10110 Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen ... · 3) Gießt 2 Esslöffel Wasser neben die Wattepads in die Petrischalen. Deckt die Petrischalen mit Frisch- Deckt die Petrischalen

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Gundula Kronen

10 Versuche zu Pflanzen Experimente für den Biologieunterricht

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Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen • 1

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Inhalt

Versuche mit Pflanzen P1 Ist die Keimung von Kressesamen abhängig von der verfügbaren Wassermenge? P2 Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie mit anderen Pflanzen um Wasser und Licht konkurriert? P3 Wie wirkt sich die Bepflanzungsdichte auf das Wachstum von Brutblatt-Pflanzen aus? . P4 Wie unterscheiden sich die Keimlinge verschiedener Pflanzen? . P5 Sind die Samen einer Pflanzenart alle gleich groß? P6 Warum ist Frost für Laubbäume gefährlich? P7 Worin unterscheiden sich die Blätter der Buche? P8 Wie wirkt Salz auf Pflanzen? P9 Wie viel Alkohol ist schädlich? P10 Pudding mit Früchten – warum klappt das nicht immer?

Zeitaufwand für die Versuche

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gP1/P2 Sind Keimung und Wachstum von Kressesamen abhängig von der

WassermengeunddemKonkurrenzkampfmitanderenPflanzen?

Ist die Keimung von Kressesamen abhängig von der verfügbaren Wassermenge? (P1)

Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie mit anderen Pflanzen um Wasser und Licht konkurriert? (P2)

Information Der Same dient der Pflanze als Vermehrungs- und Verbreitungseinheit. Der darin enthaltene Embryo befindet sich in einem Ruhezustand. Damit eine Keimung stattfinden kann, ist Wasser unverzichtbar.

Ziel des VersuchsDie Schüler untersuchen den Zusammenhang zwischen der zur Verfügung stehenden Wassermenge und der Kei-mung und Wuchshöhe von Kresse, allein (P1) oder zusammen mit anderen Pflanzen (P2).

Didaktisch-methodische Hinweise Es empfiehlt sich, mit Versuch P1 anzufangen und erst anschließend Versuch P2 durchzuführen. Es ist wichtig, dass nur die Oberseite der Lineale mit saugfähigem Papier belegt wird und dass die Zentimeterangaben nicht überdeckt sind. Als Gefäß verwenden wir für diesen Versuch Chromatografiekammern aus Glas (22 cm x 10 cm x 22 cm) oder in der Größe vergleichbare Kunststoffbehälter. Kressesamen eignen sich besonders gut für diese Versuche, weil sie durch ihre aufquellende äußere Hülle am Pa-pier festkleben und so auch andere Samen befestigen (P2). Als Samenmischung für P2 kann man die in Bioläden erhältlichen „Sprossenmischungen“ verwenden. Das Lineal 2, das in Versuch P1 ohne Kressesamen in ein Wassergefäß gestellt wird, ist die „Kontrolle“ und dient zum Vergleich des Wassergradienten. Bei Versuch P2 dienen die Petrischalen mit der Reinsaat dazu, die unter-schiedlichen Pflanzen auf dem Lineal sicher benennen zu können. Versuch P1 kann täglich beobachtet und nach einer Woche ausgewertet werden. Versuch P2 sollte über drei Wochen laufen.

Zu erwartende Beobachtungen Versuch P1: Lineal 1: Die Kressepflänzchen wachsen unterschiedlich hoch. Etwa 2–3 cm vom Wasserspiegel ent-fernt sind sie am unteren Ende des Lineals am größten. Ihr Wuchs nimmt einerseits rasch bis zu der Stelle ab, an der das Lineal ins Wasser eingetaucht ist, und verringert sich anderseits allmählich, aber gleichmäßig in Richtung des trockenen, oberen Endes des Lineals. Auf dem trockenen Teil des Lineals (bei ca. 35–40 cm) wachsen gar keine Kressepflanzen. Ein Teil der am oberen Ende des Lineals gekeimten Kressepflanzen vertrocknet. Lineal 2 (Kontrolle): Das Papier im unteren Bereich des Lineals ist nasser als im oberen. Es gibt eine Grenze, ab der das Papier völlig trocken ist (ab ca. 35 cm). Zunächst ist die Trockengrenze auf beiden Linealen identisch, dann liegt sie bei Lineal 2 höher als bei Lineal 1. Versuch P2: Die Beobachtungen hängen natürlich stark von der verwendeten Sprossenmischung ab. Grundsätzlich keimen Kresse und Rettich schneller als Linsen und Mungbohnen oder Weizen. Zu unterschiedlichen Zeiten sind „Gewinner“ und „Verlierer“ im Wettrennen um Wasser, Licht und Platz zu beobachten. Den in diesem Zusammen-hang entstehenden Fragen kann experimentell durch Abwandlung der Versuchsanordnung nachgegangen werden.

