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オオカナダモにLEDで照射した光合成実験(2020年03月07日)

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オオカナダモにLEDで照射した光合成実験(2020年03月07日)

オオカナダモにLEDで照射した光合成実験(2020年03月07日)

昨日(6日)午後に予定されていた高校教員向け実験研修が、新型コロナウイルス禍で中止となりました。そこで用意してあった素材(オオカナダモ)と機材(水草用LED照明)を用いて、追加の実験をしてみることにしました。以下は、報告です。

当初の計画案は、オオカナダモが光合成に伴い栄養塩の取り込みが起こることを水質を分析して定量化する課題でしたが、ここでは光照射、特に水草用のLED照明の色を白色光から青と赤に特化してLED光を照射すると水草の葉に顆粒がたくさん形成された(痛々しい感が漂うほど)ことから、あり合わせの試薬(ヨウ素溶液)を用いてデンプン粒の確認*1をしてみることにしました。

*1 ヨードデンプン反応を確実に行うには、水草をエタノールで脱色しておく操作が必要ですが、今では消毒用エタノールは巷で品薄の貴重品ですので脱色工程は省きました(顆粒は染まりましたが、発色は微弱でした)。

野菜工場で調べられたレタスの例では、青色光(450nm前後)は発芽を促進し、赤色光(660nm前後)は光合成の他、開花を促進するとされています(出典:キャノン・サイエンスラボ・キッズ)。水草の光合成に伴い栄養塩の取り込み(uptake)が起こることは共役した化学反応の一面であると同時に、代謝産物として有機物が合成されることも別の一面であると言えましょう。

河川など自然環境において生元素の動態を解析する研究も、古くから進められています(日本陸水学会日本水環境学会など)。光が当たる場所であれば、極く自然に藻類や水草の光合成の代謝経路が駆動し、共役して化学物質の代謝系も連動します。この研究領域では水系ごとに研究活動が展開されることが普通で、最近では狩野川水系の柿田川(静岡県)は重点的に調査されているようです(出典:リバーフロント研究所;非常に丁寧な報告として山梨大学・岩田智也准教授の例がある)。

グッピー水槽の再開を機に揃えた水草とLED照明を用いた実験研修プログラムとは別に、派生した実験の手掛かりを得ました。実験を中心として学び方なら、共通した材料からでも多様な活路が開け、そうして得られた成果は学習者の実績として血肉になるものです(文責:教育デザイン室長・竹内 準一)。

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画像・上段左:青色と赤色のLEDランプを照射実験中、同・上段中:青と赤のLED光を照射している様子(左:暗視野、右:明視野)、同・上段右:ヨウ素溶液(市販の調整済み試薬)、同・下段左:ヨードデンプン反応を進行中、同・下段右:葉緑体のヨードデンプン反応*2(左:水洗後の顆粒、右:水洗前の状態)

*2 光合成反応過程の最初のステップ(明反応)が、真核細胞の葉緑体上で起こる様子を明瞭に模式図で示したサイトを参照されたい。

付記:今回、準備した水草を用いた実験研修の先には、このような展望が拓けているのである。岩田智也准教授が総括された①都市河川では窒素不足、②農地河川はリン不足、③森林河川では光不足・・との区分け(出典:山梨大学社会連携・研究支援機構)は、とても端的に指摘しているように感じられる。学校教育で今、学んでいる内容が実社会でどう関係して来るのかの関係性を見せる工夫(一例として、高校生が見本市へ行って説明を受ける)は現行の学校教育には抜けており、学びにリアリティを与えるためには必要不可欠だろうと考えている。

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