leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb...

13

Upload: others

Post on 17-Oct-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

 

Page 2: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

Leaves and Light  

Research Question 

The question that I researched and experimented on is if color affects photosynthesis. In 

this question, I am also researching if leaves absorb different wavelengths of light differently and 

what happens if there is no light at all. I chose this question because we have plants all over the 

world and they are one of the most important parts of the existence of other life. We use them for 

food, water, shelter, medicine, oxygen, and more. The way that plants thrive is by using 

photosynthesis. I wanted to explore this question to possibly find a way that plants can grow 

quicker and better with one color, than another. My conclusion could lead to a more efficient 

way of planting. 

 

Background Information 

According to Encyclopydia Britannica, photosynthesis is the process that green plants 

and certain other organisms transform light energy into chemical energy. Photosynthesis is very 

important in the maintenance of life on Earth. Photosynthesis is the process of converting light 

energy to chemical energy in plants, and they store the energy in the form of bonds of sugar. This 

process utilizes light energy from the sun, carbon dioxide, glucose, and water to make sugar and 

the leftovers of that process is oxygen that is given off into the air that we breath. Chlorophyll 

captures energy from the sun by absorbing rays of light that travel in waves. There are two types 

of chlorophyll, chlorophyll a and chlorophyll b, that absorb different wavelengths of light and 

they work together to give the plant all of the energy it needs to make food. The formula how 

Page 3: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

those things together goes through a chemical change into new substances is 6CO2 + 6H2O (+ 

light energy) → C6H12O6 + 6O2. The process of photosynthesis takes place in the chloroplasts, 

which are the food producers of the cell, using chlorophyll. Chlorophyll is the green pigment that 

makes the plant’s green color and growth. Within the cell a type of chlorophyll, organelle, 

captures the light from the Sun. The molecules are stored and converted in the part of the plant 

called the stroma. Chlorophyll is always being created as long as there's light. Chlorophyll a 

(alpha) absorbs light at a wavelength between 453 to 642 nanometers (a billionth of a meter), 

which are the blue and red portion of the electromagnetic spectrum. Chlorophyll b (beta) absorbs 

wavelengths at 460 to 647 nm, which are blue. They both reflect green and greenish 

wavelengths. The mitochondria works in the opposite way by using cellular respiration, which is 

breaking down the sugars and nutrients that the plant uses.  

Plants are important  because they give us so much that we need to survive. Things like 

the food that we eat comes directly or indirectly from plants. They are the first organisms on the 

food chain, which means that they only need the sun for food and animals use the plants as food. 

They give us oxygen from the process of photosynthesis. We also use plants as medicine. 

One­quarter of all prescription drugs come from plants and four out of five people around the 

world use plants as their primary medication. Finally, come humans and other animals use plants 

as their shelter.  

If the plant doesn’t have any light it will gradually start dying because it uses the light to 

create food. Without food the plant will turn brown, white, or yellow, due to the lack of 

chlorophyll, and it will not grow. It may even develop a condition known as chlorosis, which is 

the yellowing of plant tissues due to malnutrition in the plant. If one color of light is missing then 

Page 4: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

it may change the production of photosynthesis because the plant may need one wavelength of 

light more than another to grow properly. Some colors may be necessary for a plant, others can 

be used, but unnecessary, and other are not absorbed by the plant at all. 

In the Encyclopedia Britannica it states that light, electromagnetic radiation that can be 

detected by the human eye. Electromagnetic radiation occurs over an extremely wide range of 

wavelengths, from gamma rays. Light is an electromagnetic wave, which are similar sound 

waves because they have different frequencies. The different colors have different frequencies, 

as sound has different frequency for each sound. Wavelength is a measure of the cycles of the 

wave of light. Light comes in different wavelengths, which to us look like different colors of the 

rainbow because each color of light has it's own unique wavelength. The reason we see a 

rainbow of different colors is because each color’s unique wavelengths are separated from the 

others when they travel through water or air. This creates a rainbow of different colors. The light 

in the experiment is Monochromatic light because most light you see is multichromatic. It is 

made up of one single pure frequency and the light looks to the eye as a pure color. When you 

see a colored object, it absorbs every color of light except the one it appears to be. Sunlight has 

all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. 

Chlorophyll looks green because the leaf absorbs red and blue light, which makes those colors 

imperceptible to the naked eye. It is the green light which is not absorbed reflects off the leaf and 

is visible and makes chlorophyll appear green.  

In a study by Dr. Srinivasan, called the Intro to Cell Biology, there were beakers with 

Spinacia Oleracea exposed to different color lights. In the end he found that the green light 

Page 5: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

worked the slowest because the plant do not absorb the light. The normal light was the most 

successful because it gave the plant all the colors to be absorbed. 

