej odpowiedzi, dotyczy specyficznej roli CO₂ w metabolizmie roślin. Rośliny nie tylko pochłaniają dwutlenek węgla aby budować związki organiczne, lecz także wydzielają CO₂ w wyniku procesów anabolicznych, związanych z oddychaniem.

Analizując różnicę w pobieraniu i wydalaniu dwutlenku węgla można określić, czy dominują procesy anaboliczne czy kataboliczne. Przedstawiony wykres pokazuje systematyczny spadek poziomu  CO₂, co oznacza, że stale dominują procesy anaboliczne. Sytuacja taka jest możliwa tylko wówczas, gdy roślina może prowadzić fotosyntezę. Z kolei do fotosyntezy niezbędne jest światło. Pozwala to stwierdzić, że odpowiedzią poprawną jest A zarówno w części 1 (66% odpowiedzi prawidłowych) jaki w części 2 (42% odpowiedzi prawidłowych).

Słowa kluczowe