Микрокалориметр для измерения энергетического эффекта фотосинтеза растений

 

352633

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. А Olg 7/00

Заявлено 09.XI.1970 (№ 1492О85/3i0-15) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 29.1Х.1972. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 25.Х.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 541.144.7(088.8) Авторы изобретения

А. Х. Лайск и В. М.-Х. Оя

Институт физики и астрономии AH Эстонской ССР

Заявитель

MHKPOKAJlOPHMETP ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ЭФФЕКТА ФОТОСИНТЕЗА РАСТЕНИЙ

Изобретение относится к технике измерения энергетического эффекта фотосинтеза растений.

Известный теплопроводящий микрокалориметр имеет массивный корпус, который может быть термостатирован и составляет внешнюю оболоч ку. Внутреннюю оболочку составляет тонкостенная трубка, в которую помещается исследуемый объект, в данном случае суспензия водорослей или хлоропластов в буфере с по" тоянной концентрацией ионов

НСОз. Освещение суспензии происходит через соответствующее окно.

Известная конструкция микрокалориметра не позволяет продувать воздухом внутреннюю камеру, где находится объект измерения, для нормального фотосинтеза требуется снабжение листьев растений углекислым газом из воздуха.

В .предлагаемой конструкции микрокалориметра предусмотрена возможность продува воздуха через микрокалориметр над поверхностью листа.

На фиг. 1 дан разрез микрокалориметрической ячейки; на фи г. 2 — схема всего микрокалориметра.

Микрокалориметрическая ячейка состоит из двух половинок, верхней и нижней, которые соединены между собою шарнирным соединением. 8 рабочем положении ячейки верхняя и нижняя половинки прижимаются одна к другой, а между ними вставляется лист. Верхняя половина ячейки состоит из пластмассового корпуса 1, к которому приклеены стеклянные окна 2. Между окнами течет термостатированная вода. Трубки 8 и 4 служат для входа и выхода воды. На торец корпуса приклеена прокладка из пористой резины 5, которая плотно закрывает зазор между двумя полови10 нами при закрывании микрокалометрической ячейки. Трубки 6 и 7 служат для входа воздуха и выхода его из ячейки. Нижняя половина ячейки окружена термоизоляцпонным слоем из пенопласта 8. Термостатированная вода

15 входит и выходит через трубки 9 н 10, которые присоединены к пластмассовому основанию 11, и омывает с нижней стороны алюминиевый б var 12, c ащий р crлаживания коротко периодических пульсаций температу20 ры воды. Медь-константановая термобатарея, изготовленная гальваническим методом, намотана на стеклянные бруски 18, так, что один термостат находится в тепловом контакте с алюминиевым блоком 12, а другие с медной

25 пластиной 14, приклееной эпоксидной смолой к верхней поверхности стеклянных брусков.

При работе с микрокалорнметрической ячейкой лист приклеивается к поверхности медной пластины 14. Размеры листа могут быть боль30 ше или меньше рабочей площади ячейки (пло35263 3

55 щади медной пластины 14), независимо от этого резиновая прокладка плотно закрывает ячейку при сближении верхней и нижней половин. В микрокалориметр могут быть вложены как отделенные, так и не отделенные от растения листья.

Два баллона 15 и 16 (см. фиг. 2) содержат сжатый воздух с различной концентрацией углекислого газа. С помощью крана 17 через микрокалориметрическую ячейку может быть пропущен поток воздуха либо из баллона 15, либо из баллона 1б. Система термостатирования микрокалориметра содержит ультратермостат 18, обеспечивающий постоянство температуры воды с амплитудой колебаний не более 0,05 С. Из термостата вода поступает через теплоизолированные шланги в фильтр пульсаций температуры 19, состоящий из трубы диаметром 100 мм и длиной 700 мм, наполненной медными стержнями диаметром

10 мм каждый. Из фильтра термостатированная вода поступает в микрокалориметрическую ячейку, а затем обратно в термостат.