Auswertung/Erklärung Versuch P1: Lineal 1: Ist das Wasserangebot zu gering oder zu hoch, so entwickeln sich die Samen nicht oder nur sehr langsam. Entsprechend verändert sich die Wuchshöhe der Kresse. Die optimale Wassermenge befindet sich dort, wo die Kressepflanzen am größten sind. Lineal 2 (Kontrolle): Das Wasser verdunstet zunehmend mit steigen-dem Abstand zum Wasserspiegel, sodass dieses Lineal auch ohne Kressepflanzen oben deutlich weniger nass ist als unten und in einem kleinen, oberen Teil völlig trocken ist. Die Trockenheitsgrenze bei der Kontrolle liegt höher als bei dem mit Pflanzen besetzten Lineal 1, die Pflanzen nehmen mehr Wasser von der Oberfläche weg, als durch die reine Oberflächenverdunstung des nassen Papiers verloren geht. Versuch P2: Es kann geklärt werden, welche Pflanze aufgrund einer raschen Keimung, eines raschen Wachstums, eines größeren Samens (Nährstoffpakets), einer größeren Anzahl oder Länge der Wurzeln (nehmen den anderen das Wasser weg), eines insgesamt höheren Wachstums oder einer größeren Blätterzahl (Überschattung der Kon-kurrenten) der Kresse auf bestimmten Teilen des Lineals zu Beginn oder gegen Ende die Lebensgrundlagen streitig macht. Insgesamt findet das Wachstum ein Ende, wenn das Nährstoffpaket des Samens verbraucht ist.

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gP1 Ist die Keimung von Kressesamen abhängig von der

verfügbarenWassermenge?

Material pro Gruppe• 2 Lineale aus Kunststoff (45 cm)• 4 Papierstreifen von einer Haushaltsrolle, passend zur Oberfläche der Lineale zugeschnitten • Klebeband• Schere• 2 hohe und breite Gefäße, in denen die Lineale mit einem Winkel von etwa 45° schräg hineingestellt

werden können • 10–15 g Kressesamen in einem kleinen Becherglas

Versuchsdurchführung 1) Legt auf die Oberseite von Lineal 1 zwei Streifen Haushaltsrollenpapier übereinander. 2) Klebt beide Streifen am oberen Ende (45-cm-Ende) von Lineal 1 mit jeweils einem Klebestreifen fest. 3) Haltet nun am Waschbecken das beklebte Lineal 1 mit der Papierseite nach oben unter einen dünnen

Wasserstrahl, bis das Papier klatschnass ist. 4) Legt das Lineal 1 waagerecht auf eine wasserunempfindliche Unterlage. Das Papier wellt sich durch

die Wasseraufnahme. Zieht vorsichtig am nicht festgeklebten Ende, bis das Papier wieder glatt auf dem Lineal liegt. Schneidet das überstehende Stück Papier ab.

5) Geht mit Lineal 2 in gleicher Weise vor. 6) Füllt die beiden hohen Gefäße jeweils bis zu einer Höhe von 3 cm mit Leitungswasser.

7) Streut nun gleichmäßig die Kressesamen auf das nasse Papier von Lineal 1. Drückt sie vorsichtig mit den Fingern an, damit sie besser haften.

8) Wartet eine halbe Stunde, bis die Kressesamen am Papier festkleben.

9) Stellt das Lineal 1 mit dem 0-cm-Ende in eines der hohen Gefäße mit Wasser.

10) Lineal 2 (Kontrolle) wird ohne Kressesamen mit dem 0-cm-Ende in das zweite hohe Gefäß mit Wasser gestellt.

11) Stellt die Gefäße nun ans Fenster, und zwar so, dass das Licht auf die mit Samen belegten Lineale fällt.

12) Beobachtet die Vorgänge auf Lineal 1 und 2 einmal täglich über den durch euren Lehrer bestimmten Beobachtungszeitraum. Nutzt die Zentimeterangaben auf den Linealen. Nehmt die Lineale zum Ablesen vorsichtig aus dem Gefäß.

Notiert eure Beobachtungen im Heft.

Auswertung Erklärt und begründet eure Beobachtungen.

Anordnung des Lineals im Gefäß mit Wasser

3 cm Wasser

2 Lagen Haushaltsrolle

Lineal

1 Klebestreifen für jeden Streifen Haushaltsrolle

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gP2 Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie

mitanderenPflanzenumWasserundLichtkonkurriert?

Vorbereitung der Petrischalen Mithilfe der hier in den Petrischalen angesetzten Reinsaat könnt ihr später die Pflanzen auf dem Lineal

sicher benennen.

Material pro Gruppe• Samen einer Sprossenmischung • Kressesamen • 2 Teelöffel • Wasser in einem Becherglas • 1 Esslöffel • 4 Petrischalen mit je 2 übereinanderliegenden Wattepads • Frischhaltefolie

Versuchsdurchführung 1) Sortiert die Samen der Sprossenmischung, bis ihr von den großen Samen jeweils etwa zehn Stück

und von den kleinen jeweils ½ Teelöffel voll habt. 2) Gebt die drei verschiedenen Samensorten der Sprossenmischung jeweils auf die Wattepads einer

Petrischale. Gebt auf die Wattepads der vierten Petrischale ½ Teelöffel Kressesamen. Beschriftet die Petrischalen.

3) Gießt 2 Esslöffel Wasser neben die Wattepads in die Petrischalen. Deckt die Petrischalen mit Frisch-haltefolie ab, damit die Wattepads nicht austrocknen. Kontrolliert die Feuchtigkeit der Pads täglich und gießt Wasser nach, wenn sie trocken werden.

Kresse

Rettich

Alfalfa

Mungbohnen

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Anordnung des Lineals im Gefäß mit Wasser

3 cm Wasser

P2 Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie mitanderenPflanzenumWasserundLichtkonkurriert?

Material pro Gruppe• Lineal aus Kunststoff (45 cm)• Klebeband • Schere• 2 Papierstreifen von einer Haushaltsrolle, passend zur Oberfläche des Lineals zugeschnitten • hohes und breites Gefäß, in dem das Lineal mit einem Winkel von etwa 45° schräg hineingestellt

werden kann • 15 g einer Sprossenmischung (mit 3 verschiedenen Samensorten) in einem kleinen Becherglas • 5 g Kressesamen in einem kleinen Becherglas

Versuchsdurchführung 1) Legt auf die Oberseite von Lineal 1 zwei Streifen Haushaltsrollenpapier übereinander. 2) Klebt beide Streifen am oberen Ende (45-cm-Ende) des Lineals mit jeweils einem Klebestreifen fest. 3) Haltet nun das beklebte Lineal mit der Papierseite nach oben unter einen dünnen Wasserstrahl am

Waschbecken, bis das Papier klatschnass ist. 4) Legt das Lineal waagerecht auf eine wasserunempfindliche Unterlage. Das Papier wellt sich durch

die Wasseraufnahme. Zieht vorsichtig am nicht festgeklebten Ende, bis das Papier wieder glatt auf dem Lineal liegt. Schneidet das überstehende Stück Papier ab.

5) Streut nun gleichmäßig die Sprossenmischung auf das nasse Papier. 6) Streut dann die Kressesamen über die Sprossen mischung. 7) Drückt alle Samen vorsichtig mit den Fingern an,

damit sie nicht übereinanderliegen und gut haften. Wartet eine halbe Stunde, bis die Kressesamen am Papier festkleben.

8) Füllt das hohe Gefäß bis zu einer Höhe von 3 cm mit Wasser und stellt das Lineal mit dem 0-cm-Ende hinein.

9) Stellt das Gefäß nun ans Fenster, und zwar so, dass das Licht auf das mit Samen belegte Lineal fällt.

10) Formuliert eure Versuchserwartungen. 11) Beobachtet die Vorgänge in den Petrischalen und

auf dem Lineal einmal täglich während der durch euren Lehrer bestimmten Beobachtungszeit. Nutzt die Zenti meterangaben auf dem Lineal. Nehmt das Lineal zum Ablesen vorsichtig aus dem Gefäß.

Notiert eure Erwartungen und Beobachtungen im Heft.

AuswertungVergleicht eure Erwartungen mit den Beobachtungen. Erklärt und begründet eure Beobachtungen.

2 Lagen Haushaltsrolle

Lineal

1 Klebestreifen für jeden Streifen Haushaltsrolle

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gP3 WiewirktsichdieBepflanzungsdichteaufdasWachstum

vonBrutblatt-Pflanzenaus?

Information Das Brutblatt (Kalanchoe daigremontianum) bildet durch vegetative Vermehrung an den Blatträndern zahlreiche erbgleiche, bewurzelte Pflänzchen. Nach dem Einpflanzen in feuchte Erde wachsen diese gut an und entwickeln sich unter günstigen Pflegebedingungen rasch.

Ziel des VersuchsDie Schüler setzen einen Langzeitversuch an, den sie ein halbes/ganzes Schuljahr beobachten und dokumentieren. In dem Versuch geht es darum, das Pflanzenwachstum erbgleicher Brutblatt-Pflänzchen in unterschiedlicher Pflanz-dichte zu vergleichen.

Didaktisch-methodische Hinweise Das Brutblatt ist eine recht anspruchslose Zimmerpflanze. Als Sukkulente ist sie einfach zu pflegen und überdauert auch die Ferien ohne sichtbare Schäden. Da die Ableger erbgleich sind, entfallen mögliche genetische Unterschiede als Erklärung für die unterschiedliche Entwicklung der Pflänzchen. Die Variable in diesem Langzeitversuch ist die Konkurrenz der Pflänzchen um die Ressourcen (Licht, Wasser, Nähr-stoffe, Platz). Die Töpfe sollten gleich groß sein und auch die verwendeten Pflänzchen sollten eine vergleichbare Größe haben. Wichtig ist es außerdem, dass alle Töpfe in gleicher Weise gepflegt werden. Seltenes Gießen verlang-samt zwar die Ausbildung der Unterschiede, verhindert sie aber nicht. Zu empfehlen ist die Verwendung von nährstoffreicher Gartenerde; die handelsübliche Blumen- oder Graberde scheint das Wachstum dieser Pflanzen nicht immer zu begünstigen. Der Versuch kann, einmal angelegt, in seinem „Endzustand“ über mehrere Jahre vorgestellt werden, bis die Einzel-pflanze blüht und anschließend eingeht.

Zu erwartende Beobachtungen Bereits nach wenigen Wochen wird erkennbar, dass die Pflanzen in den Töpfen unterschiedlich schnell wachsen. Diese Unterschiede verstärken sich im Laufe des Jahres weiter. Die Pflanze in Topf 1 besitzt einen kräftigen Stamm und ebensolche Blätter. Die Pflanzen in Topf 3 sind kleiner als die in Topf 2. Auch können einzelne Pflanzen größer als die dann deutlich kleineren Konkurrenten im gleichen Topf sein. Besonders auffällig ist der zurückgebliebene Wuchs vieler Ableger in Topf 4 und ein ausgeprägtes Längenwachs-tum weniger großer Pflanzen, die die kleineren überragen. Diese Pflanzen zeigen einen schlankeren Stamm und z. T. größere, aber weniger kräftigere Blätter als die Pflanzen in den Töpfen 1 bis 3.

Auswertung/Erklärung In Topf 1 stehen der Pflanze ohne Konkurrenz der gesamte Platz, die Nährstoffe, das Licht und das Wasser zur Verfügung. (Diese Pflanze wird zur Blüte kommen, alle anderen nach unseren Beobachtungen nicht.) In Topf 2 und 3 teilen sich 3 bzw. 5 Pflanzen die Ressourcen (keine wird blühen). In Topf 4 herrscht aufgrund der dichten Bepflan-zung Platz- und Nährstoffmangel. Außerdem kann man eine besonders ausgeprägte Lichtkonkurrenz erkennen.

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gP3 WiewirktsichdieBepflanzungsdichteaufdasWachstum

vonBrutblatt-Pflanzenaus?

Material pro Gruppe• 4 Kunststoff-Blumentöpfe mit ca. 10 cm Durchmesser • 4 Untersetzer• Blumenerde• Blätter einer Brutblatt-Pflanze (Kalanchoe daigremontianum) mit vielen Ablegern• Gießkanne mit Wasser• Protokollheft

Versuchsdurchführung Dieser Langzeitversuch soll über ein ganzes/halbes Schuljahr dokumentiert werden.

Legt für die Versuchsreihe ein Protokollheft an.

1) Füllt die Blumentöpfe 1, 2, 3 und 4 mit Erde.

2) Bepflanzt die Blumentöpfe wie folgt: Topf 1: Ein einzelner Brutblattableger wird in die Mitte des Topfes in die Erde gesetzt. Topf 2: Drei Brutblattableger werden gleichmäßig verteilt in die Erde gesetzt. Topf 3: Fünf Brutblattableger werden gleichmäßig verteilt in die Erde gesetzt. Topf 4: Die Erdoberfläche von Topf 4 wird lückenlos mit Brutblattablegern bedeckt,

die nur locker in die Erdoberfläche gedrückt werden. 3) Alle Töpfe werden nach dem Einpflanzen der Ableger auf einen Untersetzer gestellt und gegossen.

Fotografiert die fertig bepflanzten Töpfe 1–4 und klebt die Fotos mit Datumsangabe in das Protokollheft. 4) Alle Töpfe werden nebeneinander auf die Fensterbank eines hellen Fensters gestellt und regelmäßig

mit Wasser gegossen. 5) Fertigt alle zwei Wochen ein Foto jedes Topfes mit Datumsangabe an und klebt die Fotos ins Proto-

kollheft. 6) Beschreibt nach Abschluss des Beobachtungszeitraums die Ergebnisse.

Auswertung/PräsentationVersucht, die Ergebnisse zu erklären. Präsentiert eure Arbeit mithilfe einer Bilddokumentation (PowerPoint-Präsentation oder Wandzeitung).

Topf 1 Topf 3Topf 2 Topf 4

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P4 WieunterscheidensichdieKeimlingeverschiedenerPflanzen?

Information Bedecktsamige Pflanzen werden je nach Anzahl der bei ihrer Keimung gebildeten Blätter in zwei systematische Gruppen geteilt: die Einkeimblättrigen (Monokotylen) mit einem Keimblatt und die Zweikeimblättrigen (Dikotylen) mit zwei Keimblättern. Neben der unterschiedlichen Anzahl der Keimblätter zeigen beide Pflanzentypen aber auch Unterschiede in der Wurzelbildung, die schon bei den Keimlingen erkennbar wird. Während Zweikeimblättrige eine Hauptwurzel ausbilden, von der kleine Nebenwurzeln abzweigen (Allorrhizie) bilden Einkeimblättrige typischerweise ein Wurzelsystem, bei dem sich Haupt- und Nebenwurzeln nicht deutlich voneinander unterscheiden (sekundäre Homorrhizie).

Ziel des VersuchsDie Schüler beschreiben den Keimvorgang von Einkeimblättrigen und Zweikeimblättrigen. Unterschiede und Gemeinsamkeiten werden herausgearbeitet.

Didaktisch-methodische Hinweise Die Gliederung einer Pflanze in Spross und Wurzel sowie der Keimvorgang sollten den Schülern bekannt sein, damit sie die Beobachtungen an den verschiedenen Pflanzen richtig einordnen und benennen können. Das Material wird vom Lehrer an fünf aufeinanderfolgenden Tagen vorbereitet, damit den Schülern am sechsten Tag ein Nebeneinander fünf verschiedener Entwicklungsstadien zur Verfügung steht. Dieses Nebeneinander ermöglicht einen präziseren Vergleich als bei einer kontinuierlichen Beobachtung. Es werden sechs Gruppen gebildet, die zunächst jeweils die Entwicklung einer Samensorte bearbeiten und ihre Ergebnisse der Klasse vorstellen. Anschließend werden die Materialien unter den Gruppen so getauscht, dass jede Gruppe in der Doppelstunde die Gelegenheit hat, eine einkeimblättrige und eine zweikeimblättrige Pflanze zu unter-suchen.

VorbereitungMaterial: für die zweikeimblättrigen Pflanzen je 1 Tütchen (ca. 40 g) Kresse-, Radieschen- und Alfalfasamen, für die einkeimblättrigen Pflanzen je 1 Tüte (kleinste Packung) Weizen-, Roggen- und Haferkörner (aus dem Bioladen oder Reformhaus); 5 x 6 Petrischalen mit Abdeckung (Deckel bzw. Frischhaltefolie); 6 Teller; 1 Esslöffel; Wasser. Sie benö-tigen eine Vorbereitungsfläche von 60 x 60 cm. Fünf Tage in Folge wird von jeder Samensorte 1 Esslöffel voll zum Keimen gebracht. Dazu werden die neu ange-setzten Samen eine Nacht mit Wasser bedeckt. Jeden Tag werden die keimenden Samen der vorherigen Tage einmal mit Wasser bedeckt und dieses anschließend wieder abgegossen. Je nach Entwicklungsfortschritt werden die Petrischalen mit dem Deckel oder mit Frischhaltefolie abgedeckt (dies dient einer rascheren Keimung). Am Tag, an dem die Schüler die Keimergebnisse betrachten sollen (6. Tag), wird kein Wasser mehr zugegeben, damit die Wurzelstrukturen gut erkennbar bleiben. Die Keimlingsportionen einer Samensorte werden am Beobachtungstag möglichst kurzfristig vor dem Unterricht auf dem Rand eines Tellers entsprechend ihrer Entwicklung im Kreis nebeneinander angeordnet.

Zu erwartende BeobachtungenAb dem 1. Tag (Kresse/Alfalfa/Radieschen) oder 2. Tag (Getreide) sind die Wurzeln zu erkennen, am 2. Tag (Kresse, Alfalfa) bzw. am 3. Tag (Radieschen, Getreide) werden die Sprosse sichtbar. Während sich bei Kresse, Alfalfa und Radieschen bis zum Beobachtungstag an einem kleinen Stängel zwei Blättchen entfalten, wächst bei den Getreide-keimlingen nur ein aufrecht stehendes Blatt aus dem Samen heraus, das von der Keimblattscheide im unteren Bereich umschlossen ist. Alle Keimlinge bilden zunächst eine Wurzel aus, bevor die Blätter bzw. der Stängel sichtbar werden. Sowohl die ausgebildeten Wurzeln als auch die Blätter unterscheiden sich von Pflanze zu Pflanze.

Auswertung/ErklärungKresse, Alfalfa und Radieschen zählen zu den zweikeimblättrigen, die Getreidearten (Gräser!) hingegen zu den einkeimblättrigen Pflanzen.

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P4 WieunterscheidensichdieKeimlingeverschiedenerPflanzen?

Material pro GruppeJede Gruppe erhält einen Teller mit unterschiedlich alten Keimlingen einer Pflanzenart (Alter der Keimlinge: 1 Tag, 2 Tage, 3 Tage, 4 Tage, 5 Tage).

Versuchsdurchführung Notiert alle Beobachtungen im Heft.

1) Beschreibt die Entwicklung der Samen auf eurem Teller vom 1. bis 5. Tag. Legt dazu die hier abgebil-dete Tabelle 1 schrittweise an. Schreibt erst alle Beobachtungen zum 1. Tag auf, bevor ihr die Tabelle mit dem 2. Tag fortführt. Geht bei den Eintragungen zu den folgenden Tagen in gleicher Weise vor.

Tabelle 1 Beobachtungen zur Keimung von (Name der Pflanze)

Beobachtungen

1. Tag

2. Tag

3. Tag

4. Tag

5. Tag

2) Bereitet einen kurzen Vortrag vor, in dem ihr euren Klassenkameraden die wichtigsten Beobachtun-gen mitteilt. Jedes Gruppenmitglied sollte die gleiche Redezeit haben.

3) Der Lehrer weist nun jeder Gruppe eine Partnergruppe zu. Die zugewiesenen Partnergruppen tau-schen untereinander die Teller aus.

4) Vergleicht die Entwicklung der Samen auf beiden Tellern. Arbeitet die Unterschiede heraus. Legt hierzu in eurem Heft die unten abgebildete Tabelle 2 an (schrittweise wie oben).

Tabelle 2 Unterschiede bei der Keimung von (Name der Pflanze 1) und (Name der Pflanze 2)

(Name der Pflanze 1) (Name der Pflanze 2)

1. Tag

2. Tag

3. Tag

4. Tag

5. Tag

5) Unterstreicht in eurer Tabelle mit einem Farbstift den aus eurer Sicht auffälligsten Unterschied zwi-schen beiden Pflanzen.

Auswertunga) Fasst zusammen, welche Erkenntnisse ihr über die verschiedenen Keimlinge gewonnen habt. b) Nach der Anzahl der Keimblätter werden die Pflanzen in zwei großen Pflanzengruppen zusammen- gefasst. Versucht mithilfe des Biologiebuchs oder des Internets herauszufinden, wie diese Pflanzen- gruppen genannt werden.

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P5 SinddieSameneinerPflanzenartallegleichgroß?

Information Die Samen einer Pflanzenart unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Masse. Die Samenpflanzen haben im Laufe der Evolution Samen entwickelt, die zum einen genügend Nährstoffe enthalten, um dem Nachwuchs einen sicheren Start ins eigenständige Leben zu ermöglichen, die zum anderen aber auch nicht mehr als die notwendigen Nähr-stoffe enthalten, denn diese stehen der samenbildenden Pflanze für ihr eigenes Wachstum nicht mehr zur Verfügung. Kosten und Nutzen sind somit aufeinander abgestimmt. Pflanzenindividuen, die zu kleine Samen bilden, haben keine oder nur wenige Nachkommen, da die Nährstoffe ihrer Samen nur selten für eine erfolgreiche Keimung ausreichen. Solche, die zu große Samen bilden, wachsen erstens selbst vergleichsweise langsam und haben dadurch weniger Blüten und Nachkommen als größere (gleich alte) Pflanzen der gleichen Art; zweitens bilden sie bei gleichem Wachstum in der Regel eine im Verhältnis geringere Zahl (großer) Samen, sodass auch auf diese Weise die Zahl ihrer Nachkommen kleiner ist als bei solchen, die Samen mit einer optimalen Größe bilden.

Ziel des VersuchsDie Schüler untersuchen die Samengröße der weißen Bohne und stellen in Bezug auf die Masse eine bestimmte Spannbreite fest. Sie üben, Daten tabellarisch zu erfassen und in eine grafische Darstellung zu übertragen. Durch den Folgeversuch erfahren die Schüler, dass ein Minimum an Nährstoffen für den heranwachsenden Nachkommen im Samen vorhanden sein muss, eine Nährstoffversorgung des Nachkommen aber nur bis zur Selbständigkeit not-wendig und auch für die Mutterpflanze vorteilhaft ist.

Didaktisch-methodische Hinweise Kenntnisse über den Bau eines (Bohnen-)Samens und die biologische Bedeutung der verschiedenen Samenteile werden bei diesem Versuch vorausgesetzt. Grundsätzlich kann der Versuch auch mit anderen Samen durchgeführt werden; diese sollten jedoch groß und handlich sein. Die elektrische Waage sollte nur eine Stelle hinter dem Komma anzeigen, um eine sinnvolle Streuung der Mess-ergebnisse zu erhalten. Vor dem Einsatz der gewählten Samen im Unterricht sollte sichergestellt werden, dass sich die Massen der zu wiegenden Samen in einer Stelle hinter dem Komma unterscheiden. Bei weißen Bohnen liegt eine Streuung von 0,3 g bis 0,7 g vor. Ausgehend von den Ergebnissen der Auswertung (s. u.) kann dieser Folgeversuch angeschlossen werden: Besonders kleine und große Samen werden zur Keimung gebracht und ihr Wachstum verglichen. Die Reste der Keimblätter werden gewogen, wenn die Pflanzen selbstständig sind.

Zu erwartende Beobachtungen Bei unserem Versuch wiesen 50 Bohnen folgende Werte auf: 1 x 0,7 g; 17 x 0,6 g; 19 x 0,5 g; 12 x 0,4 g; 1 x 0,3 gFolgeversuch: Die Keimlinge großer Samen wachsen im Vergleich zu den Keimlingen aus kleinen Samen schneller und werden größer. Ihre Keimblattreste wiegen mehr als die der kleinen Samen. Von den ganz kleinen Samen kei-men nicht alle erfolgreich aus.

Auswertung/Erklärung Es wird ein Balkendiagramm zur Darstellung gewählt. Die Samen einer Pflanzenart sind nicht alle gleich groß. Bei unserem Beispiel wogen die meisten Bohnen zwischen 0,6 g und 0,4 g, nur jeweils 1 Bohne wog 0,7 g bzw. 0,3 g. Eine Masse von 0,3 g wurde somit nicht unterschritten und eine Masse von 0,7 g nicht überschritten. Ist ein Samen zu klein, kann er der keimenden Pflanze nicht genügend Nährstoffe zur Verfügung stellen und keimt ggf. gar nicht erst aus. Wenn die Bohnen eine bestimmte Größe überschreiten, besitzen sie mehr Nährstoffe, als sie zur Keimung und Entwicklung bis zur Selbstständigkeit benötigen. Sie enthalten also überflüssige Nährstoffe, die die Mutterpflanze besser zu ihrem eigenen Wachstum hätte einsetzen können. Aus diesen Schlussfolgerungen können Folgeversuche entwickelt werden (siehe Didaktisch-methodische Hinweise).

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P5 SinddieSameneinerPflanzenartallegleichgroß?

Material pro Gruppe• Schale mit 50 weißen Bohnen• leere Schale• elektrische Waage, die nur 1 Stelle hinter dem Komma angibt

Versuchsdurchführung Erstellt in eurem Heft zur Erfassung der Messwerte eine Tabelle wie unten dargestellt.

1) Messt das Gewicht von 50 Bohnensamen. Tragt jeden Messwert auf Zehntelgramm genau in die Tabelle ein. Gegebenenfalls müsst ihr entsprechend runden.

Gewicht der Bohne in Gramm

Häufigkeit (durch Striche ausgezählt)

Häufigkeit (als Zahl geschrieben)

2) Stellt die Ergebnisse in einem Balkendiagramm grafisch dar. Beschreibt eure Ergebnisse.

Auswertunga) Versucht eine Erklärung für euer Versuchsergebnis zu finden. b) Überprüft eure Vorstellungen durch einen Versuch.

50 Bohnen Sammelschale für die gewogenen Bohnen

Waage

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P6 WarumistFrostfürLaubbäumegefährlich?

Information Durch das Abwerfen der Blätter im Herbst beugen die Laubbäume den Auswirkungen von direkten Frostschäden an ihren Blättern und der Gefahr des Austrocknens vor. Über die Blätter verdunstet der Baum Wasser. Ist der Boden gefroren, kann er über die Wurzeln kein neues Wasser aus dem Boden mehr ziehen und vertrocknet. Frostschäden an Blättern entstehen dadurch, dass Wasser im gefrorenen Zustand ein größeres Volumen einnimmt als im flüssigen. Die Membranen der Zellen gefrierender Laubblätter zerreißen unter dem sich vergrößernden Zell-inneren, wodurch die Zellen insgesamt zerstört werden. Infolgedessen hat ein gefrorenes und wieder aufgetautes Blatt seine Regulationsmöglichkeit bezüglich seines Wasserhaushaltes verloren: Die Schließzellen der Blätter auf der Blattunterseite, die als Ventile den Wasseraustritt regulieren, sind zerstört. Da die Transportvorgänge in Zellen an funktionsfähige Membranen gebunden sind, verliert der Baum außerdem die Möglichkeit, aus dem zerstörten Blatt energiereiche Stoffe wieder in den Stamm zu befördern. Durch Frost zerstörte Blätter bedeuten für einen Laubbaum deshalb auch einen Verlust an wertvollen Energieträgern. Vor dem Blattabwurf transportiert der Baum alle verwertbaren Stoffe aus den Blättern in den Stamm, bildet eine Sollbruchstelle für das abzuwerfende Blatt und verschließt diese Übergangsstelle mit einer wasserdichten Kork-schicht. Wenn das Blatt abfällt, hat der Baum also die „Wunde“ bereits verschlossen.

Ziel des VersuchsDie Schüler beobachten die Zerstörung des Blattgrüns (Chlorophylls) durch Frost sowie das schnelle Austrocknen des frostgeschädigten Blattes im Vergleich zum nicht geschädigten.

Didaktisch-methodische Hinweise Der Versuch beschränkt sich auf die Zerstörung des Chlorophylls durch Frost. Er kann einerseits als Einstieg in das Thema Laubabwurf im Herbst, anderseits aber auch im Frühjahr im Zusammenhang mit der Gefährdung von Laubbäumen durch Spätfröste eingesetzt werden. Die Schüler sollten für diesen Versuch bereits Kenntnisse über die Fotosynthese besitzen. Die Frostschäden sind besonders gut an Blättern der Kirsche zu beobachten. Ersatzweise können auch die Blätter des Apfelbaumes oder der Rotbuche verwendet werden. Die Blätter der Kirsche (bzw. des Apfelbaumes/der Rotbuche) sind bereits nach 20 Minuten im Gefrierfach (–18 °C) zerstört und verfärben sich, wenn sie wieder aufgetaut sind, durch Oxidation des Chlorophylls in der nächsten hal ben Stunde dunkelbraun. Das Austrocknen des frostgeschädigten Kirschblattes ist nach einem weiteren Tag deutlich erkennbar. Bei Apfelbaum- und Rotbuchenblättern kann dies nur eingeschränkt oder gar nicht beobachtet werden. Der unterschiedliche Wassergehalt des frostgeschädigten und des nicht frostgeschädigten Kirschblattes ist auch nach einigen Tagen erkennbar, sodass diese Beobachtung in einer Folgestunde behandelt werden kann.

Zu erwartende BeobachtungenHolt man nach 20 Minuten das Blatt aus dem Gefrierfach und vergleicht es mit dem nicht gefrorenen Blatt, stellt man fest, dass beide Blätter grün aussehen; das Blatt aus dem Gefrierfach fühlt sich kalt und ein wenig feucht an. Weitere 30 Minuten später ist das Blatt aus dem Tiefkühlfach braun, das andere Blatt ist unverändert. Am nächsten Tag ist das frostgeschädigte Blatt im Vergleich zum anderen Blatt deutlich ausgetrocknet.

