Информация

Есть ли какое-нибудь исследование, чтобы найти растение с минимальной потребностью в свете?

Есть ли какое-нибудь исследование, чтобы найти растение с минимальной потребностью в свете?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Есть ли какое-нибудь исследование, чтобы найти растения с минимальной потребностью в освещении?

Представьте себе ванную комнату без окон, в которую время от времени попадает искусственное освещение (например, белый светодиод).

Другой вопрос: существует ли какая-либо числовая система, присваивающая каждому растению номер, представляющий его минимальную и максимальную светостойкость?


Давайте сначала возьмем набор КРАТКОДНЕВНЫХ РАСТЕНИЙ, которые отличаются от других растений по параметрам фотопериодизма. Изучение одного растения за раз и выполнение теста на обнаружение крахмала путем выдерживания растения под солнечным светом может быть единственным возможным способом определить, какое растение наиболее эффективно производит максимальное количество пищи при хранении под солнечным светом в течение определенного времени. Если мы углубимся в молекулярный уровень, возможно, поперечное сечение хлоропластов могло бы предоставить нам данные о количестве присутствующих фотосистем 2, которые активируются при 680 нм света, а также о количестве переносчиков электронов, таких как убихинон. Их обилие может определять скорость проведения фотосинтеза. Существует даже отдельная разновидность растений C4, которые подвергаются метаболизму крассулообразной кислоты, также известные как растения CAM, обнаруженные в пустынях, которые подвергаются фотосинтезу в ночное время.

Таким образом, для такого эксперимента потребуются различные растения с несколькими параметрами, которые необходимо учитывать, и он довольно сложен.


Размеры успеха инвазивных растений

Гималайский бальзам (Impatiens glandulifera) - один из самых успешных захватчиков в Европе. Предоставлено: Тревор Фристоу и Марк ван Клеунен.

Инвазивные чужеродные растения - это виды растений, которые растут в окружающей среде за пределами их естественной среды обитания. Если им удастся создать самодостаточные популяции в этих новых условиях - событие, называемое «натурализацией», - они могут оказать значительное негативное воздействие на местные экосистемы, экономику и общество. Но не все чужеродные виды растений одинаково эффективны при вторжении в новые места обитания. Поэтому международная группа ученых во главе с биологом из Констанца профессором Марком ван Клеуненом исследовала различные типы «инвазивности» и возможные факторы, определяющие успешность инвазии чужеродных растений в Европе.

Новое исследование, опубликованное в PNAS, описывает инвазивность видов растений с использованием трех различных параметров: местной численности, географической протяженности и ширины ареала. В текущем исследовании эти размеры были оценены в континентальном масштабе для больших пропорций чужеродных и местных европейских флор. Высокие значения переменных характеризуют наиболее успешных захватчиков. История внедрения играет важную роль в производительности по трем измерениям, как и некоторые биологические черты: раннее проникновение в Европу, неевропейское происхождение и быстрый рост являются характеристиками, общими для многих «супер-захватчиков». Результаты исследования улучшают наше общее понимание того, как виды растений - инвазивные и местные - распространяются, и могут помочь лучше прогнозировать и управлять будущими инвазиями растений.

Все ли инвазивные чужеродные растения одинаковы?

Специалисты в области экологии все чаще признают, что термин «инвазивный» не описывает ни одного свойства. Напротив, в распределении вида есть разные характеристики, которые могут охарактеризовать его как инвазивный или нет. Чтобы узнать больше о различных способах, которыми растение может стать инвазивным, авторы недавнего исследования объединили два обширных набора данных: базу данных Global Naturalized Alien Flora (GloNAF) и European Vegetation Archive (EVA). Для анализа объединенных данных они приняли трехмерную структуру, которая ранее использовалась для описания «редкости» местных видов растений.

Первое описание этой структуры Деборой Рабиновиц относится к 1980-м годам. Рабиновиц выдвинул идею о том, что «общий» вид растений - это тот, который в местном масштабе очень распространен, встречается на большой территории и населяет множество различных местообитаний. Помимо этой формы абсолютной «общности», существует семь форм редкости как различные комбинации низких характеристик по трем измерениям. Например, «редкий» вид растений может иметь высокую локальную численность, но ограничен небольшой территорией и произрастает только в определенном типе среды обитания.

Так же, как модель Рабиновица допускает различные формы редкости местных растений, она открывает возможность различных типов «инвазивности» применительно к чужеродным видам. Рассмотрение этой возможности важно, потому что для разных типов чужеродных инвазивных видов могут потребоваться разные стратегии управления для борьбы с ними. «Если чужеродный вид начинает доминировать в местном растительном сообществе, но имеет низкий потенциал для расширения своего географического охвата и специализируется на определенном типе среды обитания, усилия по сохранению могут быть сосредоточены на локальном контроле этого вида, а не на предотвращении его дальнейшего распространения», - сказал доктор. Тревор Фристоу, ведущий автор настоящего исследования, приводит пример.

Чужой, но не такой уж и отличный

Что касается местных видов растений, ученые ранее обнаружили, что три измерения общности не полностью независимы друг от друга. Вместо этого виды, которые широко распространены на местном уровне, часто также имеют тенденцию к географическому распространению и занимают широкий спектр местообитаний. «Что касается чужеродных видов растений, мы ожидали, что эти измерения должны быть связаны так же, как и в естественном распространении. В конце концов, чужеродные растения в одном месте являются местными растениями в другом месте», - описывает Фристоу важное предположение исследования.

Действительно, ученые обнаружили, что ассоциации между тремя измерениями - местной численностью, географической протяженностью и широтой ареала - у чужеродных видов, вторгшихся в Европу, очень похожи на структуру ассоциаций, которые они обнаружили в местной европейской флоре: растения, которые являются успешные в одном измерении также имеют тенденцию быть успешными в других. «Эти параллели предполагают, что одни и те же биогеографические и экологические механизмы определяют распределение местных и чужеродных видов растений», - заключает Фристоу.

Факторы успеха вторжения

Несмотря на сходство паттернов ассоциаций между аборигенными и инвазивными растениями, существует также решающее различие между этими двумя группами: в отличие от местных видов растений, инвазивные виды не развивались во вторгшихся местообитаниях, в которые они были введены только недавно. Вместо этого они развивались в других частях Европы или даже на других континентах. «Независимо от того, существуют ли общие ассоциации между измерениями инвазивности, мы хотели определить движущие силы успеха в каждом из измерений. Истории интродукции растений были одним из аспектов, которые мы рассматривали, наряду с другими экологическими или биологическими факторами», - объясняет Фристоу. Вторая цель исследования.

Ученые обнаружили, что растения, которые выделяются во всех трех измерениях, как правило, происходят с других континентов, таких как Азия или Америка, в то время как растения, завезенные из других частей Европы, обычно являются плохими захватчиками. Кроме того, супер-захватчики из-за пределов Европы часто обладают биологическими свойствами, которые помогают им быстро расти - за счет более слабых защитных механизмов. В совокупности это обеспечивает поддержку гипотезы, называемой «гипотеза освобождения врага». «Общая идея« гипотезы высвобождения врага »заключается в том, что инвазивные виды оставляют после себя многие патогены, травоядные и конкурирующие виды, с которыми они совместно эволюционировали в своей естественной среде обитания, вторгаясь в новую среду. Это позволяет им« выйти из-под контроля » «и эффект может быть более выраженным, когда континентальные границы, такие как океаны или горные хребты, были пересечены для вторжения», - уточняет Фристоу.

Исключения из правила

Ученые также обнаружили исключения из модели, согласно которой растения, успешные в одном измерении, также успешны в других, и определили возможные причины этих исключений. Например, чем позже дата появления в новой среде обитания, тем более вероятно, что инвазивное растение отклонится от правила. «Они новые. Им все еще нужно время, чтобы уравновесить условия», - объясняет Фристо это наблюдение и продолжает: «Это очень важно. Если вы найдете инвазивное растение, которое успешно работает только в одном из измерений, - но это тоже ново, есть повод для беспокойства: позже он может стать успешным в других измерениях ». Таким образом, концепция «измерений инвазивности» - это не только ценный инструмент для объяснения текущих моделей натурализации и улучшения нашего понимания динамики распределения видов в целом. Это также может помочь предвидеть будущие инвазии и разработать индивидуальные стратегии управления для лучшего контроля инвазивных чужеродных видов растений.


Варианты доступа

Получите полный доступ к журналу на 1 год

Все цены являются ценами НЕТТО.
НДС будет добавлен позже при оформлении заказа.
Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

Все цены являются ценами НЕТТО.


Практические занятия Эксперимент с пузырящимися растениями для количественной оценки фотосинтеза

Единицы служат путеводителями по определенному содержанию или предметной области. Под разделами вложены уроки (фиолетовым цветом) и практические занятия (синим цветом).

Обратите внимание, что не все уроки и задания будут существовать в рамках одного модуля, а вместо этого могут существовать как «отдельная» учебная программа.

Информационный бюллетень TE

Резюме

Пузыри могут образовывать многие вещи, даже растения.

Инженерное соединение

Студенты проводят анализ данных и обратный инжиниринг, чтобы понять, как работает фотосинтез. Оба являются важными аспектами работы инженера.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

  • Объясните, что фотосинтез - это процесс, который растения используют для преобразования световой энергии в глюкозу, источник запасенной химической энергии для растений.
  • Опишите фотосинтез как набор химических реакций, в которых растение использует углекислый газ и воду для образования глюкозы и кислорода.
  • Опишите простой эксперимент, который дает косвенные доказательства того, что фотосинтез происходит.
  • Опишите влияние различной интенсивности света на происходящий фотосинтез.

Образовательные стандарты

Каждый Обучение инженерии Урок или деятельность соотносятся с одним или несколькими образовательными стандартами K-12 в области естественных наук, технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100 000+ стандартов K-12 STEM, охватываемые Обучение инженерии собираются, обслуживаются и упаковываются Сеть стандартов достижений (ASN), проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам например, по состоянию в источнике по типу например, естествознание или математика внутри шрифта по подтипу, затем по классу, так далее.

NGSS: научные стандарты нового поколения - наука

5-LS1-1. Поддержите аргумент, что растения получают материалы, необходимые для роста, в основном из воздуха и воды. (5 класс)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

МС-LS1-6. Постройте научное объяснение, основанное на доказательствах роли фотосинтеза в круговороте материи и потоке энергии в организмы и из них. (6-8 классы)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Научное знание основано на логической связи между доказательствами и объяснениями.

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Химическая реакция, с помощью которой растения производят сложные молекулы пищи (сахара), требует ввода энергии (например, солнечного света). В этой реакции диоксид углерода и вода объединяются, образуя органические молекулы на основе углерода и выделяя кислород.

