Zadanie 4
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: IX. Różnorodność roślin. 3. Odżywianie się roślin. Zdający: 5) analizuje wpływ czynników zewnętrznych i wewnętrznych na przebieg procesu fotosyntezy […].
Treść zadania
Aby sprawdzić wpływ intensywności oświetlenia na zawartość chlorofilu w liściach storczyka Phalaenopsis ‘Edessa’, przeprowadzono doświadczenie składające się z dwóch etapów opisanych poniżej.
- Etap 1. – dziesięć niekwitnących roślin uprawiano przez dwa miesiące w pomieszczeniu o stałej temperaturze 28 °C i wilgotności względnej 75%. Liście roślin były oświetlane przez 12 godzin dziennie światłem o intensywności 100 µmol fotonów m⁻² s⁻¹.
- Etap 2. – następnie rośliny podzielono na dwie grupy (LL i HL) liczące po pięć roślin. Przez 10 tygodni liście roślin były oświetlane przez 12 godzin dziennie: w grupie LL słabym światłem (50 µmol fotonów m⁻² s⁻¹), w grupie HL silnym światłem (200 µmol fotonów m⁻² s⁻¹).
W pierwszym dniu 1. tygodnia oraz w ostatnim dniu 4., 6. i 10. tygodnia trwania drugiego etapu doświadczenia pobrano próbki liści z obu grup roślin w celu określenia zawartości chlorofilu w przeliczeniu na powierzchnię liścia. Wyniki pomiarów przedstawiono na wykresach A–D (średnia z pięciu próbek ± odchylenie standardowe).
Odczyt przybliżony z wykresów (tydzień 1. / 4. / 6. / 10.; LL — słabe światło, HL — silne światło):
- A – chlorofil a [mg m⁻²]: LL ok. 780 / 880 / 1000 / 1080; HL ok. 770 / 740 / 820 / 700;
- B – chlorofil b [mg m⁻²]: LL ok. 320 / 310 / 350 / 380; HL ok. 290 / 270 / 320 / 290;
- C – chlorofil całkowity [mg m⁻²]: LL ok. 1130 / 1100 / 1300 / 1500; HL ok. 1050 / 1060 / 1120 / 1060;
- D – stosunek chlorofilu a/b: LL ok. 2,45 / 2,65 / 2,45 / 2,55; HL ok. 2,55 / 2,4 / 2,35 / 2,45.
Na podstawie: N. Ceusters i in., Performance Index and PSII Connectivity Under Drought and Contrasting Light Regimes in the CAM Orchid Phalaenopsis, „Frontiers in Plant Science” 10, 2019.
Zadanie 4.1. (0–2)
Oceń, czy dokończenia poniższego zdania są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
W ostatnim dniu trwania drugiego etapu doświadczenia:
| # | Stwierdzenie | P / F |
|---|---|---|
| 1. | średnia zawartość chlorofilu a była wyższa u roślin w grupie LL niż w grupie HL. | P / F |
| 2. | średnia zawartość chlorofilu całkowitego w grupie HL była niższa o ponad 300 mg·m⁻² niż w pierwszym dniu tego etapu doświadczenia. | P / F |
| 3. | średni stosunek zawartości chlorofilu a/b w grupie LL był przeszło dwukrotnie większy niż w grupie HL. | P / F |
Zadanie 4.2. (0–1)
Określ, w jakim celu w pierwszym etapie doświadczenia wszystkie rośliny były uprawiane w takich samych warunkach środowiskowych.
Zadanie 4.3. (0–1)
Określ, w jakim celu wykonano pomiary zawartości chlorofilu w pierwszym dniu trwania drugiego etapu doświadczenia.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
4.1.
| # | Stwierdzenie | Ocena |
|---|---|---|
| 1 | Chl a wyższy w LL niż HL | P |
| 2 | Chl całkowity w HL niższy o ponad 300 mg/m² niż w 1. dniu etapu 2 | F |
| 3 | Stosunek a/b w LL przeszło dwukrotnie większy niż w HL | F |
Klucz CKE: 1. – P, 2. – F, 3. – F (2 pkt — trzy oceny poprawne, 1 pkt — dwie).
Uzasadnienia (odczyt z wykresów):
P — w 10. tygodniu chlorofil a w grupie LL ok. 1080 mg m⁻², w grupie HL ok. 700 mg m⁻² (wykres A).
F — chlorofil całkowity w grupie HL w 1. tygodniu ok. 1050 mg m⁻², a w 10. tygodniu ok. 1060 mg m⁻² — praktycznie się nie zmienił, więc nie spadł o ponad 300 mg m⁻² (wykres C).
F — w 10. tygodniu stosunek a/b wynosi ok. 2,5 w obu grupach (wykres D) — wartości są zbliżone, więc stosunek w grupie LL nie jest przeszło dwukrotnie większy niż w HL.
4.2. Cel uprawy w jednakowych warunkach w etapie 1: wyrównanie stanu wyjściowego roślin (kontrola zmiennych ubocznych) → wszystkie rośliny na starcie etapu 2 miały takie same parametry fizjologiczne (zawartość chlorofilu, kondycja, rozmiar).