Микрокалориметрическая ячейка окружена термоизолирующим слоем из пенопласта 20.

Освещение листа 21 происходит через окна

2 прожекторной лампой 22 через конденсатор

28 и фильтр тепловой радиации 24. При необходимости световой поток ослабляется с помощью сетчатых фильтров 25. Питание лампы происходит через стабилизатор 2б, обеспечи вающий постоянство выходного напряжения в пределах 0,01 /о.

Электрическая часть микрокалориметра состоит из термобатареи 27, мостовой схемы 28 для компенсации выходного напряжения термобатареи, микровольтметра 29 и регистратора 80.

Микрокалориметр работает следующим образом. При открытом микрокалориметре лист приклеивается вазелином к медной пластине 14. Черенок листа остается вне микрокалориметра и погружается в воду. Микрокалориметр плотно закрывается и включается освещение, ток воды из термостата и ток воздуха из одного баллона. Лист поглощает световую энергию, температура его повышается, несколько превышая температуру термостатирующей воды (до 1 С), на стеклянных брусках возникает перепад температуры, который создает выходной сигнал на выводах термобатареи. После включения света начинается открывание устьиц листа, испарение воды из листа увеличивается, и температура листа начинает падать. Через 20 — 60 мин устьица стабилизируются и выходной сигнал термобатареи становится постоянным. После этого

35 выходное напряжение термобатареи компенсируется с помощью регулируемого сопротивления моста 28, пока микровольтметр 29 установится на нуль. Теперь изменяют концентрацию углекислого газа в воздухе поворотом крана 17 на четверть оборота. Этому соответствует быстрое изменение энергии фотосинтеза при,постоянстве всех остальных компонентов энергетического баланса листа в микрокалориметре. Постоянная времени микрокалориметра составляет 5 сек, и через

20 сек устанавливается новый стационарный режим температуры листа. При изменении концентрации углекислого газа от 0 до 0,2О/о скачок температуры листа составляет приблизительно 0,01 С, чему соответствует изменение выходного напряжения термобатареи в

15 мкв при шестидесяти последовательно включенных термопарах. Этот скачок температуры листа однозначно связан с изменением интенсивности фотосинтеза, происходящим в результате изменения концентрации углекислого газа в микрокалориметре. Если включить такой микрокалориметр в устройство для измерения углекислого газообмена листа (позиция 31 на фиг. 2), то можно опредслить энергию, запасаемую в органическом веществе при ассимиляции 1 моль углекислого газа.

При калибровке микрокалориметра лист заменяют черной бумагой и измеряют изменение выходного напряжения термобатареи, соответствующее определенному изменению интенсивности света, поглощенного черной бумагой.

Предмет изобретения

1. Микрокалориметр для измерения энергетического эффекта фотосинтеза растений, включающий термостатированную теплопроводящую микрокалориметрическую ячейку с окном для освещения фотосинтезирующего объекта, отличающийся тем, что, с целью измерения энергетического эффекта фотосинтеза листьев растений, микрокалориметрическая ячейка имеет каналы для подачи воздуха к листьям растений и снабжена устройством для ступенчатого изменения концентрации углекислого газа в воздухе, продуваемом через ячейку.

2. Микрокалориметр по п. 1, отличающийся тем, что устройство для ступенчатого изменения концентрации углекислого газа в воздухе, продуваемом через ячейку, выполнено в виде двух баллонов, связанных трубопроводом через вентиль с каналами ячейки.

352633

Pa8. f Риг 2

Корректор E. Талалаева

Редактор Е. Хорина

Заказ 3575/19 Изд. № 1462 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам пзобрстс ии1 и огкрь|тии при Совете Мишктрзв СССР

Москва, Ж-35, Раугдская иаб., д. 4 5, Типогр,",фия, пр. Сапунова, 2

Составитель,Ю. Кюрегян

Техред Е. Борисова