 

Ocimum basilicum (basil) is a culinary herb of the Lamiaceae (mint) family. Basil is 

originally native to India, having been cultivated there for more than 5,000 years, but it is best 

known as an important aspect of Italian cuisine, and it also a part of cuisine in Southeast Asian. 

Places like Cambodia, Indonesia, Laos, Thailand, Vietnam, and Taiwan. The leaves has a taste 

and aroma similar to anise, with a pungent, sweet smell. Basil grows between 30–130 

centimeters (12–51 in) tall, with light green leaves and there are small, white flowers. 

Basil needs 6 to 8 hours of sun and should not be left in direct sunlight in the afternoon 

when the sun is the strongest. Set out plants at least 2 weeks after the last frost in spring or in the 

summertime because the plants are very frost sensitive. Basil grows best in nutritious, moist, yet 

well­drained soil with a pH of 6 to 7. 

 

Hypothesis 

My hypothesis is that the color does affect photosynthesis. I think that the green light will 

be the second least efficient because green is the color that the plant doesn’t absorb. I believe that 

the red and blue will perform better because those are the main color that are taken in by the 

plant for photosynthesis. However, I think that the unaltered sunlight will do the best because it 

has both the blue and the read and all the other colors, which are still taken in by the plant. The 

plant with no sunlight will do the worst because it is missing a crucial part of photosynthesis, so 

it will die or grow extremely slowly. 

Page 6: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

 

 

Variables 

In my project the plant with the clear cover is the positive control and the plant with the 

black construction paper is the negative control. The colors of light that the plant gets are the 

independent variables. The growth of the plant, the color, production of chlorophyll, and 

appearance is the dependent variable. Then controlled variables will be the location, temperature, 

amount of water, sunlight, and soil.  

 Materials List 

1. 30 clear transparency film 

2. permanent markers: red, green, blue, yellow 

3. 3 black construction paper 

4. clear liquid glue 

5. 18 three inch tall sweet basil plants 

6. a sunny window 

7. 252 tablespoons (3.73 liters or 15.75 cups) of water 

8. soil 

9. 18 plant pots 

10. Ruler  

11. Observation table  

Color  Plant #1  Plant #2  Plant #3 

Clear         

Blue          

Green          

Page 7: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

Yellow          

Red         

Black          

 

 

Procedure 1. Get 18 small basil plants.  

2. Put them in pots with ten cups soil. 

3. Take one transparent film and make roll it into a cylinder so the two edges just meet with 

the top and bottom open and glue it closed.  

4. Then take another sheet and cut it into one circle the same size as an opened end of the 

cylinder. Then glue that to one of the opened ends of the cylinder. (you may need to use a 

paintbrush to spread the glue around) 

 

Option 1 

5. Do steps 3 and 4 three times with clear transparency film. 

6. Do steps 3 and 4 three times with black construction paper 

7. Use your permanent markers, color six sheet of transparency film completely with each 

color. When you are done, you should have six red sheet, six yellow sheet, six green 

sheet, and six blue sheet. Do steps 3 and 4 with all the sheets. 

Option 2 

8. Take printable transparency paper and print using the instructions of the box. Use this 

link: 

https://docs.google.com/document/d/1PqTjMLtmBH_KsmqCS5d7TTs8F_vumYj64gA0r

8rHaOs/edit# 

9. Do steps 3 and 4  

10. Cover three basil plants with each of the colored cylinders. 

11. If there is wind use tape or weight to keep it from knocking off. 

12. Put all the plants in the sun in the same area for two weeks. 

Page 8: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

13. Put a third of a cup of water directly into the soil everyday at 3 in the afternoon making 

sure that all the soil is moist. 

14. Every half week write observations on each individual plant in a chart about the color of 

the leaves and the growth (measure from the soil to the highest point of the plant). You 

may also take pictures to have a visual comparison. (Use table above) 

15. From the research find which color of light was best for growing the plant. 

  

  

Color  Day 1  Day 4  Day 7  Day 10 

Clear 

(Full light) 

(All 

colors) 

­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three and a half 

inches tall and more 

leaves 

­Dark green 

­strong leaves 

­4 inches tall 

­abundance of 

leaves 

 ­Many leaves 

­Strong  and dark 

­7 inches tall 

Blue  ­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

 ­Dark green with a few 

spots of brown 

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green with a 

few spots of brown 

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

 ­Dark green with a 

few spots of brown 

­Not many leaves 

­Six inches tall 

Green  ­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green leaves with 

slight brown spots  

­Thinner, weaker leaves 

­Three inches tall 

­Lighter green leaves 

with slight brown 

spots  

­Thinner, weaker 

leaves 

­Two inches tall 

­More leaves 

­Lighter green leaves 

with slight brown 

spots  

­Thinner, weaker 

leaves 

­one inches tall 

Yellow  ­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green with few 

spots of brown 

­More sprouts growing 

­Starting to weaken 

­Three inches tall 

­Dark green with few 

spots of brown 

­More sprouts 

growing 

­Starting to weaken 

 ­Dark green with few 

spots of brown 

­Starting to weaken 

­Three inches tall 

­ Not growing 

Page 9: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

­Three inches tall 

Red  ­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Dark green small 

spots of brown 

­Strong thick leaves 

­Four inches tall 

 ­Dark green slight 

spots of brown 

­Strong thick leaves 

­Four inches tall 

Black 

(No Light) 