Bez tej standaryzacji: różnice między grupami LL i HL na końcu eksperymentu mogłyby wynikać z różnic początkowych (np. niektóre rośliny już ciemniejsze), a nie z efektu czynnika eksperymentalnego (intensywności światła). Standaryzacja = eliminacja zmiennych zakłócających. Zasady oceniania uznają odniesienie do otrzymania możliwie podobnych (fizjologicznie) roślin LUB do wykluczenia wpływu innych czynników środowiskowych na wynik.
4.3. Cel pomiaru chlorofilu w 1. dniu etapu 2: ustalenie wartości wyjściowej (baseline) — punkt odniesienia, do którego porównuje się późniejsze pomiary (4, 6, 10 tydzień).
Dzięki temu można:
- Określić wielkość zmiany chlorofilu pod wpływem światła (LL vs HL).
- Potwierdzić jednakowość wyjściowych wartości w obu grupach (efekt etapu 1).
- Odróżnić zmiany w trakcie etapu 2 od już istniejących różnic.
Bez baseline: gdybyśmy mierzyli tylko na końcu, nie wiedzielibyśmy, czy chlorofil wzrósł, spadł czy się nie zmienił vs stan początkowy.
Pułapka 4.1 — ocenianie stwierdzeń z wiedzy ogólnej zamiast z wykresów. Każde stwierdzenie trzeba sprawdzić na właściwym wykresie: chlorofil całkowity w grupie HL (wykres C) prawie się nie zmienił, a stosunek a/b (wykres D) jest w obu grupach podobny (ok. 2,5).
Pułapka 4.2 — odpowiedź "żeby rosły zdrowo". Klucz: standaryzacja = wszystkie rośliny rozpoczynają etap 2 w identycznych warunkach fizjologicznych → różnice na końcu pochodzą tylko z czynnika eksperymentalnego (światła).
Pułapka 4.3 — odpowiedź "żeby zobaczyć ile mają chlorofilu". Klucz: baseline = punkt odniesienia. Pozwala oszacować zmianę (delta) zamiast absolutnej wartości.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — chlorofile a i b
| Cecha | Chlorofil a | Chlorofil b |
|---|---|---|
| Funkcja | Centrum reakcji PSI i PSII | Antena — pomocnicze pochłanianie |
| Maksima absorpcji | światło niebieskie i czerwone | światło niebieskie i czerwone (maksima przesunięte względem chlorofilu a) |
| Występowanie | Organizmy przeprowadzające fotosyntezę tlenową | M.in. rośliny i zielenice |
Uwaga: w tym doświadczeniu stosunek a/b w obu grupach był podobny (ok. 2,5) — różnica dotyczyła głównie ilości chlorofilu a i chlorofilu całkowitego.
Co pokazują wykresy
- W grupie LL (słabe światło) zawartość chlorofilu a i chlorofilu całkowitego rosła w kolejnych tygodniach.
- W grupie HL (silne światło) chlorofil całkowity utrzymywał się na podobnym poziomie, a chlorofil a w 10. tygodniu był niższy niż w grupie LL.
- Stosunek a/b był w obu grupach zbliżony przez cały czas trwania etapu 2.
Metodologia: kontrola zmiennych (4.2 + 4.3)
Eksperyment kontrolowany wymaga:
Etap przygotowawczy (pre-treatment): wszystkie obiekty w jednakowych warunkach. Cel: usunąć różnice indywidualne (np. wiek roślin, początkowa kondycja, historia uprawy).
Pomiar wyjściowy (baseline, time = 0): zmierz parametr przed rozpoczęciem manipulacji eksperymentalnej. Cel: punkt odniesienia do oceny zmian.
Manipulacja eksperymentalna: zastosuj różne traktowania (LL vs HL) na różne grupy.
Pomiar w trakcie i końcowy: obserwuj zmiany od baseline w obu grupach.
Porównanie: różnica między grupami mierzy efekt czynnika eksperymentalnego.
Punktacja CKE
- 4.1. 2 pkt — wszystkie 3 P/F poprawne. 1 pkt za 2/3.
- 4.2. 1 pkt — otrzymanie możliwie podobnych (fizjologicznie) roślin LUB wykluczenie wpływu innych czynników środowiskowych na wynik.
- 4.3. 1 pkt — pomiar kontrolny (punkt odniesienia do obliczenia zmian) LUB sprawdzenie, na ile rośliny były do siebie podobne.
- Suma: 4 pkt.
Po co to umieć
Eksperyment kontrolowany w nauce — metoda naukowa:
- Hipoteza (np. “więcej światła → mniej chlorofilu”).
- Próby (kontrolna + eksperymentalna).
- Standaryzacja (eliminacja zmiennych zakłócających).
- Pomiar baseline + końcowy.
- Analiza statystyczna (czy różnice są istotne?).
- Wniosek + ewent. powtórzenie (replikacja).
W tym doświadczeniu każdą grupę tworzyło pięć roślin, a na wykresach podano średnią i odchylenie standardowe — to pozwala ocenić, czy różnice między grupami są większe niż rozrzut wyników w obrębie grupy.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „fotosynteza, chlorofil a i b, adaptacje świetlne, eksperyment kontrolowany, storczyk” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl