В экспериментальном туре вам предлагается изучить различные химические и биологические процессы, а одним из основных методов исследований будет спектроскопия.

Спектроскопия - это богатый на различные подходы метод исследований возможности которого простираются от определения структуры вещества до изучения движения галактик. Как правило, спектром называют зависимость физической величины (энергии, интенсивности излучения, поглощения и т. д.) от длины волны света.

Реальный луч состоит из лучей разного цвета, т.е. с разной длиной волны. Его можно разделить на монохроматические лучи с помощью призмы или дифракционной решётки. Например, с помощью призмы можно получить радугу из солнечного света. Если измерить интенсивность различных цветов радуги и построить график зависимости этой интенсивности от длины волны, то получится спектр, похожий на тот, что изображен на рис.1 (слева вверху).

Полученный график называется спектром солнечного излучения в видимом диапазоне.

В качестве источников излучения могут использоваться лампа накаливания, люминесцентная лампа, светодиоды и т.д. Используя призму или дифракционную решетку, можно получить спектр, похожий на радугу, и измерить в нем интенсивность различных цветов (см. другие графики на рис. 1). Графики показывают интенсивность излучения источника света в заданном диапазоне длин волн.

Свет взаимодействует с окружающими нас объектами, и характер этого взаимодействия определяет их цвет. В этой задаче мы изучим поглощение света различными растворами. Например, раствор малахитового зеленого поглощает синий свет (длина волны 450 нм) и красный свет (длина волны 600 нм), но не поглощает зеленый свет (длина волны 500 нм). Поэтому белый свет, проходящий через раствор, становится зеленым (рис. 2).

Количественно процесс поглощения описывается отношением интенсивности падающего света $I_0$ к интенсивности прошедшего света $I$

$$A= \log_{10} \frac{I_0}{I}.$$

Представим, что мы направляем луч фиксированного цвета (лазер) на раствор малахитового зеленого. Зеленый лазер пройдет через раствор практически без поглощения ($I_\mathrm{gr} \approx I_{0,\mathrm{gr}}$), в то время как излучение синего лазера будет сильно поглощаться ($I_\mathrm{bl} \ll I_{0,\mathrm{bl}}$).

Следовательно, для описания процесса поглощения нам необходимо указать длину волны $\lambda$, с которой мы работаем:

$$A(\lambda) = \log_{10} \frac{I_0(\lambda)}{I(\lambda)}.$$

Зависимость $A(\lambda)$ называется спектром поглощения. На рисунке 2 показан спектр поглощения малахитового зелёного. Спектр поглощения $A(\lambda)$ описывается законом Бера-Ламберта и зависит от вещества, из которого состоит объект, концентрации этого вещества $c$ и толщины образца $b$:

$$A(\lambda) = c b \cdot \varepsilon(\lambda),$$

где $\varepsilon(\lambda)$ — коэффициент, уникальный для каждого вещества. Если образец состоит из веществ $A$ и $B$, их поглощение суммируется:

$$A(\lambda) = b\left(c_A\,\varepsilon_A + c_B\,\varepsilon_B\right).$$

Если к раствору малахитового зелёного добавить любое вещество, поглощающее зелёный свет, раствор станет очень тёмным, так как он поглотит практически весь проходящий через него видимый свет.

Для анализа химических процессов, происходящих в этом задании, вам потребуется измерить спектры поглощения растворов сульфата меди и показатели $\rm pH$ в растворах различной кислотности. Вам также потребуется получить спектры поглощения фотосинтетических пигментов двух водорослей и использовать их, чтобы попытаться объяснить эффективность фотосинтеза при освещении микроорганизмов разными цветами.

Раздел I. Электролиз раствора сульфата меди (25 баллов)

Часть A. Образование кислорода при электролизе (5 баллов)

В этой части задания вам предстоит провести электролиз водного раствора $\rm{CuSO_4}$ и рассчитать заряд, прошедший через раствор при электролизе, используя различные методы.

В процессе электролиза вы будете наблюдать:

• выделение газообразного молекулярного кислорода на аноде,

• осаждение металлической меди на катоде,

• снижение $\rm pH$ раствора.

Анализируя результаты этих наблюдений, вы рассчитаете заряд, соответствующий каждому из наблюдаемых явлений, и сравните его с общим зарядом, прошедшим через раствор, измеренным прямым методом $Q = I\cdot t$, где $I$ — сила тока, протекающего через раствор, а $t$ — время электролиза.

A1

Уравняйте уравнения реакций, протекающих в растворе на аноде

Считая, что на аноде и катоде не происходит никаких других процессов, приведите общее уравнение электролиза водного раствора $\rm{CuSO_4}$.

S

A2 Приготовьте $V_0=150$ мл раствора сульфата меди с молярной концентрацией $c_0=0.400~\mathrm{M}$ из кристаллогидрата ($\rm CuSO_4 \cdot 5 H_2 O$). Сколько граммов $m_{bs}$ вещества потребуется для приготовления требуемого раствора? Считайте, что объём результирующего раствора сульфата меди равен объёму добавленной воды.

Назовем полученный раствор “раствор A2.” Налейте 5 мл раствора A2 в пробирку Answer tube A2.

S

A3 В соответствии с инструкцией G2, проведите электролиз $120$ мл раствора A2 в течение $t_0=1$ ч при силе тока $I=1$ A.

Снимите зависимость объёма выделившегося кислорода $V_{\rm O_2}$ от времени $t$. Выполните не менее 10 измерений. Постройте график полученной зависимости и аппроксимируйте полученные результаты кривой.

S

A4 По окончанию электролиза перемешайте оставшийся в электролизере раствор. В соответствии с инструкциями G2 отфильтруйте примерно 20–25 мл перемешанного после электролиза раствора. Отфильтрованный раствор будем называть “раствор A4.” Налейте 5 мл раствора A4 в пробирку Answer tube A4.

S

A5 Из значения силы тока рассчитайте заряд $Q$ , протекающий при электролизе

S

A6 Количество кислорода, полученного в части A3, можно использовать для определения заряда, прошедшего через электролизер. Приведите формулу, связывающую общий объём выделившегося кислорода $V_{\rm O_2}$ с зарядом $Q_{\rm O_2}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm O_2}$. Считайте, что эксперимент проводится при давлении $p_0=10^5$ Па и температуре $T_0=298$ K.

S

Часть B. Определение концентрации меди (7 баллов)

В этой части вам необходимо определить концентрацию ионов меди в растворе A4 по интенсивности поглощения света. Синий цвет исследуемых растворов определяется только концентрацией ионов $\rm Cu^{2+}$ .

Приготовьте в кюветах для спектрофотометра пять растворов $\rm CuSO_4$, объёмом 4 мл каждый.

B1 В листах ответов заполните таблицу, указав, какой объём раствора A2 ($V_\textbf{A2}$) и воды ($V_{\rm H_2O}$) необходимо смешать для получения $4$ мл каждого из требуемых растворов.

Обратите внимание, что исходный раствор A2 обладает очень высоким значением поглощения, поэтому на этом этапе вам нужно рассчитать его разбавление в 10 или более раз.

S

B2 Используя расчеты, выполненные на предыдущем шаге, приготовьте пять растворов в кюветах для спектрофотометрии. В соответствии с инструкцией G1, получите спектр поглощения каждого из пяти растворов.

Сохраните полученные спектры в папке “Results/B2” на Рабочем столе под именами “B2.{номер кюветы}.txt” (например, “B2.3.txt”).

B3 Укажите длину волны света $\lambda_0$ , которая сильнее всего поглощается растворами $\rm CuSO_4$.

B4 Для каждой кюветы определите значение величины поглощения $A$ при выбранной вами длине волны $\lambda_0$. Постройте график зависимости поглощения $A$ от молярной концентрации ионов меди $[\rm Cu^{2+}]$. Аппроксимируйте полученные результаты прямой $A=s\cdot [\rm Cu^{2+}]$ и определите величину её наклона $s$.

S

В кювете для спектрофотометра приготовьте 4 мл раствора A4, разбавленного в 10 раз.

B5 Получите спектр поглощения разбавленного раствора A4.

Сохраните полученный спектр в папке “Results/B5” на Рабочем столе под именем “B5.txt”.

B6 Определите концентрацию ионов меди $[\rm Cu^{2+}]_\textbf{A4}$ в растворе A4.

S

B7 Уменьшение концентрации ионов меди в растворе тоже можно использовать для определения заряда, прошедшего через раствор при электролизе. Запишите формулу, связывающую начальную $c_0$ и конечную концентрации ионов меди $[\rm Cu^{2+}]_\textbf{A4}$ с зарядом $Q_{\rm Cu}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm Cu}$. Считайте, что объем раствора не меняется в ходе электролиза.

Часть C. Определение pH (12 баллов)

В этой части работы вам необходимо определить $\rm pH$ растворов A2 и A4 при помощи индикаторов, которые изменяют цвет в зависимости от $\rm pH$ раствора.

Вы знакомы и умеете работать с кислотно-основными индикаторами, такими как метиловый оранжевый или бромтимоловый синий. Эти индикаторы меняют цвет при переходе из кислотной формы в основную. Обычно по изменению цвета качественно определяют среду раствора. Однако при помощи спектрометра можно определить $\rm pH$ количественно, это возможно вблизи точки перехода индикатора.

Рассмотрим, как определить $\rm pH$ на примере индикатора крезолового красного. В несколько кювет с различными значениями $\rm pH$ (от 0,5 до 1,3) было добавлено одинаковое количество индикатора. В результате наблюдается переход цвета от красного к оранжево-желтому (рис. 4).

Далее для растворов в каждой кювете были получены и нанесены на один график спектры их поглощения.

Из полученного графика видно, что:

значение величины поглощения при $\lambda^{CR}_{peak}\approx 520$ нм, существенно меняется с изменением pH (этот пик уменьшается с увеличением $\rm pH$);

значение величины поглощения при 430 нм также существенно меняется с изменением $\rm pH$ (этот пик растет с увеличением pH);

значение поглощения при $\lambda^{CR}_{iso}=475$ нм остается неизменным при изменении pH (все спектры пересекаются в этой точке, она называется изобестической).

По величине поглощения в изобестической точке можно рассчитать концентрацию индикатора, поскольку поглощение в этой точке не зависит от $\rm pH$. Очевидно, что при увеличении концентрации индикатора, например, вдвое, все значения величин поглощения также удвоятся, но отношение $A_{peak}/A_{iso}$ останется неизменным и будет соответствовать определённому значению $\rm pH$.

C1 В конце представлен увеличенный график (Рис. 11). Определите величины поглощения $A_{peak}$ для каждого значения $\rm pH$ на графике. Определите величину поглощения $A_{iso}$ в изобестической точке. Рассчитайте отношение $A_{peak}/A_{iso}$ для каждого значения $\rm pH$. Для удобства в листе ответов приведена соответствующая таблица. Постройте график зависимости $A_{peak}/A_{iso} ({\rm pH})$ и проведите аппроксимирующую кривую.

S

Полученный график универсален и может быть использован в качестве калибровочного, поскольку значения, отложенные по осям, не зависят от исходной концентрации индикатора. Его можно использовать для определения $\rm pH$ раствора A4.

В две пробирки объемом 2 мл налейте по 500 мкл неразбавленного раствора A4. В одну из них добавьте 25 мкл раствора крезолового красного. Тщательно перемешайте раствор в пробирке с индикатором..

C2 На этом этапе используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. Следуя инструкции G1 по работе с тонкими кюветами, получите спектр поглощения неразбавленного раствора A4 без индикатора. Сохраните полученный спектр в папке “Results/C2” на Рабочем столе под именем “C2.txt”.

С3 На этом этапе используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. Следуя инструкции G1 по работе с тонкими кюветами, получите спектр поглощения неразбавленного раствора A4 с индикатором. Сохраните полученный спектр в папке “Results/C3” на Рабочем столе под именем “C3.txt”.

C4 В описании к задаче указано, что в присутствии нескольких веществ в растворе их спектры поглощения складываются. На основе измерений, сделанных в шагах C.2–C.3, рассчитайте величину поглощения $A'_{peak}$ при длине волны $\lambda^{CR}_{peak}$, которое соответствует поглощению только индикатора. Чему равна величина поглощения $A'_{iso}$ при длине волны $\lambda^{CR}_{iso}=475$ нм, обусловленная поглощением только индикатора?

C5 На основании данных, полученных в шаге C4, рассчитайте отношение $A'_{peak}/A'_{iso}$. Используя график, построенный в шаге C1, определите значение ${\rm pH_{fin}}$ в растворе A4.

S

На предыдущем этапе вы определили $\rm pH$ конечного раствора, т.е. концентрацию ионов водорода в растворе после электролиза. Теперь вам необходимо определить начальный $\rm pH$ раствора перед электролизом. $\rm pH$ раствора A2 находится в диапазоне от 3,00 до 5,00. В этот диапазон попадает переход индикатора бромфенолового синего. Ваша задача состоит в том, чтобы получить семейство спектров, аналогичное представленному для крезолового красного на рис. 5.

Можно было бы приготовить растворы с разными значениями $\rm pH$ , добавить одинаковое количество индикатора и получить их спектры. Однако добавление одинакового количества индикатора затруднительно, и в спектрах возникнут большие погрешности. Поэтому можно воспользоваться другим подходом:

налить в кювету $V_0=4$ мл раствора с pH = 5.0;

добавить в кювету 30 мкл раствора бромфенолового синего и тщательно перемешать;

получить спектр поглощения индикатора;

добавить в кювету определенный объем $\Delta V$ раствора кислоты ${\rm HCl}$ и перемешать (вам будут предоставлены 10 и 100 мМ растворы кислоты), что понизит $\rm pH$;

получить спектр поглощения модифицированного раствора;

продолжать добавлять концентрированную кислоту и повторять шаги 4 и 5, пока не будет достигнут pH = 3,0 или ниже.

Общий объём добавленной кислоты будет невелик, поэтому изменением общего объема раствора можно пренебречь.

Для построения графика, аналогичного Рис. 5 и шагу C1, требуются значения $\rm pH$ раствора после каждого добавления концентрированной кислоты. В таблице на листах ответов указаны начальная концентрация ${\rm HCl}$, объем $\Delta V$ концентрированной кислоты, добавляемой на каждой итерации, и концентрация $C_{\rm HCl}$ использованной кислоты. Ваша задача — рассчитать значения $\rm pH$ (с точностью до двух знаков после запятой), которые будет иметь раствор на каждом этапе добавления кислоты.

.

C6 Заполните оставшиеся поля таблицы на листах ответов.

С7 Проведите описанный выше эксперимент, добавляя в каждой итерации указанное количество кислоты $\Delta V$ с концентрацией $C_{\rm HCl}$. Получите и сохраните спектры поглощения на каждом этапе согласно инструкции G1. Сохраните полученные спектры в папке “Results/C7” на Рабочем столе под именами “C7.{номер итерации}.txt” (например, “C7.2.txt”). В результате должно получиться 8 спектров. Раствор, оставшийся после получения всех спектров, перелейте в пробирку Answer tube C7.

C8 Выведите все спектры образца C7 в рабочей области программы. Определите длину волны $\lambda^{BB}_{peak}$, при которой поглощение изменяется наиболее существенно при изменении $\rm pH$. Определите длину волны изобестической точки $\lambda^{BB}_{iso}$.

C9 Постройте график зависимости отношения величин поглощений при длинах волн $\lambda^{BB}_{peak}$ и $\lambda^{BB}_{iso}$ от $\rm pH$ (т.е. график $A_{peak}/A_{iso} ({\rm pH})$ для бромфенолового синего).

Далее проделайте то же, что и в пунктах C2 и C3, но с другим индикатором. Налейте по 500 мкл неразбавленного раствора A2 в две пробирки объёмом 2 мл. В одну из пробирок добавьте 20 мкл раствора бромфенолового синего. Тщательно перемешайте раствор с красителем.

С10 На этом этапе используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. Следуя инструкции G1 по работе с тонкими кюветами, получите спектр поглощения неразбавленного раствора A2 без индикатора. Сохраните полученный спектр в папке “Results/C10” на Рабочем столе под именем “C10.txt”.

S

С11 На этом этапе используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. Следуя инструкции G1 по работе с тонкими кюветами, получите спектр поглощения неразбавленного раствора A2 с индикатором. Сохраните полученный спектр в папке “Results/C11” на Рабочем столе под именем “C11.txt”.

S

С12 На основе измерений, сделанных в шагах C10–C11, рассчитайте величину поглощения $A'_{peak}$ при длине волны $\lambda^{BB}_{peak}$, которое соответствует поглощению только индикатора. Чему равна величина поглощения $A'_{iso}$ при длине волны $\lambda^{BB}_{iso}$, обусловленная поглощением только индикатора?

С13 На основании данных, полученных в шаге C12, рассчитайте отношение $A'_{peak}/A'_{iso}$. Используя график, построенный в шаге C9, определите значение ${\rm pH_{ini}}$ в растворе A2.

S

С14 По увеличению концентрации ионов водорода в растворе (т.е. по уменьшению значения $\rm pH$), также можно определить заряд, прошедший при электролизе. Приведите формулу, связывающую начальное значение ${\rm pH_{ini}}$ раствора, конечное ${\rm pH_{fin}}$, и прошедший заряд $Q_{\rm pH}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm pH}$.

S

Часть D. Подведение итогов (1 балл)

D1 Опираясь на известные вам законы, заполните таблицу на листе ответов, отметив для каждого утверждения только один из вариантов: правда/ложь.

S

D2 Выберите и отметьте на листе ответов, какой из методов определения заряда оказался наиболее достоверным.

S

Раздел II. Исследование фотосинтезирующих организмов (15 баллов)

Фотосинтез - важнейший процесс, протекающий в биосфере нашей планеты. Он позволяет использовать энергию солнечного света для синтеза необходимых живым организмам органических веществ. Более 99% органического вещества, вовлеченного в биологические круговороты, создано благодаря процессу фотосинтеза. Существуют разные типы метаболизма, использующие солнечную энергию. Фотоавтотрофные организмы создают с помощью энергии света органические вещества из поглощенного ими углекислого газа. Фотогетеротрофы используют энергию света для превращения одних органических веществ в другие.

Донором электронов в процессе фотосинтеза может быть вода. В этом случае одним из продуктов будет молекулярный кислород, и фотосинтез будет называться оксигенным. Если донорами электронов являются другие неорганические или органические вещества, продукты такого фотосинтеза не будут газообразными и он называется аноксигенным.

Фотосинтезирующие организмы очень разнообразны: они отличаются по строению клеток, типам фотосинтетических пигментов и другим особенностям. Фототрофные организмы часто формируют сложные сообщества, в которых разные виды занимают разные экологические ниши. В этом задании вы должны будете изучить особенности протекания фотосинтеза у двух разных видов микроорганизмов - $A$ и $B$, и сделать выводы об их физиологии и экологии.

Часть Е. Определение спектральной эффективности фотосинтеза в культурах двух микроорганизмов (6,4 балла)

В этом задании вы должны определить наличие и интенсивность выделения кислорода культурами двух микроорганизмов, А и В, при освещении их светом с разными длинами волн. В качестве источников света используются три светодиодных линейки - синяя, зеленая и красная, по три светодиода в каждой. (Рис. 6).

E1 Для каждой линейки измерьте напряжение на 3 светодиодах, соединенных последовательно, и посчитайте напряжение на отдельном светодиоде, когда источник тока включен. Заполните таблицу на листе ответов.

Рисунок внизу показывает вольт-амперные характеристики светодиодов.

E2 Посчитайте силу тока $I$ , проходящего через светодиоды разных цветов. Заполните таблицу на листе ответов

На рисунке показана зависимость силы света $P$ , излученного светодиодом, от силы тока $I$ , проходящего через светодиод.

E3 Посчитайте силу света $P$ , излученного каждым светодиодом. Заполните таблицу на листе ответов.

Площадь внутреннего поперечного сечения трубок $S_0=1.77$ мм². Используя установку для изучения спектральной чувствительности фотосинтеза, можно измерить объем кислорода $V$, выделяемого микроорганизмами при облучении их светом разного цвета.

E4 Для выполнения этого задания используйте микроорганизм $A$. Подготовьте установку в соответствии с инструкцией G3. Включите свет и начните отсчет времени.

Если в течение 30 минут после начала эксперимента не наблюдается выделения кислорода, запишите 0 в качестве объема $V_{O_2}$ в таблице на листе ответов.

Если через 30 минут после начала эксперимента наблюдается выделение кислорода, продолжайте наблюдения на протяжении следующих 1,5 часов. Запишите объемы кислорода $V_{O_2}$ , выделившегося при облучении культуры светом разных цветов, в таблицу на листе ответов.

S

E5 Для микроорганизма $B$ повторите процедуру, описанную в предыдущем задании. Заполните таблицу в листе ответов.

Для сравнения эффективности фотосинтеза $E$ у разных организмов необходимо вычислить среднюю интенсивность на клетку и на мощность падающего излучения.

$$E = \frac{V_{\rm O_2}}{N\cdot P},$$

где $V_{\rm O_2}$ - объем кислорода, выделившегося при освещении, $N$ - число освещаемых клеток, $P$ - сила света.

E6 В соответствии с инструкцией G4 сделайте фотографии клеток в камере Горяева для микроорганизмов $A$ и $B$. Сохраните фотографии в папке "Results/E6" на Рабочем столе в виде файлов с названиями "Е6A.jpg" и "E6B.jpg" соответственно

В соответствии с инструкцией G4 используйте камеру Горяева для подсчета клеток в четырех маленьких квадратах $n_A$ и $n_B$ микроорганизмов $A$ и $B$.

Длина стороны большого квадрата камеры Горяева 0,2 мм, глубина - 0,1 мм, большой квадрат разделен на 16 маленьких. Посчитайте общее количество клеток $N_A$ и $N_B$ микроорганизмов $A$ и $B$ в шприце объемом 20 мл. Запишите формулу, показывающую отношение $n_A$ и $N_A$ .

S

E7 Используя данные, полученные в Е4, Е5 и Е6 посчитайте эффективность фотосинтеза $E$ для обоих микроорганизмов и всех используемых вариантов освещения. Заполните таблицу на листе ответов.

E8 Используя данные шагов Е3 и Е7 заполните таблицу на листе ответов.

Часть F. Определение набора пигментов у микроорганизмов (5,2 балла)

Сочетание пигментов, которыми обладает организм, определяет его способность поглощать солнечный свет в различных областях спектра. Наборы пигментов могут быть разными у организмов различных систематических групп. Основные фотосинтетические пигменты это хлорофиллы и каротиноиды. Они отличаются по химической структуре и физическим свойствам. Наиболее важные физические свойства пигментов, такие как максимум поглощения и коэффициент подвижности, показаны в таблице внизу.

Значения спектра поглощения и коэффициента подвижности ($R_f$) хлорофиллов при хроматографии

Значения спектра поглощения и коэффициента подвижности ($R_f$) каротиноидов при хроматографии

Величина коэффициента подвижности вычисляется по формуле:

$$R_f=Z_x/Z_f,$$

где $Z_x$ - расстояние между стартовой линией и центром пигментного пятна, а $Z_f$ - расстояние между стартовой линией и фронтом растворителя.

Контейнер с культурой микроорганизмов содержит концентрированные экстракты этих микроорганизмов в маленьких пробирках. Они понадобятся для хроматографии и измерения спектра поглощения. Объем экстракта в каждой пробирке приблизительно 150 мкл. Прежде, чем открывать их, встряхните их.

F1 В соответствии с инструкцией G5, проведите хроматографию экстрактов микроорганизмов $A$ и $B$.

Сразу после окончания хроматографии высушите пластинку, оцените результат и аккуратно подпишите карандашом пятна, обозначив хлорофилл как “X” , а каротиноиды как “O” .

Поднимите карточку HELP, чтобы ассистент подошел к вам и сфотографировал вашу пластинку.

Поместите подписанную пластинку в пробирку Answer tube F1.

S

Возьмите три пластиковые кюветы. Налейте 3 мл спирта в каждую из них. Используйте одну из них для установления Базовой линии, а в две другие добавьте по 50 мкл экстракта микроорганизмов $A$ и $B$ . Энергично перемешайте содержимое.

F2 В соответствии с инструкцией G1, получите спектр поглощения экстрактов микроорганизмов $A$ и $B$.

Сохраните измеренные спектры в папке "Results/F2" на рабочем столе под именами "F2.A.txt" и "F2.В.txt" для микроорганизмов $A$ и $B$, соответственно.

Перелейте 3 мл раствора экстракта, с которым вы работали, в пробирки Answer tube F2.A и Answer tube F2.В.

S

F3 Основываясь на хроматограммах, которые вы получили, а также на данных по спектру поглощения, оцените утверждения (да/нет) в листе ответов.

F4 Какие выводы можно сделать на основе результатов тонкослойной хроматографии и анализа спектров поглощения? Оцените утверждения (да/нет) в листе ответов.

Часть Н. Исследование экологии микроорганизмов (3,4 балла)

Группы микроорганизмов, обитающих в небольших водоемах, распределяются в соответствии со своими физиологическими особенностями. Если вода в небольшом водоеме плохо перемешивается, в нем наблюдается резкое падение концентрации кислорода с глубиной, и в придонных областях формируются анаэробные условия. Причина этого в том числе в том, что фототрофные организмы используют в качестве доноров электронов не воду, а другие вещества, поэтому фотосинтез не сопровождается выделением кислорода. Подобный фотосинтез называется аноксигенным, в отличие от оксигенного фотосинтеза, осуществляемого цианобактериями и зелеными водорослями.

В столбе воды фототрофные организмы распределены в соответствии с их отношением к кислороду (аэробные и анаэробные) и их способности поглощать свет в различных частях спектра.

Так известно, например, что среди аноксигенных фототрофных бактерий, зеленые бактерии анаэробны и многие из них приспособлены к использованию света малой интенсивности, а пурпурные бактерии устойчивы к кислороду.

H1 Выберите корректные утверждения относительно микроорганизмов.

H2 На рисунке показана схема небольшого пруда с плохим перемешиванием воды. Определите, в каких зонах пруда (A-D) данные микроорганизмы могут обитать:.

1. цианобактерии и зеленые водоросли
2. анаэробные редуценты органического вещества
3. зеленые бактерии
4. пурпурные бактерии

Запишите цифры соответствующие этим организмам в таблицу на листе ответов.

H3 Используя информацию об организмах $A$ и $B$ , полученную в ваших исследованиях, определите в какой зоне пруда (A-D из задания Н2) каждый из них вероятнее всего будет обитать.

H4 Цианобактериальный мат содержит много фототрофных и нефототрофных микроорганизмов, которые располагаются слоями, один над другим. Оцените, будут ли утверждения на листе ответов верны или нет.