(Negative 

Control) 

­Dark green  

­Strong thick leaves 

­Three inches tall 

­Some leaves have 

fallen  

­Brown fragile leaves 

­Two inches 

­Shriveling 

­Leaves have fallen  

­Brown fragile leaves 

­One inches 

­Shriveling, but the 

stem is still there. 

­Completely dead 

­No plant 

­Brown stems 

­Zero inches tall 

 

Page 10: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

Graph 1 and 2

 

Page 11: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

Conclusion In conclusion, my hypothesis was correct. The clear (positive control) did the best 

because it  

grew a lot and the leaves are strong and green. The red and blue also did well, but the red did 

better than the blue, which could be because the blue is darker so the light couldn’t get through 

as well. Both plants did not grow much in the beginning, but they stayed alive and healthy. The 

green and yellow did not do as well. The green slowly died and the yellow stayed the same 

height, but it’s leaves got weaker and started to shrivel. The black died very quickly and 

shriveled completely in the end. This means that the red is similar in closeness with all colors of 

light, which means it is the most important in the plants growth.  

 

Further Discussion  

I think that my experiment could be changed in the future if I use a different shade of 

colors and there is the same amount of space, same amount of air, and more, so they are all in the 

exact same environment. Using my conclusion farmers and other planters can use a more red 

color of light to grow plants sense the result of growing plants with just red light is similar to all 

colors. My research can be used for further investigation to see why the red light was most 

important to the plant production of photosynthesis and if the shade of color also varies the 

result. 

 

 

 

 

 

Page 12: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

 

 

Bibliography  

1. "Affect of Different Colored Lights on Photosynthesis." Affect of Different Colored Lights on Photosynthesis. Web. 20 Apr. 2014. <http://spot.colorado.edu/~basey/photocolor1.html>. 

 

2. "Arizona State University." What Is Photosynthesis? Web. 20 Apr. 2014. <http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/learn.html>. 

 3. "Chloroplasts ­ Show Me the Green." Biology4Kids.com: Cell Structure: 

Chloroplasts. Web. 22 Apr. 2014. <http://www.biology4kids.com/files/cell_chloroplast.html>. 

 4. "Home Science Tools."Photosynthesis: The Greenest Energy. Web. 22 

Apr. 2014. <http://www.hometrainingtools.com/a/photosynthesis­newsletter>."Home Science Tools."Photosynthesis: The Greenest Energy. Web. 22 Apr. 2014. <http://www.hometrainingtools.com/a/photosynthesis­newsletter>. 

 

5. "Leaves and Light." Leaves and Light. Web. 21 Apr. 2014. <http://www.sciencebuddies.org/science­fair­projects/project_ideas/PlantBio_p015.shtml>. 

 6. "Lode's Computer Graphics Tutorial." Light and Color. Web. 22 Apr. 

2014. <http://lodev.org/cgtutor/color.html>.  

 

Page 13: Leaves - gjascience.files.wordpress.com · all the colors in the rainbow, then the leaves absorb them, and they use it to produce chlorophyll. Chlorophyll looks green because the

7. "Photosynthesis (biology)." Encyclopedia Britannica Online. Encyclopedia Britannica, n.d. Sun. 27 Apr. 2014. <http://www.britannica.com/EBchecked/topic/458172/photosynthesis>. 

8. "PHOTOSYNTHESIS ­PART I: THE SUN AND LIGHT."Biology4Kids.com: Plants: Photosynthesis. Web. 19 Apr. 2014. <http://www.biology4kids.com/files/plants_photosynthesis.html>. 

 

9. "Photosynthesis."Photosynthesis. Web. 20 Apr. 2014. <http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/photosyn.htm>. 

 

10. "UCSB Science Line Sqtest."UCSB Science Line Sqtest. Web. 20 Apr. 2014. <http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2679>. 

 

11. "Why Plants Are Important."Why Plants Are Important. Web. 20 Apr. 2014. <http://www.bgci.org/plantconservationday/whyplantsimportant/>. 

 12. Web. 21 Apr. 2014. 

<http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:nfFnflRSOvsJ:users.rowan.edu/~worthm79/the­effects­of­different­light­colors­on­photosynthetic­rate­in­spinacia­oleracea.docx &cd=6&hl=en&ct=clnk&gl=us>.