◎ 미리생각해보기

생물은 빛이 없으면 살아갈 수 없습니다. 빛은 생물에 어떠한 영향을 미치나요?

식물은 ‘생산자’라고 불립니다. 햇빛을 받아 광합성을 하고 물과 양분을 흡수하며 살아가는데 필요한 양분을 만들어 내며 저장합니다. 식물을 이용하여 ‘1차소비자’가 양분을 얻어내고 ‘2차소비자’는 ‘1차소비자’를 통해 양분을 얻어 냅니다. 이러한 생태계의 과정을 유지해 주는 가장 큰 요인은 빛입니다. 빛이 없으면 ‘생산자’가 없고 ‘생산자’가 없으면 ‘소비자’가 없으며, 생태계는 파괴되어 생물은 살아갈 수 없습니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

1. 두 재배기를 구분할 수 있게 정의 합니다.

( 실험군 : LED 조명이 있는 재배기, 대조군 : LED 조명이 없는 재배기)

2. 어두운 곳에 하루 동안 놓아 둔 후 싹이 트기 시작하면 LED 조명등을 켠 후, 날짜별로 두 재배기를 비교합니다.

3. 두 재배기에 씨앗이 마르지 않게 수시로 물을 뿌려 주고 같은 온도를 유지해 주세요.

1.종이컵(250cc) 2개의 뒷면을 사진과 같이 구멍을 뚫은 후 거즈를 끼워 넣습니다. (주의! 2개의 거즈를 1/2로 잘라 펼쳐 끼웁니다.)	2.빨대의 구부리는 부분을 기준으로 양쪽 2cm 남게 자르고, 3개의 커넥터 중 2개의 커넥터에 빨대를 끼워 넣습니다. 남은 커넥터에 스위치를 끼웁니다.

4.종이컵(중)에 4개의 구멍을 뚫어 LED를 끼우고 커넥터와 연결하여 LED 조명등을 만듭니다. LED의 긴다리가 빨간선과 맞도록 합니다.	5.종이컵(대)위에 거즈를 깔고 투명컵에 물을 채운 후 종이컵과 결합합니다. 종이컵(대)에 씨앗을 뿌리고 씨앗이 살짝 잠기게 물을 채웁니다.

◎ 실험방법

3.회로를 사진과 같이 연결합니다. (주의! 회로와 도식화를 확인 후 똑같이 연결합니다.)

6.투명컵과 LED 조명등을 결합해 재배기를 만듭니다.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 시간이 지난 후 두 재배기 상태는 어떠한가요?

⇒ 1~2일 후 두 재배기 모두 새싹뿌리가 나면서 솜털 같은 것이 보입니다. 3~4일이 지난 후 실험군은 잎이 초록색이고 줄기가 곧게 자랍니다. 대조군은 잎이 노란색이며 줄기가 곧게 뻗지 못합니다. 두 재배기 모두 잎과 종이컵 주변에 물방울이 맺히는 것을 보아 증산작용이 일어나는 것을 알 수 있습니다.

2. 두 재배기 상태가 다른 이유가 무엇인가요?

⇒ 식물은 광합성을 통해 포도당을 합성하고 이것을 여러 가지 양분으로 변환시켜 살아갑니다. 대조군은 빛이 없어 엽록소를 생성하지 못해 광합성을 하지 못합니다. 광합성을 하지 못해 양분을 만들어 내지 못하므로 실험군보다 성장이 덜된 모습이 보이게 되는 것입니다. 실험군은 빛을 받아 엽록소를 생성하므로 잎이 녹색으로 보입니다. 광합성 작용이 일어나 필요한 양분을 만들어내 전체적으로 튼튼한 모습이 보이게 되는 것입니다.

3. 빛의 파장과 식물생장의 관계에 대해 알아봅니다.

⇒ 태양광에 포함된 빛의 파장은 여러 가지가 있으나 그 중에서 적색광(610~700nm)과 청색광(425~490nm)은 식물생장을 촉진시켜 주는 파장입니다. 적색광은 광합성과 줄기의 길이성장을 촉진시켜주고, 청색광은 줄기를 튼튼하게 하며 잎을 무성하게 만드는 파장입니다.

◎ 원리이해

광합성

녹색 식물의 엽록체에서 빛에너지를 이용하여 유기물(포도당)을 합성하는 반응입니다.

광합성에 필요한 요소는 이산화탄소, 물과 빛입니다. 이산화탄소는 잎의 기공을 통해 공기 중에서 흡수하고 물은 뿌리를 통해 흡수하여 물관을 따라 잎까지 이동합니다. 태양(빛)은 광합성의 에너지원으로 엽록체 속의 엽록소가 빛에너지를 흡수합니다. 광합성 결과 만들어지는 물질은 유기양분과 산소입니다. 유기양분인 포도당은 광합성결과 만들어지는 최종산물이고 녹말로 전환하여 저장을 합니다. 산소의 일부는 자신의 호흡에 쓰고, 남은 양은 기공 밖으로 내보냅니다.

2. 증산작용

식물체 내의 물을 잎의 기공을 통해 수증기 형태로 공기 중에 내보내는 작용입니다. 광합성에 의한 기공의 삼투압 변화와 공변세포 내 팽압의 변화로 인해 증산작용이 일어납니다. 증산작용이 일어나면 잎에서는 물이 부족해지므로 물관속의 물이 상승하게 되며 결과적으로 뿌리에서 물을 계속 흡수하도록 합니다. 또, 증산량을 조절하여 식물체 내의 물의 양을 조절하고, 수분증발로 체내의 양분이 농축되며, 식물체 내의 체온과 주변의 온도를 조절합니다. 증산작용은 [식물체내의 체내 수분량이 많을 때·빛이 강할 때·습도가 낮을 때·온도가 높을 때·바람이 강할 때] 잘 일어납니다.

3. 엥겔만의 실험

1884년 독일의 엥겔만은 녹조류인 해캄과 호기성 세균을 슬라이드글라스 위에 놓고 프리즘을 통해 빛을 파장별로 분광을 쪼여 주었습니다. 그 결과 청색광과 적색광에 호기성 세균이 많이 모여 있는 것을 발견하였습니다. 엥겔만의 실험에서 청색광과 적색광에 산소가 많고 이 파장을 주로 흡수하여 광합성을 하는 것을 알 수 있습니다.

빛의파장과식물생장

학습목표

빛의 파장과 식물생장의 관계에 대해 알아보고 직접 식물을 재배하여 비교해봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

생물은 빛이 없으면 살아갈 수 없습니다. 빛은 생물에 어떠한 영향을 미치나요?

◎ 미리생각해보기

무씨 1개, LED(적) 1개, LED(청) 1개, 연결캡 5개, 스위치 1개, 저항 1개,

스냅 1개, 커넥터 3개, 거즈 4개, 테이프, 빨대 2개, 꼬지막대 1개, 도안 1장,

투명컵 2개, 종이컵(250cc) 2개, 종이컵(6.5oz) 2개

(직접 준비하세요: 송곳, 물)

◎ 실험준비물

1. 시간이 지난 후 두 재배기 상태는 어떠한가요?

2. 두 재배기 상태가 다른 이유가 무엇인가요?

3. 빛의 파장과 식물생장의 관계에 대해 알아봅니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점