nøglebegreber
planter
sæsonændringer
farver
introduktion
har du nogensinde spekuleret på, hvorfor blade skifter fra grønt til et fantastisk udvalg af gul, orange og rød i løbet af efteråret? Bladene får deres strålende farver fra pigmenter, der består af forskellige størrelser, farveskabende molekyler.
i de varme, solrige måneder bruger planter deres blade til at omdanne sollys til madenergi, en proces kaldet fotosyntese. Dette bruger primært et pigment, der reflekterer grønt lys, hvilket giver bladene deres karakteristiske farve.
om efteråret, når koldere, kortere dage ankommer, laver mange slags træer ikke længere madenergi med deres blade og har derfor ikke længere brug for det grønne pigment. Bladernes andre pigmenter, hvoraf nogle allerede var der om sommeren, bliver synlige. Afdæk disse skjulte faldfarver ved at adskille plantepigmenter med en proces kaldet papirkromatografi. Hvilke farver vil du se?
baggrund
der er mange typer pigmenter i planteblade. Klorofyl gør dem grønne og hjælper med at udføre fotosyntese i varme, solrige måneder. Når efteråret ankommer, og den grønne, madfremstillende farve falmer, bliver andre pigmenter som gule, orange og røde mere synlige.
Ksantofyller er gule pigmenter, og carotenoider giver blade en orange farve. Fotosyntese bruger også disse pigmenter om sommeren, men klorofyl, et stærkere pigment, overstyrer dem. Disse pigmenter tager mere tid at nedbryde end klorofyl gør, så du ser dem blive synlige i efterårsblade. De findes også i gulerødder, påskeliljer, bananer og andre planter, der har disse levende farver. Der er også anthocyaniner, intense røde pigmenter, der ikke er lavet om sommeren, kun vises med den sidste gruppe af efterårets farver. Disse molekyler giver også den røde nuance til æbler, tranebær, jordbær og meget mere.
selvom et blad er en blanding af disse pigmenter, kan du adskille farverne ved hjælp af en metode kaldet papirkromatografi. Denne proces opløser pigmenterne og gør det muligt for dem at blive absorberet af en stribe papir. Større molekyler har sværere ved at bevæge sig i det vævede papir og bliver først fanget i papiret, mens mindre bevæger sig længere langs papiret. Denne proces adskiller blandingen af pigmenter efter molekylær størrelse-og efter farve.
materialer
• blade i forskellige stadier af drejning af farver (jo mere jo bedre—omkring 10 af hver farve er bedst)
• saks
• stærke, robuste drikkeglas (tre til fire)
• gnidning af alkohol (isopropylalkohol)
• træske eller et andet træredskab med en stump ende til knusning af blade
• gaffel
• meget små skåle eller te-lys lysestager (isopropylalkohol)
• tre til fire)
• stærke, hvide, tunge, ultraabsorberende papirhåndklæder
• lineal
• blyant
• tandstikkere
* plade (eller anden overflade for at beskytte arbejdsområdet fra (tre til fire)
• tøjklemmer eller store papirclips (ni til tolv)
forberedelse
• saml nogle blade, der er i forskellige stadier af farveændring i løbet af efteråret, helst fra det samme træ.
* Adskil dine blade i forskellige grupper arrangeret efter farve, med omkring 10 store blade pr.gruppe. At adskille dem i grønne, gule og røde bunker kan være nemmest.
• Forbered papirhåndklædestrimler, lav tre til fire strimler til hver gruppe blade. Skær et stærkt, tykt papirhåndklæde op i lange, en tomme brede strimler. De skal være lange nok til at røre ved bunden af de høje glasburer eller murkrukker og stadig strække sig over toppen. Med en blyant tegner du forsigtigt en linje en tomme fra bunden af hver strimmel.
Procedure
• skær bladene i små stykker med en saks. Læg hver gruppe blade i bunden af et drikkeglas.
* tilsæt en spiseskefuld sprit til hvert glas.
• knus bladene i spritalkoholen ved hjælp af den stumpe ende af en træske i cirka fem minutter, indtil opløsningen er mørk. Hvordan har alkoholens farve ændret sig?
• lad opløsningen sidde i 30 minutter på et mørkt sted indendørs.
• brug en gaffel til at fjerne eventuelle bladstykker fra opløsningerne og kassere disse, mens væsken efterlades i glasset.
• hæld hver opløsning i en meget lille skål, og lad den stå på et mørkt sted indendørs for at lade mere af alkoholen fordampe. Du vil være klar til det næste trin, når du rører dine løsninger med et tandstikker, og de virker tykkere.
• rør grundigt hver farvet opløsning med en tandstikker ved hjælp af en anden tandstikker til hver opløsning for ikke at blande farverne.
• brug en tandstikker til hver farve til at “male” noget af hver opløsning jævnt og jævnt over en papirhåndklædestrimmel på blyantlinjen, du tegnede. Fordi nogle plantepigmenter kan plette, skal du gøre dette på en plade, så farven ikke pletter din arbejdsflade. For hver farve skal du gøre dette ved hjælp af i alt tre til fire strimler.
• lad strimlerne tørre.
• mens strimlerne tørrer, hæld nok sprit i hver glaskrukke til bare at dække bunden. Forbered en krukke til hver farveopløsning.
• med de tørre strimler skal du forsigtigt sætte den pigmenterede ende i krukken, indtil strimlen bare rører ved alkoholen. Drap toppen af strimlen over krukkenes åbning og fastgør den med en tøjspind. Sørg for, at hver strimmel ikke rører ved krukkenes sider, men kun kontakter krukken, hvor den er fastgjort. Placer og fastgør strimler fra den samme opløsning i den samme krukke, men hold dem i at røre hinanden.
• lad brillerne sidde i 30 minutter og se papirstrimlerne. Hvad sker der med farven på papirstrimlerne?
• når en af farverne når toppen af en strimmel, skal du fjerne alle strimler og lade dem tørre.
* se på de forskellige tørrede strimler. Hvordan er farverne i strimlerne forskellige? Har strimler fra forskellige farveløsninger unikke farver, delte farver eller begge dele?
• se på rækkefølgen, hvor farverne vises på de forskellige strimler. Er den samme farve på samme sted i forskellige strimler, eller er den et andet sted? Vises farverne i samme separationsrækkefølge eller i forskellige ordrer på hver strimmel?
• Tip: Hvis din kromatografi kommer bleg ud, kan du prøve at bruge flere blade, skære dem op i mindre stykker og/eller “male” mere af din løsning på blyantlinjen på papirhåndklædet.
* ekstra: du kan bruge den samme procedure til at sammenligne farvemolekylerne i mange forskellige plantekilder. For eksempel kan du prøve rødkål, blåbær, gulerødder, rødbeder, spinat, blomster eller andre intenst farvede planter. Hvordan sammenligner deres blandinger af farvemolekyler?
* ekstra: Hvis du finder et træ med en bred vifte af farver, kan du gentage denne procedure ved hjælp af blade i flere mellemliggende stadier af forandring. En særlig god kilde til en lang række bladfarver er aspetræer.
observationer og resultater
Kunne du se flere farvebånd på dine teststrimler? Så du, at nogle af de tilstedeværende bands var forskellige for de forskellige anvendte farveløsninger?
selvom et planteblad ser ud som om det for det meste er en farve, består det faktisk af en blanding af pigmentmolekyler. I denne procedure separerede papirkromatografi pigmenterne med størrelsen af deres molekyler. Derfor skal du se forskellige farver på forskellige steder, når du går langs en af papirhåndklædestrimlerne, og rækkefølgen, hvor farverne vises, skal være omtrent den samme blandt de forskellige farveløsninger, du testede.
hvad er de forskellige farvebånd på teststrimlerne? Dette er de forskellige pigmenter i bladene. Dem, du kan se på dine papirhåndklædestrimler, er: grønne klorofyler, gule ksantofyler, orange carotenoider og røde anthocyaniner. Pigmenter med større molekyler forbliver generelt nær bunden af strimlen, hvor opløsningen først blev “malet” på blyantlinjen, fordi det er sværere for dem at rejse op gennem papirhåndklædets vævede fiber. Mindre pigmenter kan lettere krydse papirhåndklædet, og derfor rejser de normalt længere op på strimlen.
da bladets farve er afhængig af blandingen af pigmenter i det, vil forskellige farvede blade vise forskellige farver på deres papirhåndklædestrimler. For eksempel kan meget grønne blade ikke have nogen røde farver (anthocyaniner) på deres strimler.
oprydning
da nogle plantepigmenter kan plette, skal du passe på ikke at spilde dine farvede opløsninger, når du smider dem væk.
mere at udforske
“Hvad får bladene på træer til at ændre farve om efteråret?”fra Scientific American
” hvorfor blade skifter farve, ” fra S. U. N. Y. College of Environmental Science and Forestry E-Center
“Autumn leaving Color,” fra Fisher Museum, Harvard Forest, Fakultet for Kunst og videnskab ved Harvard University; og Florida International University, Institut for Biologiske Videnskaber
“Papirkromatografi ressourcer,” fra Videnskabskammerater
“Papirkromatografi: grundlæggende Version,” fra Videnskabskammerater
denne aktivitet bragt til dig i partnerskab med Videnskabskammerater