ความเข้มแสงกับการสังเคราะห์ด้วยแสง : โคมยิ่งใกล้ ฟองยิ่งถี่ แต่ถี่ได้ถึงแค่ไหน

ฟองคือแก๊สออกซิเจนจากการสังเคราะห์ด้วยแสง

คลอโรพลาสต์ในใบใช้พลังงานแสงสร้างน้ำตาลจาก CO₂ กับน้ำ และปล่อย O₂ ออกมา แก๊สสะสมในช่องอากาศของลำต้นแล้วไหลออกทางรอยตัดเป็นฟอง จำนวนฟองต่อนาทีจึงใช้แทนอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงได้

ทดสอบแก๊สในหลอด: สอดธูปที่ลุกเป็นถ่านแดงเข้าไป ธูปจะลุกเป็นเปลว แก๊สในฟองมี O₂ มากแต่ไม่ใช่ O₂ ล้วน มีแก๊สอื่นที่ละลายในน้ำปนอยู่บ้าง สาหร่ายหางกระรอกเป็นพืชดอกที่อยู่ในน้ำ ไม่ใช่สาหร่ายแท้

แสงลดลงตามกำลังสองของระยะ

แสงจากหลอดไฟกระจายออกเป็นทรงกลม เมื่อระยะเพิ่มเป็น 2 เท่า แสงต้องกระจายบนพื้นที่ 4 เท่า ความเข้มแสงที่ต้นสาหร่ายจึงเหลือ 1/4 ระยะ 10, 20 และ 40 ซม. จึงได้ความเข้มแสง 16 : 4 : 1

กฎนี้ใช้ได้ดีเมื่อหลอดไฟเล็กเมื่อเทียบกับระยะ โป๊ะโคม แก้ว และน้ำทำให้ค่าจริงเพี้ยนไปบ้าง ห้องต้องมืดเพื่อไม่ให้แสงอื่นมารวมด้วย

แสงน้อย: แสงเป็นปัจจัยจำกัด

ที่ 50 ซม. (I = 0.04) ได้ 17.1 ฟอง/นาที เลื่อนเข้ามาที่ 30 ซม. แสงเพิ่ม 2.8 เท่า ฟองเพิ่มเป็น 31.6 ฟอง/นาที ช่วงนี้แสงคือสิ่งที่จำกัดอัตรา เพิ่มแสงเมื่อไร อัตราก็เพิ่มชัดเจน

แสงมาก: เข้าใกล้จุดอิ่มตัวของแสง

จาก 20 เป็น 10 ซม. แสงเพิ่ม 4 เท่า แต่ฟองเพิ่มจาก 42.9 เป็น 54.5 ฟอง/นาที หรือราว 27% เท่านั้น เพราะปัจจัยอื่นเริ่มจำกัดอัตราแทน เช่น CO₂ ในน้ำ อุณหภูมิ และปริมาณเอนไซม์ในคลอโรพลาสต์ อัตราจึงเข้าหา 60 ฟอง/นาทีแต่ไม่เกิน

กดดูกราฟแบบแกนนอนเป็นความเข้มแสง เส้นจะชันตอนแสงน้อยแล้วค่อย ๆ แบนลง ถ้าอยากให้ฟองเพิ่มขึ้นอีกตอนแสงมาก ต้องเพิ่มปัจจัยที่จำกัดอยู่ เช่น เติม CO₂

ทำให้ผลเชื่อถือได้ และข้อจำกัดของแบบจำลอง

หลังย้ายโคมต้องรอให้สาหร่ายปรับตัวก่อนนับ นับซ้ำหลายครั้งแล้วหาค่าเฉลี่ย และดูเทอร์โมมิเตอร์ เพราะโคมที่อยู่ใกล้ทำให้น้ำอุ่นขึ้น อุณหภูมิที่เปลี่ยนจะทำให้สรุปผลของแสงผิด ใช้หลอด LED หรือวางภาชนะน้ำกั้นความร้อนไว้หน้าโคมได้

ตัวเลขมาจากแบบจำลองอย่างง่าย: ฟองละ 0.02 mL ขนาดเท่ากันทุกฟอง เวลาในภาพเร็วกว่าจริง 8 เท่า สาหร่ายปรับตัวในราว 15 วินาที (ห้องเรียนจริง 2–5 นาที) และความเร็วที่ฟองลอยไม่ได้ย่อส่วนตามจริง ฟองจริงมีขนาดไม่เท่ากัน การวัดปริมาตรแก๊สในหลอดจึงแม่นกว่าการนับฟอง