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты - математика

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии - Технология
  • Процесс инженерного проектирования включает в себя определение проблемы, генерацию идей, выбор решения, тестирование решения (й), изготовление элемента, его оценку и представление результатов. (3-5 классы) Подробнее

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Государственные стандарты
Северная Каролина - Математика

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Северная Каролина - Наука
  • Объясните значение процессов фотосинтеза, дыхания и транспирации для выживания зеленых растений и других организмов. (6 класс) Подробнее

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Список материалов

  • 5 литров (около 1¼ галлона) устаревшей водопроводной воды (водопроводная вода в открытом контейнере, который оставлен на 36-48 часов для удаления хлора, используемого в муниципальном водоснабжении)
  • Всего 15-20 растений Elodea. Это выносливые пресноводные аквариумные растения, которые продаются группами в зоомагазинах и у поставщиков, таких как Carolina Biological Supply Company (www.carolina.com).
  • шнурки, пряжа или завязки для связывания растений Elodea в пучки
  • небольшие камни или аналогичные предметы, служащие грузом для удержания растений Elodea под водой
  • Стаканы 500 мл, по 1 на команду
  • пищевая сода, несколько столовых ложек (бикарбонат натрия)
  • таймеры или часы с секундными стрелками, по 1 на команду
  • небольшие регулируемые настольные лампы, которые можно установить так, чтобы их лампочки находились на несколько дюймов выше стаканов и светили на них вертикально вниз. Фонари с сильными лучами, которые устанавливаются на кольцевых подставках, также работают 1 источник света на команду

Больше подобной программы

В ходе обсуждения под руководством учителя учащиеся понимают, что растения получают энергию от солнечного света в процессе фотосинтеза растений. Подсчитав количество пузырьков, которые поднимаются на поверхность за пятиминутный период, студенты могут сравнить фотосинтетическую активность Elodea в пред.

Студенты узнают о фотосинтезе и клеточном дыхании на атомном уровне и изучают основные принципы электромикробиологии - новой области исследований, которая может позволить инженерам использовать энергию на молекулярном уровне.

Предварительные знания

Понимание фотосинтеза, представленное в соответствующем уроке «Едят ли растения?»

Введение / Мотивация

(Привлекайте внимание класса и попросите их делать, как вы говорите.) Одной рукой зажмите нос. Поднимите вторую руку высоко в воздух. Теперь сделайте глубокий вдох и задержите его как можно дольше. Когда вы не можете больше задерживать дыхание, опустите поднятую руку и отщипните нос. (Когда все руки опущены и никто не сможет задерживать дыхание, двигайтесь дальше.) Почему вам нужно было снова начать дышать? (Ожидайте, что на уроках в начальной школе ученики смогут сказать вам, что их телам нужен воздух, чтобы выжить.)

Что именно находится в воздухе? (Студенты могут не знать, что воздух содержит больше, чем кислород.) Большая часть воздуха, которым мы дышим, - атмосфера - состоит из газообразного азота (около 78%). Кислород является следующим по величине компонентом (около 21%), а крошечная часть (1%) состоит из аргона (инертный газ), водяного пара и углекислого газа.

Итак, какие конкретно компоненты воздуха нужны нашему телу? (Ожидайте, что они ответят, что это кислород.) А что наши тела делают с кислородом? Правильно, ойген из воздуха попадает в легкие кровью и разносится по всем частям тела, где он используется мышцами, мозгом и всеми другими органами и тканями тела. Мы не можем без этого жить.

Откуда взялся кислород в атмосфере? (Они могут знать или уметь рассуждать, что это результат деятельности всех растений, которые жили на Земле и занимались фотосинтезом в течение многих миллионов лет.) Сегодня вы будете работать в группах, чтобы провести эксперимент, чтобы проверить, действительно ли количество света, получаемого растениями, может повлиять на производство кислорода.

Процедура

  1. В формате обсуждения в классе учащиеся выдвигают гипотезу, которую класс проверяет в ходе эксперимента.
  2. Работая в группах, студенты ставят и проводят эксперимент. Каждая команда проводит два испытания: одно с растениями, освещенными только окружающим светом, доступным в классе, когда некоторые или все комнатные огни выключены, и одно с растениями, получающими яркий свет от настольных ламп. Собранные данные представляют собой количество пузырьков кислорода, которые выделяются растениями за пятиминутный период, сначала при слабом освещении, а затем при высоком уровне освещенности.
  3. Затем группы собираются вместе, чтобы объединить свои данные по каждому из двух испытаний. На основе этих данных учащиеся индивидуально определяют среднее значение, медианное значение и режимы количества пузырьков, образовавшихся в двух различных условиях освещения.
  4. Затем учащиеся индивидуально составляют график данных, используя гистограммы, которые показывают среднее количество пузырьков и диапазоны для каждого условия теста.

Часть 1: Формирование гипотезы

Объясните классу, что перед тем, как исследователи приступят к экспериментам, они сначала делают предположение об ожидаемом результате эксперимента. Этот прогноз известен как гипотеза. Однако гипотеза - это не просто предположение. Вместо этого это прогноз, основанный на предварительных знаниях или опыте работы с предметом. Например, если садовник хочет узнать, действительно ли нужно удобрять кабачки, он может вырастить 12 растений кабачков, но удобрить только половину из них. В этом случае проверяемая гипотеза может быть следующей: удобренные кабачки производят больше кабачков, чем неоплодотворенные кабачки. Данные, собранные для подтверждения или опровержения гипотезы, представляют собой общее количество кабачков, произведенных удобренными растениями, по сравнению с общим количеством, произведенным неоплодотворенными растениями.

Отметьте, что в эксперименте с кабачками садовник собирал данные, которые включали числа. В науке это обычно так, потому что числа можно легко сравнить, и они суммируются для многих вещей, которые действительно происходят, в отличие от вещей, которые, по мнению экспериментатора, могут произойти.

Затем кратко объясните, как будет проводиться эксперимент по фотосинтезу, и попросите класс определить гипотезу для проверки. Им не потребуется много времени, чтобы придумать такое утверждение: «Растения, которые получают больше света, производят больше пузырей, чем растения, получающие меньше света».

Часть 2: Настройка эксперимента

Выполните следующие действия при выключенном некоторых или всех светильниках в классе. В идеале, комната не должна быть ярко освещена, и в ней не должно быть темно, чтобы учащиеся могли хорошо видеть.

  1. Каждая команда наполняет стакан примерно 500 мл выдержанной воды для Elodea. В эту воду добавьте скудную четверть чайной ложки бикарбоната натрия (пищевой соды), чтобы обеспечить растениям источник углекислого газа, поскольку они не могут получить его из атмосферы, как это делают наземные растения. Размешивайте воду, пока бикарбонат натрия не растворится и вода не станет прозрачной.
  2. Каждая команда получает достаточное количество секций растений Elodea, чтобы их общая длина составляла около 18-24 дюймов. Разместите их так, чтобы все растения находились как минимум на 1½ дюйма под водой в химическом стакане. Используйте веревку или завязки, чтобы удерживать их вместе, а затем добавьте небольшой камень, чтобы растения не всплыли на поверхность. Укажите, что Чем больше площадь освещена светом над растением, тем больше фотосинтеза может происходить внутри листьев. Если ученики образуют скопления Elodea, многие листья будут затемнены теми, что указаны выше, и, таким образом, могут быть не в состоянии выполнять такой же фотосинтез. Лучше всего сформировать из растений петли, покрывающие все дно стакана, а не один комок в середине стакана.

Часть 3: Проведение эксперимента

  1. Как только растения будут размещены в стаканах, попросите команду начать отсчет времени в течение пяти минут. Посоветуйте двум членам команды приклеить глаза к стакану на эти пять минут, наблюдая, как пузырьки поднимаются на поверхность воды. Сообщите третьему члену команды о появлении пузырьков, которые поднимаются, чтобы он мог вести счет (полезно использовать метки подсчета) и следить за временем, указывая, когда истекли пять минут. Пузырьки довольно большие, около 2 мм в диаметре, поэтому их легко увидеть, когда они поднимаются на поверхность.
  2. Когда все команды подсчитали пузыри в течение пяти минут (вполне возможно, что некоторые команды вообще не видят пузырей), включите свет в комнате и попросите учащихся расположить настольные лампы прямо над мензурками так, чтобы лампочки находились всего на несколько дюймов выше. мензурки. Когда загорятся огни, попросите команды снова начать отсчет времени и подсчет / запись пузырьков в течение пяти минут.

Часть 4: Объединение и анализ данных

  1. Составьте большую таблицу на классной доске, в которой команды могут указать количество пузырьков, которые они подсчитали при каждом из двух условий освещения.
  2. После заполнения диаграммы попросите учащихся поработать индивидуально, чтобы определить среднее значение, медианное значение, режим и диапазон для каждого из двух наборов данных. Выделите достаточно времени, чтобы все учащиеся пришли к одинаковым ответам.
  3. Раздайте учащимся сетку и посоветуйте им построить вертикальные гистограммы, которые сравнивают среднее количество пузырьков в двух условиях освещения. Убедитесь, что учащиеся включили заголовки, метки осей и легенды, если для двух полосок используются разные цвета. Затем покажите им, как они могут указать диапазоны данных, добавив вертикальный линейный сегмент в центр верхней части каждой полосы, при этом нижний конец линейного сегмента расположен на самом низком количестве пузырьков, наблюдаемых командой, а верхний конец. отрезка линии с наибольшим количеством наблюдаемых пузырьков.

Часть 5: Интерпретация данных

  1. Всем классом изучите все данные и графики и еще раз проверьте гипотезу. Что эти числа говорят нам о количестве фотосинтеза, которое произошло в каждом из двух условий освещения. Другими словами, была ли подтверждена гипотеза, которую проверял класс, или нет?
  2. Продолжите обсуждение в классе, чтобы проанализировать данные. Откуда вы знаете, что пузыри, которые вы видели, поднялись на поверхность, были пузырьками кислорода? Студенты могут ответить, что они знают, что фотосинтез производит кислород, поэтому пузырьки, должно быть, были кислородом. Однако без возможности определить химический состав пузырьков, это только предположение, что пузырьки содержат кислород. С таким же успехом они могли быть пузырьками азота или углекислого газа, или каким-то другим газом из какого-то другого процесса, который происходил в растениях вместо фотосинтеза. Тем не менее, поскольку растения подвергались воздействию света, пузырьки, скорее всего, были сделаны из кислорода. Укажите, что исследователям важно убедиться, что они осознают разницу между тем, что они знают об эксперименте, и тем, что они предполагают об этом.

Словарь / Определения

среднее: сумма всех значений в наборе данных, деленная на количество значений в наборе данных, также известное как среднее. Например, в наборе из пяти измерений температуры, состоящем из 22 & # 186C, 25 & # 186C, 18 & # 186C, 22 & # 186C и 19 & # 186C, средняя температура равна 106 & # 186C, деленная на 5, или 21.2 & # 186C.

median: Среднее значение в наборе данных, полученное путем организации значений данных в упорядоченном списке от наименьшего к наибольшему с последующим нахождением значения, которое находится в средней точке списка. Например, в наборе из пяти измерений температуры, состоящем из 22 & # 186 C, 25 & # 186 C, 18 & # 186 C, 22 & # 186 C и 19 & # 186 C, упорядоченный список температур будет 18 & # 186 C. , 19 & # 186 C, 22 & # 186 C, 22 & # 186 C и 25 & # 186 C. Среднее значение - это третье значение, 22 & # 186 C. Если набор данных состоит из четного числа значений, медиана равна определяется путем усреднения двух средних значений. Например, в наборе из шести измерений температуры, состоящем из 20 & # 186C, 22 & # 186C, 25 & # 186C, 18 & # 186C, 24 & # 186C и 19 & # 186C, средние значения составляют 20 & # 186C. и 22 & # 186C. Таким образом, медианное значение представляет собой среднее значение 20 & # 186C и 22 & # 186C, что составляет 21 & # 186C.

режим: значение в наборе данных, которое встречается наиболее часто. Например, в наборе из пяти измерений температуры, состоящем из 22 & # 186C, 25 & # 186C, 18 & # 186C, 22 & # 186C и 19 & # 186C, измерение 22 & # 186C происходит наиболее часто, поэтому это режим. В наборе данных может быть два или более режима, если два или более значений встречаются с одинаковой частотой.

Оценка

Вопросов: Оцените понимание учащимися, задав им такие вопросы, как:

  • Какие «вещи» необходимы для того, чтобы фотосинтез произошел?
  • Какие продукты фотосинтеза?
  • Где в растении происходит фотосинтез?
  • Почему растениям нужна вода, чтобы выжить?

Графический анализ: Предоставьте график данных эксперимента, подобного тому, который только что выполнили студенты, и попросите их сделать из него выводы. Например, данные могут представлять высоту растений кукурузы, половина из которых была выращена в тени леса, а половина - в открытом поле.

Вопросы для расследования

  • Как вы думаете, что произойдет, если вы оставите некоторые растения в полностью темном шкафу на две или три недели? Почему вы так думаете?
  • Почему для сельскохозяйственных культур важно получать достаточное количество осадков?
  • Атмосфера Земли не всегда содержала столько кислорода, как сейчас. Фактически, когда-то он, вероятно, вообще не содержал кислорода. Как вы думаете, как туда попал кислород в атмосфере Земли? Почему вы так думаете?

Расширения деятельности

Свет, исходящий от Солнца, состоит из световых волн разных длин волн. В видимом спектре света они варьируются от красного с самой длинной волной до фиолетового с самой короткой длиной волны. Хлорофилл не реагирует одинаково на все длины волн или цвета света. Попросите учащихся использовать ту же экспериментальную установку, чтобы определить, какой цвет или цвета света вызывают наибольшую фотосинтетическую активность. Единственное изменение, которое им необходимо сделать, - это неплотно накрыть стакан цветной полиэтиленовой пленкой или целлофаном в течение пяти минут подсчета пузырьков. Поскольку для большинства растений лучше всего подходят синие волны, убедитесь, что это один из доступных цветов. Если возможно, имейте в наличии красный и еще один цвет.

Авторское право

Авторы

Программа поддержки

Благодарности

Этот контент был разработан программой MUSIC (Понимание математики через науку, интегрированную с учебным планом) в Pratt School of Engineering в Университете Дьюка в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда. DGE 0338262. Однако это содержание не обязательно отражает политику NSF, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.


Новое изобретение сохраняет световые кубиты стабильными при комнатной температуре

Предоставлено: Unsplash / CC0 Public Domain.

Исследователи из Копенгагенского университета разработали новую технику, которая сохраняет квантовые частицы света стабильными при комнатной температуре, а не только при -270 градусах. Их открытие экономит силы и деньги и является прорывом в квантовых исследованиях.

Поскольку почти вся наша личная информация оцифрована, становится все более важным найти способы защитить наши данные и самих себя от взлома.

Квантовая криптография - это ответ исследователей на эту проблему, а точнее на определенный вид кубита, состоящего из одиночных фотонов: частиц света.

Одиночные фотоны или кубиты света, как их еще называют, взломать чрезвычайно сложно. Однако для того, чтобы эти световые кубиты были стабильными и работали должным образом, их необходимо хранить при температурах, близких к абсолютному нулю, то есть минус 270 ° C, что требует огромного количества энергии и ресурсов.

В недавно опубликованном исследовании исследователи из Копенгагенского университета демонстрируют новый способ хранения этих кубитов при комнатной температуре в сто раз дольше, чем когда-либо ранее. Юджин Саймон Ползик, профессор квантовой оптики в Институте Нильса Бора, говорит: «Мы разработали специальное покрытие для наших микросхем памяти, которое помогает квантовым битам света быть идентичными и стабильными при комнатной температуре. Кроме того, наш новый Метод позволяет нам хранить кубиты в течение гораздо более длительного времени, которое составляет миллисекунды, а не микросекунды - то, что раньше было невозможно. Мы очень рады этому ».

Специальное покрытие микросхем памяти значительно упрощает хранение кубитов света без больших морозильных камер, которые затруднительны в эксплуатации и требуют большого количества энергии. Следовательно, новое изобретение будет дешевле и в большей степени будет соответствовать требованиям отрасли в будущем.

«Преимущество хранения этих кубитов при комнатной температуре состоит в том, что для этого не требуется жидкий гелий или сложные лазерные системы для охлаждения. Кроме того, это гораздо более простая технология, которую легче реализовать в будущем квантовом Интернете», - говорит Карстен Дидериксен. , доктор философии UCPH. по проекту.

Обычно высокие температуры нарушают энергию каждого квантового бита света. «В наших микросхемах памяти летают тысячи атомов, излучающих фотоны, также известные как кубиты света. Когда атомы подвергаются воздействию тепла, они начинают двигаться быстрее и сталкиваются друг с другом и со стенками чипа. Это приводит их к излучать фотоны, которые сильно отличаются друг от друга. Но нам нужно, чтобы они были точно такими же, чтобы использовать их для безопасной связи в будущем », - объясняет Юджин Ползик. «Вот почему мы разработали метод, который защищает атомную память с помощью специального покрытия для внутренней части микросхем памяти. Покрытие состоит из парафина, который имеет структуру, подобную воску, и работает, смягчая столкновения атомов, делая излучали фотоны или кубиты, идентичные и стабильные. Кроме того, мы использовали специальные фильтры, чтобы убедиться, что из микросхем памяти извлекаются только идентичные фотоны ».

Несмотря на то, что новое открытие является прорывом в квантовых исследованиях, оно все еще требует дополнительной работы.

«Прямо сейчас мы производим кубиты света с низкой скоростью, один фотон в секунду, в то время как охлаждаемые системы могут производить миллионы за то же время. Но мы считаем, что у этой новой технологии есть важные преимущества и что мы можем преодолеть это вызов во времени, - заключает Юджин.


Ученые улучшают фотосинтез с помощью генно-инженерных растений

С тех пор, как Томас Мальтус в 1789 году опубликовал свой мрачный прогноз о том, что рост населения всегда будет превышать запасы продовольствия, ученые работали над тем, чтобы доказать, что он ошибался. До сих пор они помогали фермерам идти в ногу со временем, создавая более крупные и лучшие сорта сельскохозяйственных культур и используя другие сельскохозяйственные инновации.

Теперь исследователи делают еще более смелый шаг: перепрограммируют растения, чтобы сделать фотосинтез более эффективным. И, похоже, это окупается.

Согласно исследованию, опубликованному в пятничном выпуске журнала Science, табачные растения, которые были генетически сконструированы для оптимизации фотосинтеза, превзошли своих обычных родственников на 40%.

«Это действительно красиво в своей элегантности», - сказала Кристин Фойер, биолог растений из Университета Лидса в Англии, которая не принимала участия в работе.

Ученые сосредоточились на фотосинтезе, потому что он предлагает один из немногих оставшихся вариантов для резкого повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Селекционеры уже отобрали сильнорослые сорта, которые дают больше всего, что мы хотим съесть - будь то листья, фрукты, корни или семена - при выращивании в идеальных условиях.

“We really need to be able to manipulate photosynthesis, because it’s really all that’s left,” said plant biologist Don Ort of the University of Illinois at Urbana-Champaign, the study’s senior author.

Fortunately, there’s plenty of room for improvement — theoretically, at least.

Despite its ability to build towering redwoods and vast coral reefs, photosynthesis is a fairly inefficient process. Only a tiny fraction of available light gets used to produce sugars and other carbohydrates.

“The photosynthetic system has evolved to be very flexible, rather than fully optimal,” Foyer said. “There was a compromise.”

Part of the problem is that plants spend a lot of energy compensating for a bug in their operating system.

It involves an enzyme called RuBisCO whose job is to grab carbon dioxide molecules and send them down the assembly line.

The process worked great when photosynthesis first evolved billions of years ago, because there was no oxygen in the atmosphere. But once it built up — thanks, of course, to photosynthetic plankton — RuBisCO began latching on to the wrong gas by accident.

The resulting compound was not just useless, but toxic. So plants had to find a way to convert it into something safe and functional.

Unfortunately, Ort said, “the way that plants picked to do turned out to be both very complex and very energy-intensive.”

Their solution involves shuttling the undesirable molecule outside the chloroplast, where photosynthesis occurs, and into another organelle called a peroxisome. From there, it goes into the mitochondria before retracing its path to the chloroplast in a more tolerable state.

This cumbersome process, known as photorespiration, eats up some of the energy the plant has already stored as sugar and reduces crop yields by 20% to 50%.

“That fixing of an oxygen is really like anti-photosynthesis,” Ort said.

So his team decided to update the photorespiration algorithm.

They took tobacco plants — which are easy to work with — and inserted new genes into their DNA that created a shortcut for processing the unwanted compound. They tried three alternatives, two of which had been developed by other scientists. The researchers also silenced a gene to keep the molecule from leaving the chloroplast in the first place.

“It’s really a very, very complex piece of engineering,” Foyer said.

The modification worked wonders. In greenhouse experiments, the engineered plants put on almost 25% more biomass than their unaltered counterparts. Field trials — the gold standard for testing new crops — had even better results, with some plants outproducing their relatives by 40%.

“Some of that, we think, was due to compound interest,” Ort said. Young plants grew faster and increased their leaf area, which allowed them to photosynthesize even more.

The researchers have started making the same changes in food crops such as soybeans, cowpeas and potatoes.

“There’s no reason to suspect that you wouldn’t have a similar result,” Foyer said.

However, it won’t work on crops such corn and sugarcane, which have a different way of fixing carbon.

Ort’s team is also collaborating with another group at the University of Illinois that engineered tobacco plants to utilize more light, resulting in a 15% increase in productivity.

“We’re now in the process of what we call stacking those two traits,” Ort said. Models suggest that the benefits will add up, boosting productivity by more than 50%. But, Ort cautioned, “until you do the experiments, you don’t know.”

Both efforts are the fruit of the RIPE project, which stands for Realizing Increased Photosynthetic Efficiency. Its motivation is simple: to increase crop yields and combat food insecurity. (The $70-million initiative has gotten much of its funding from the Bill and Melinda Gates Foundation, which requires that any crops developed through the program be made accessible to farmers around the world).

Today, growers still manage to squeeze more food out of every acre of land by using more productive crops and supplying them with plenty of nutrients and water. But gains have slowed to just 1% to 2% per year, and some scientists expect the trend could reverse as a result of climate change.

That will make it difficult to tackle the challenges facing humanity in coming decades: growing enough food to feed an estimated 9.7 billion people by 2050, and doing so without destroying the planet. While the first Green Revolution succeeded in dramatically increasing food production, it also brought a host of environmental problems, including increased use of fertilizer and pesticides, water pollution, soil degradation and erosion.

“It really isn’t possible to continue the way that we are going,” Foyer said.

