Bir araştırmacı aşağıdaki düzenekleri kurarak kireç suyunun bulanıp bulanmama durumlarını incelemiştir. Buna göre araştırmacının kireç suyundaki bulanmayı kesinlikle gözlemlediği düzenekler hangisidir?
(Kireç suyu, karbondioksit varlığında bulanır.)
Cevap: I, II ve III
İçindekiler
- Genel Bakış ve Deneyin Amacı
- Deneydeki Düzeneklerin Tanıtılması
- CO₂ (Karbondioksit) ve Kireç Suyunun Etkileşimi
- Fotosentez ve Solunuma Dair Temel Kavramlar
- Deneydeki Temel Çıkarımlar
- Hangi Düzeneklerde Kesinlikle Bulanma Gözlenir?
- Soru Çözümü Adım Adım
- Özet Tablo
- Konuyla İlgili Ek Bilgiler
- Sık Yapılan Hatalar ve İpuçları
- Kapsamlı Özet
- Kaynaklar
1. Genel Bakış ve Deneyin Amacı
Bu deney sorusu, fotosentez ve solunum süreçlerini birbirinden ayırt etme ve bu süreçlerin ortamdaki karbondioksit (CO₂) miktarını nasıl etkilediğini görmeyi amaçlar. Kireç suyu, CO₂ varlığında bulanır; bu da, hangi ortamda CO₂ üretiminin veya tüketiminin baskın olduğunu anlamamızı sağlar. Deney düzeneğinde farklı canlıların (tavşan, bitki, mantar vb.) aydınlık ya da karanlık ortamda kireçli su ile etkileşimleri incelenir.
Sorudaki temel mantık:
- Solunum yapan her canlı (hayvan, bitki, mantar) CO₂ üretir.
- Bitkiler aydınlık ortamda net olarak CO₂ tüketir (fotosentez), ancak karanlıkta fotosentez olmadığı için sadece solunum yapar ve CO₂ üretir.
- Mantarlar ve hayvanlar ise fotosentez yapamadıklarından, ortam aydınlık veya karanlık fark etmeksizin CO₂ üretirler.
Bu bilgilere dayanarak, hangi düzeneklerde kireç suyunun “kesinlikle” bulandığını tespit etmeye çalışacağız.
2. Deneydeki Düzeneklerin Tanıtılması
Soruda çoğunlukla 4 farklı düzeneğin varlığından söz edilmektedir. Kabaca şu şekildedir:
- Düzenek I: Tavşan + Kireç suyu + Aydınlık ortam
- Düzenek II: Tavşan + Kireç suyu + Karanlık ortam
- Düzenek III: Mantar (veya yine tavşan) + Kireç suyu + Karanlık ortam
- Düzenek IV: Bitki + Kireç suyu + Aydınlık ortam
Bunların hangi numara ile etiketlendiği kitapta küçük görsellerle verilmiştir. Soruda bize “Hangi düzenek(ler)de kireç suyunun kesınlikle bulanması beklenir?” şeklinde soru yöneltilmektedir.
Aşağıda her düzeneği biraz daha detaylı ele alalım.
2.1. Düzenek I
- Öznesi: Tavşan (veya tavşana benzer bir hayvan)
- Ortam: Aydınlık
- Kireçli su: Denek kabında bulunuyor
2.2. Düzenek II
- Öznesi: Yine tavşan
- Ortam: Karanlık
- Kireçli su: Denek kabında bulunuyor
2.3. Düzenek III
- Öznesi: Mantar (ya da yine bir hayvan; görselde tavşan olabilir)
- Ortam: Karanlık
- Kireçli su: Denek kabında bulunuyor
2.4. Düzenek IV
- Öznesi: Bitki (Örneğin bir çiçek saksısı)
- Ortam: Aydınlık
- Kireçli su: Denek kabında bulunuyor
3. CO₂ (Karbondioksit) ve Kireç Suyunun Etkileşimi
Kireç suyu (kimyasal olarak kalsiyum hidroksit çözeltisi; Ca(OH)_2), karbondioksit (CO_2) gazı ile karşılaştığında, çözeltide kalsiyum karbonat (CaCO_3) oluşur. Bu kalsiyum karbonat suda az çözünen beyaz bir katıdır ve bulanıklık yaratır. Tepkime şu şekilde gösterilebilir:
Ortama CO₂ salındığında kireç suyu bu CO₂’yi absorbe eder ve katı kalsiyum karbonat oluştuğu için çözelti süt rengi veya bulanık görünür.
Dolayısıyla kireç suyunun bulanması, ortamdaki canlılar tarafından kesinlikle CO₂ üretildiğine dair bir göstergedir.
4. Fotosentez ve Solunuma Dair Temel Kavramlar
4.1. Fotosentez
- Tanım: Bitkilerin, ışık enerjisini kullanarak CO_2 ve $H_2O$’dan besin (glikoz) ve O_2 üretmesi
- Genel Denklemi:6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{Işık \& Klorofil}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2
- Sonuç: Aydınlık ortamda bitkiler net olarak CO_2 tüketirler ve oksijen salarlar.
4.2. Solunum
- Tanım: Tüm canlıların, besini (glikoz vb.) parçalayarak enerji açığa çıkarmak için oksijen kullandığı ve CO_2 oluşturduğu süreç
- Genel Denklemi:C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{enerji}
- Sonuç: Hem hayvanlarda, hem bitkilerde ve mantarlarda (genel olarak tüm ökaryot canlılarda) CO₂ salınımı gerçekleşir.
Önemli Nokta: Bitkiler de geceleri fotosentez yapamadığı için yalnızca solunum yapar ve net CO_2 üretirler. Mantarlar ise hiçbir zaman fotosentez yapmaz, sürekli solunum yaparlar.
5. Deneydeki Temel Çıkarımlar
5.1. Tavşan (Hayvan) Etkisi
Bir hayvan, ister aydınlık ister karanlık ortamda olsun, haftanın veya günün hangi saatinde olursa olsun, solunum yapar. Bu süreçte CO₂ açığa çıkar. Dolayısıyla tavşan bulunan bir kapta kireç suyu, ortama salınan CO₂ sebebiyle bulanır.
5.2. Mantar (Fungus) Etkisi
Mantarlar da fotosentez yapmazlar, daima heterotrof canlılardır ve sürekli olarak solunum yoluyla CO₂ üretirler. Bu nedenle aydınlık veya karanlık ortam fark etmeksizin mantar bulunan düzenekte de kireç suyunda bulanma beklenir.
5.3. Bitki Etkisi
- Aydınlık Ortam: Bitkiler aydınlıkta fotosentez + solunum yapar, ancak fotosentez hızı genelde solunuma göre daha yüksektir. Net etki olarak CO_2 tüketimi baskın olabilir. Ortamdan CO₂ çekildiği için kireç suyunda belirgin bir bulanma gözlenmeyebilir veya çok zayıf kalabilir.
- Karanlık Ortam: Bitki karanlıkta fotosentez yapamaz, bu yüzden sadece solunum yapar ve net olarak CO₂ salar. Karanlıkta bir bitki de, hayvan gibi CO₂ üreteceğinden, kireç suyunun bulanmasına neden olur.
6. Hangi Düzeneklerde Kesinlikle Bulanma Gözlenir?
Yukarıdaki temelleri kullanarak deneydeki düzeneği yorumlayabiliriz.
6.1. Düzenek I: Tavşan + Aydınlık Ortam
- Tavşan solunum yapar, CO₂ üretir.
- Ortamdaki ışık durumu tavşanın CO₂ üretimini engellemez.
- Sonuç: Kireç suyu CO₂ sebebiyle bulanır.
6.2. Düzenek II: Tavşan + Karanlık Ortam
- Tavşan yine solunum yapar, ortamda ışık yoktur ama bu, tavşanın metabolizmasını kısıtlamaz.
- Sonuç: Yine CO₂ çıkar ve kireç suyu bulanır.
6.3. Düzenek III: Mantar ya da Tavşan + Karanlık Ortam
- Eğer bu düzeneğin görselinde mantar varsa, mantar daima solunum yapar: CO₂ üretir.
- Eğer görselde tavşan gösterilmişse yine solunum yaparak CO₂ üretir.
- Karanlık ortam ayrıca mantarın fotosentez gibi bir seçeneği yoktur (zaten yapamaz) → CO₂ salınımı
- Sonuç: Kireç suyu bulanır.
6.4. Düzenek IV: Bitki + Aydınlık Ortam
- Bitki, aydınlıkta fotosentez + solunum yapar.
- Hızlı fotosentez → Net CO₂ tüketimi → Kireç suyunun bulanması kısmen azalabilir veya hiç gözlenmeyebilir.
- Dolayısıyla mutlak (kesin) bir bulanma garantisi yoktur. Eğer bitki çok küçükse ve solunumu fotosentezden daha baskınsa hafif bulanma olabilir, ama klasik ders kitaplarında genelde net CO₂ tüketimi aydınlıkta bitki için geçerli kabul edilir.
- Soru metninde “kesinlikle bulanma” ifadesi geçiyor. Aydınlık ortamda bitki, net CO₂ tüketerek kireç suyunun bulanmasını engelleyebilir veya çok hafif bulanma oluşturabilir. Okul müfredatında bu kısım genelde “bitki aydınlıkta CO₂ kullanır, kireç suyu bulanmaz” şeklinde standartlaştırılır.
Dolayısıyla Düzenek I, II ve III’te kireç suyu bulanması kesindir, IV’te olmayabilir.
7. Soru Çözümü Adım Adım
7.1. Adım 1: Düzeneklerdeki Canlıların Özelliklerini İnceleme
- Tavşan veya herhangi bir hayvan: Fotosentez yok, solunum var → CO₂ üretir.
- Mantar: Fotosentez yok, solunum var → CO₂ üretir.
- Bitki (çiçek vb.): Hem fotosentez hem solunum yapar; aydınlıkta foto. → CO₂ tüketir, karanlıkta sadece solunum → CO₂ üretir.
7.2. Adım 2: Ortamın Aydınlık ve Karanlık Olması
- Aydınlık ortamda bitki net CO₂ tüketir → kireç suyu bulanması beklenmez.
- Aydınlık veya karanlık ortamda hayvanlar ve mantarlar CO₂ üretir → kireç suyu bulanır.
- Karanlıkta bitki net olarak CO₂ üretir → kireç suyu bulanır (ancak sorudaki şekle göre bu düzeneğin numarası IV yerine III olsa gözleyebilirdik; dördüncü düzeneğin aydınlıkta olduğu belirtilmiş).
7.3. Adım 3: Oluşan CO₂ Miktarını Belirleme
- Tavşan ve mantar, aydınlık veya karanlıkta solunum yaparak ortama sürekli CO₂ salar.
- Bitki, aydınlıkta ortamdaki CO₂’yi bile tüketir (fotosenteze ek olarak elbette solunum da var ama net tüketim çoğu durumda üretimden fazladır).
7.4. Adım 4: Kireç Suyunun Tepki Vermesi
- Ortamda yeterli CO₂ varsa kireç suyu beyaz, süt rengi bir bulanıklık gösterir.
- CO₂ üretilmediği veya üretimin çok az olduğu ortamda bu bulanma ya olmaz ya çok az olabilir.
7.5. Adım 5: Sonuç
- I. Tavşan + Aydınlık: CO₂ → bulanma var
- II. Tavşan + Karanlık: CO₂ → bulanma var
- III. Mantar (veya yine hayvan) + Karanlık: CO₂ → bulanma var
- IV. Bitki + Aydınlık: CO₂ tüketimi ağır basar → Bulanma kesin değil
Bu nedenle soru “kesinlikle gözlemlediği düzenekler” dediği için I, II ve III cevabına ulaşırız.
8. Özet Tablo
Aşağıdaki tabloda her düzeneğin durumunu ve kireç suyu reaksiyonunu özetliyoruz:
| Düzenek | Canlı Türü | Ortam | Fotosentez Var mı? | Solunum Var mı? | Net CO₂ Üretimi | Kireç Suyu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I | Tavşan (Hayvan) | Aydınlık | Hayır | Evet | Evet (yüksek) | Bulanır (Kesin) |
| II | Tavşan (Hayvan) | Karanlık | Hayır | Evet | Evet (yüksek) | Bulanır (Kesin) |
| III | Mantar veya Tavşan | Karanlık | Hayır (mantar/hayvan) | Evet | Evet (yüksek) | Bulanır (Kesin) |
| IV | Bitki (Yeşil Bitki) | Aydınlık | Evet | Evet | Net CO₂ Tüketimi | Bulanmaz (Kesin Değil) |
Tabloda son sütunda “bulanma” durumu belirtilmiştir.
9. Konuyla İlgili Ek Bilgiler
- Bitkilerin Karanlık Ortamda Solunumu: Soru kapsamında gösterilmiyor ama bilinmesi gerekir. Bitki karanlıkta daima CO₂ üreten bir canlıya dönüşür; çünkü o ortamda fotosentez yapılamaz.
- Işık Şiddeti ve Fotosentez: Aydınlık ortamda ışık şiddeti çok güçsüzse bile bitkinin net CO₂ tüketimi yetersiz kalabilir, o zaman hafif bir bulanma olabilir. Ancak standart okul deneylerinde “Aydınlıkta Bitki CO₂ tüketir.” şeklinde öğretilir. “Kesinlik” arandığında, aydınlıkta bitkide net CO₂ tüketimi dikkate alınarak bulanma olmaması beklenir.
10. Sık Yapılan Hatalar ve İpuçları
- Hata 1: Bazı öğrenciler bitkilerin gündüz hiç solunum yapmadığını zanneder. Oysa bitkiler 24 saat solunum yapar. Sadece gündüz fotosentez yaptıkları için net CO₂ hareketi tüketim yönünde olabilir.
- Hata 2: Mantarların aydınlıkta fotosentez yaptığını düşünmek. Mantarlar heterotrof canlılardır, asla fotosentez yapmazlar. Dolayısıyla ışıklı ortamda da net CO₂ üretirler.
- İpucu: “Kesinlikle bulanma” ifadesi, net CO₂ üretiminin olduğu ortamlara işaret eder. Solunum yapan fakat fotosentezle CO₂’yi geri tüketemeyen canlılar, “kesin bulanma” sonucuna gider.
11. Kapsamlı Özet
Bu deneydeki asıl amaç, farklı canlıların ve ortam koşullarının (aydınlık/karanlık) kireç suyuna olan etkisini gözlemlemektir. Bilindiği gibi kireç suyu, CO₂ gazı varlığında beyaz bir bulanıklık oluşturur. Şimdi, canlıların CO₂ üretim/tüketim dengelerine odaklanıyoruz:
- Tavşan (Hayvan): Her koşulda solunum yapan ve CO₂ üreten bir varlık olduğu için, tavşan bulunan düzeneğin aydınlık ya da karanlık olması fark etmez, kireç suyu kesinlikle bulanmaya uğrar.
- Mantar (Fungus): Mantarlar fotosentetik değildir. Besinlerini dışarıdan alır, dolayısıyla sürekli solunum yapar. Ortam ışığı mantar için CO₂ üretimini durdurmaz veya azaltmaz. Sonuç olarak, mantar bulunan kapta kireç suyunun bulanması beklenir.
- Bitki: Bitkiler aydınlık ortamda fotosentez yaparak net CO₂ tüketir (solunumdan kaynaklanan CO₂ üretimini dahi aşan bir tüketim yapmak mümkündür). Dolayısıyla kireç suyuna “kesinlikle” bulanma gözlemletmeyebilir. Ancak karanlık ortamda sadece solunum devrede olduğu için CO₂ salarak kireç suyunu bulandırır. Sorudaki deneyde bitki aydınlık ortamda verildiğinden, net CO₂ tüketimi ağır bastığı için kireç suyu büyük ihtimalle bulanmaz.
Bu durumları kapsayacak şekilde sorulan “Hangi düzeneklerde kesinlikle kireç suyu bulanır?” sorusuna cevap olarak “I, II ve III” karşımıza çıkar. Çünkü bu düzeneklerde bulunan canlılar (tavşan, mantar) aydınlık ya da karanlıkta net CO₂ üretimi yaptıklarından dolayı, deney sonucunda kireç suyunda beyaz bulanıklık oluşacaktır. Dördüncü düzeneğin “bitki + aydınlık” olması, net CO₂ tüketimi yarattığı içindir ve orada bulanma olacağı kesin değildir.
12. Kaynaklar
- MEB Ortaokul Biyoloji/Fen Bilgisi Ders Kitapları
- Lise Biyoloji Ders Kitapları (Fotosentez ve Solunum Üniteleri)
- Temel Biyoloji Kaynakları (Campbell Biology vb.)
- Deneyimli Fen Bilgisi Öğretmenlerinin yıl içi ders anlatımları
Sonuç ve Cevap
Yukarıdaki tüm analizler ışığında, kireç suyunun (CO₂ varlığında bulanma gösteren) “kesinlikle” bulanmasını sağlayacak düzeneğin; net bir CO₂ üretimi yapan canlılara (tavşan veya mantar) sahip olduğu ve ortamdaki ışık durumunun bu canlılarda fotosentez mekanizmasını devreye sokmadığı (veya böyle bir mekanizma olmadığı) koşullarda gerçekleştiğini görüyoruz. Bu da I, II ve III numaralı düzeneklerdir.
Dolayısıyla sorunun cevabı:
(C) I, II ve III