In the future, scientists say, we must find ways to produce more food on the same amount of land and using fewer resources. One solution is to ensure plants make the most of what they have, as Ort’s team has done with their tobacco plants, Foyer said: “That’s why this is important.”

The new results are a great start, said Heike Sederoff, a plant biologist at North Carolina State University in Raleigh. But she said researchers will still have to assess whether the new photosynthetic trait persists across generations, and whether it makes plants more or less susceptible to environmental stressors such as drought.

“Those things are all stuff that needs to be tested,” she said.

Genetically modified crops also remain controversial, especially in Europe and Africa, where many countries have banned them, Sederoff noted. So the potential of these crops will depend partly on how attitudes and regulations evolve.

But Ort said the clock is ticking. It takes 12 to 15 years for a new crop to go from the lab to farmers’ fields, which means that if his team or others do manage to develop more efficient varieties, they won’t be on our plates until the mid-2030s.

By the middle of the century, food production will have to increase by 25% to 70% to meet demand, according to one recent estimate.


Quantum Breakthrough: New Invention Keeps Qubits of Light Stable at Room Temperature

Researchers from University of Copenhagen have developed a new technique that keeps quantum bits of light stable at room temperature instead of only working at -270 degrees. Their discovery saves power and money and is a breakthrough in quantum research.

As almost all our private information is digitalized, it is increasingly important that we find ways to protect our data and ourselves from being hacked.

Quantum Cryptography is the researchers’ answer to this problem, and more specifically a certain kind of qubit — consisting of single photons: particles of light.

Single photons or qubits of light, as they are also called, are extremely difficult to hack.

However, in order for these qubits of light to be stable and work properly they need to be stored at temperatures close to absolute zero — that is minus 270 C — something that requires huge amounts of power and resources.

Yet in a recently published study, researchers from University of Copenhagen, demonstrate a new way to store these qubits at room temperature for a hundred times longer than ever shown before.

“We have developed a special coating for our memory chips that helps the quantum bits of light to be identical and stable while being in room temperature. In addition, our new method enables us to store the qubits for a much longer time, which is milliseconds instead of microseconds — something that has not been possible before. We are really excited about it,” says Eugene Simon Polzik, professor in quantum optics at the Niels Bohr Institute.

The special coating of the memory chips makes it much easier to store the qubits of light without big freezers, which are troublesome to operate and require a lot of power.

Therefore, the new invention will be cheaper and more compatible with the demands of the industry in the future.

“The advantage of storing these qubits at room temperature is that it does not require liquid helium or complex laser-systems for cooling. Also it is a much more simple technology that can be implemented more easily in a future quantum internet,” says Karsten Dideriksen, a UCPH-PhD on the project.

A special coating keeps the qubits stable

Normally warm temperatures disturb the energy of each quantum bit of light.

“In our memory chips, thousands of atoms are flying around emitting photons also known as qubits of light. When the atoms are exposed to heat, they start moving faster and collide with one another and with the walls of the chip. This leads them to emit photons that are very different from each other. But we need them to be exactly the same in order to use them for safe communication in the future,” explains Eugene Polzik and adds:

“That is why we have developed a method that protects the atomic memory with the special coating for the inside of the memory chips. The coating consists of paraffin that has a wax like structure and it works by softening the collision of the atoms, making the emitted photons or qubits identical and stable. Also we used special filters to make sure that only identical photons were extracted from the memory chips”.

Even though the new discovery is a breakthrough in quantum research, it stills needs more work.

“Right now we produce the qubits of light at a low rate — one photon per second, while cooled systems can produce millions in the same amount of time. But we believe there are important advantages to this new technology and that we can overcome this challenge in time,” Eugene concludes.

Reference: “Room-temperature single-photon source with near-millisecond built-in memory” by Karsten B. Dideriksen, Rebecca Schmieg, Michael Zugenmaier and Eugene S. Polzik, 17 June 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-24033-8


Probiotics - for plants

Recent research (and commercials) tell us probiotic products are good for our health, with benefits ranging from improved digestion to managing allergies and colds, Just as humans can benefit from the good bacteria of probiotics, plants can benefit from certain microbes. And that benefit is also good for the environment.

In plants, beneficial bacteria and fungi are endophytes. Scientists have known for decades that plants like legumes (peas, beans, and lentils) have beneficial bacteria in nodules attached to their roots. These bacteria "fix" vital nitrogen, turning it into a form the plant can easily use. However, researchers have recently found some nitrogen-fixing bacteria actually live inside plant tissue--in the leaves, stems, and roots -- with impressive results.

Sharon Doty, an associate professor at the University of Washington, was one of the first to discover these bacteria, and their successful transfer between plants.

Doty and her team isolated endophytes from poplar and willow trees. These trees thrived despite a rocky, forbidding surround. "All I have to do is look at these trees in their native habitat to see that we are clearly on the right path simple nitrogen use efficiency cannot explain the continued biomass accumulation of these amazing trees," Doty says.

Doty then transferred the endophytes to rice plants. Результат? Larger and taller plants with fuller root systems--despite limited nitrogen conditions in the greenhouse.

This endophyte-plant relationship is partly a matter of speed in adaptation. "Plants have a limited ability to genetically adapt to rapid environmental changes (heat, drought, toxins, or limited nutrients) and so they may use microbes that do have this capacity to rapidly evolve due to their vastly shorter life cycles," she explained. "By having the right microbes for the conditions, the plants are healthier. That is how it is similar to humans taking probiotics to improve their health."

And the environmental payoff? Thanks to these bacteria fixing nitrogen for the plant, farmers could use less chemical fertilizers to give plants the nitrogen they need. Because runoff from these fertilizers can be harmful to surrounding ecosystems, being able to use less is great news and can even decrease greenhouse gas emissions, added Doty. "This research offers the potential alternative for chemical fertilizers in crop production, thus aiding sustainable agriculture with minimum impacts on the environment."

This benefit is not limited to rice. "Research on endophytic nitrogen-fixation has enormous potential benefits since endophytes have a very broad host range," she said. "Unlike root nodules that are limited to [just a few plants], endophytic nitrogen-fixation could be used for any plant species."

The endophytes of poplar and willow can also provide growth benefits for such diverse species as corn, rice, ryegrasses, tomato, pepper, squash, Douglas fir, and western red cedar. "This suggests that the plant-microbe communication is ancient," Doty noted.

The way these bacteria get inside the plant and then live there is still being studied. It most likely differs by the type of bacteria, Doty said. Some may transfer through seeds and others through the environment. Once inside a plant, the bacteria can migrate throughout -- unlike those found in root nodules -- and are often found in the spaces between plant cells and in areas that transport water or sugars.

Doty's work is also a study in long-term commitment. "When I began as an assistant professor in 2003, I always had side projects on nitrogen-fixation but it was impossible to get funding to study it since [this idea] goes against the established dogma that symbiotic nitrogen-fixation can only occur in root nodules," she said. "I continue to fight that battle even now, over a dozen years later."

Other researchers may study how the endophytes interact with the soil, but Doty's research centers on the internal interactions. This, in turn, has external results. "Many of the endophytes produce plant hormones that (help them grow more roots), so they are impacting how the plants interact with soil in that way as well," she added. "It is essential to find environmentally sustainable crop production methods that reduce the demand for nitrogen fertilizers in cultivation."

The next steps in this work have practical applications. Doty's lab is collaborating with an agricultural company to take advantage of these bacteria on a large scale. This could include seed coating or spraying.

Doty's research, funded by the United States Department of Agriculture (NIFA grant # 2012-00931), was published in Растениеводство.


Green light: Is it important for plant growth?

Green light is considered the least efficient wavelength in the visible spectrum for photosynthesis, but it is still useful in photosynthesis and regulates plant architecture.

Sometimes one may hear that plants don&rsquot use green light for photosynthesis, they reflect it. However, this is only partly true. While most plants reflect more green than any other in the visible spectrum, a relatively small percentage of green light is transmitted through or reflected by the leaves. The majority of green light is useful in photosynthesis. The relative quantum efficiency curve (Photo 1) shows how efficiently plants use wavelengths between 300 and 800 nm. Green light is the least efficiently used color of light in the visible spectrum.

Photo 1. Relative quantum efficiency curve. (Adapted by Erik Runkle from McCree, 1972. Agric. Meteorology 9:191-216.)

As a part of a series of experiments performed in enclosed environments, Michigan State University Extension investigated how different wavebands of light (blue, green and red) from LEDs influenced growth of seedlings. We grew tomato &lsquoEarly Girl,&rsquo salvia &lsquoVista Red,&rsquo petunia &lsquoWave Pink,&rsquo and impatiens &lsquoSuperElfin XP Red&rsquo in growth chambers for four to five weeks at 68 degrees Fahrenheit under 160 µmol∙m -2 ∙s -1 of LED or fluorescent light. The percentages from each LED color were: B25+G25+R50 (25 percent of light from blue and green LEDs and 50 percent from red LEDs) B50+G50 B50+R50 грамм50+R50 р100 and B100.

Plants grown with 50 percent green and 50 percent red light were approximately 25 percent shorter than those grown under only red light, but approximately 50 percent taller than all plants grown under more than 25 percent blue light (Photo 2). Therefore, blue light suppressed extension growth more than green light in an enclosed environment. Twenty-five percent green light could substitute for the same percentage of blue light without affecting fresh weight. However, the electrical efficiency of the green LEDs was much lower than that of blue LEDs. To read more about this experiment, please read &ldquoGrowing Plants under LEDs: Part Two&rdquo in Greenhouse Grower.

Photo 2. Salvia grown for four weeks under the same intensity of blue (B), green (G) and red (R) LEDs or fluorescent lamps (FL). The number after each color represents the percentage of that color, e.g., B50+R50 means that plants were grown under 50 percent blue light and 50 percent red light.

One potential advantage of including green in a light spectrum is to reduce eye strain of employees. Under monochromatic, or sometimes two colors of light such as blue and red, plants may not appear their typical color, which could make noticing nutritional, disease or insect pest issues difficult. Another potential advantage of green light is that it can penetrate a canopy better than other wavebands of light. It&rsquos possible that with better canopy penetration, lower leaves will continue to photosynthesize, leading to less loss of the lower leaves.


About UCMP

UCMP’s peer-reviewed journal

PaleoBios

Support our Work

Donate to the museum
You can make a direct, charitable donation on behalf of UCMP via Berkeley’s secure Give to Cal Веб-сайт. Give to Cal also has additional information about other forms of donation and payment methods.

Partners and Collaborators

Connect with Us

Subscribe to the UCMP Mailing List

Visiting

The UCMP is primarily a research museum and our collections are only open to the public during our annual open house on Cal Day. However, we have a limited number of fossil exhibits on display, including a magnificent тиранозавр Рекс . These can be viewed, free of charge, any time the Valley Life Sciences Building is open. Learn more here.

Контакт

1101 Valley Life Sciences Building
Berkeley, CA 94720-4780

Valley Life Sciences Building hours and directions.

Voice: (510) 642-1821
Fax: (510) 642-1822
Эл. адрес: [email protected]

Back to top | © 2021 University of California Museum of Paleontology. Все права защищены. | Авторизоваться


Смотреть видео: ALIMENTE MIRACULOASE CARE ATRAG ENERGIA POZITIVĂ ȘI ÎNCETINESC ÎMBĂTRÂNIREA (February 2023).