Auswertung/ErklärungDie Zellen der Blätter werden durch das Gefrieren zerstört. Luft dringt in das Blatt ein und verändert das Blattgrün (Chlorophyll). Dadurch kann das Blatt die für den Baum lebensnotwendige Fotosynthese nicht mehr betreiben. Außerdem kann das Blatt infolge der Frostschäden den Wasseraustritt nicht mehr regulieren und vertrocknet.

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P6 WarumistFrostfürLaubbäumegefährlich?

Material pro Gruppe• Gefrierschrank (–18 °C) • pro Gruppe 2 grüne Kirschbaumblätter


1) Legt eines der beiden Kirschblätter in das Gefrierfach (–18 °C). 2) Entnehmt nach 20 Minuten das gefrorene Kirschblatt aus dem Gefrierfach.

Legt es neben das zweite, nicht gefrorene Blatt. 3) Vergleicht die beiden Blätter miteinander. 4) Vergleicht die beiden Blätter nach 30 Minuten erneut. 5) Untersucht am folgenden Tag die beiden Blätter noch einmal.

AuswertungWarum ist der Frost für Laubbäume gefährlich? Versucht, eure Ergebnisse zu erklären und die Frage zu beantworten.

Kirschblatt

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P7 WorinunterscheidensichdieBlätterderBuche?

Information Die Buche bildet im äußeren und im inneren Bereich ihrer Baumkrone Blätter mit unterschiedlichem Bau. Die Außenblätter (Sonnenblätter) sind im Verhältnis zu den Innenblättern (Schattenblättern) kleiner, dunkler und fester. Die verschiedenen Blatttypen sind als Anpassungen an die jeweiligen Lichtverhältnisse zu verstehen. Das Palisaden-gewebe, in dem sich die meisten Chloroplasten befinden, dient vor allem der Fotosynthese. Bei den Außenblättern ist das Palisadengewebe doppelschichtig, bei den Innenblättern hingegen einschichtig. Die Zellen des Palisaden-gewebes sind bei den Außenblättern länger als bei den Innenblättern. Außerdem ist das auf das Palisadengewebe folgende Schwammgewebe, welches vor allem für den Gasaustausch bei der Fotosynthese von Bedeutung ist, bei den Außenblättern dicker als bei den Innenblättern. Dadurch wird das Außenblatt etwa doppelt so dick wie das Innenblatt. Die der stärkeren Sonneneinstrahlung ausgesetzten Außenblätter sind somit für eine besonders intensive Fotosynthesetätigkeit ausgestattet. Zwischen den beiden beschriebenen extremen Bautypen gibt es in der Baum-krone einer Buche auch Übergangsformen. Ziel des VersuchsDie Schüler lernen die Eigenschaften der verschiedenen Blatttypen einer Buche durch einfache Beobachtungen und Messungen kennen.

Didaktisch-methodische Hinweise Dieser Versuch eignet sich als Einstieg, um anschließend ein Außen- und Innenblatt im Aufbau zu besprechen und ggf. zu mikroskopieren. Die Versuche machen neugierig und werfen die Frage auf, worin der Unterschied im Bau der beiden Blätter liegt. Die biologische Bedeutung der Unterschiede kann im Anschluss an die Messungen besprochen werden. Sie ist nicht Gegenstand dieses Versuchs. Wenn in der Umgebung der Schule keine Buche vorhanden ist, müssen Zweige mit Blättern in den Unterricht mit-gebracht werden. Achten Sie darauf, dass typische Außen- und Innenblätter verwendet werden. Als Messgerät wird eine Analysenwaage mit zwei Stellen hinter dem Komma benötigt. Über die Massenverhältnisse gleich großer Blattflächen werden die Relationen der Blattdicken zwischen dem Außen- und Innenblatt bestimmt.

Zu erwartende BeobachtungenAlle Gruppen kommen zu ähnlichen Ergebnissen. • Das Innenblatt ist heller und größer als das Außenblatt. • Das Innenblatt fühlt sich weicher/dünner an. • Das Gewicht (die Masse) eines Außenblattes liegt bei etwa 0,4 g bis 0,61 g, das eines Innenblattes schwankt zwischen 0,13 g (sehr kleines Innenblatt) und 0,51 g (sehr großes Innenblatt). • Bei gleicher Blattfläche ist das Außenblatt (fast) doppelt so schwer wie das Innenblatt. Das liegt daran, dass es (fast) doppelt so dick ist wie das Innenblatt.

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P7 WorinunterscheidensichdieBlätterderBuche?

Material pro Schüler• 1 typisches Außenblatt der Buche • 1 typisches Innenblatt der Buche • Waage, die zwei Stellen hinter dem Komma angibt• Folienstift • Schere

Versuchsdurchführung Erstellt in eurem Heft eine Tabelle wie unten

dargestellt. Tragt darin alle eure Beobachtungen und Messwerte ein.

1) Legt die beiden Blätter nebeneinander und vergleicht sie (Größe, Farbe, Dicke, Form, …).

2) Nehmt die Blätter nacheinander zwischen Daumen und Zeigefinger und fühlt vorsichtig.

3) Wiegt beide Blätter. 4) Verkleinert das Innenblatt auf die Größe des

Außenblattes. Legt dazu das Außenblatt wie in der Abbildung

dargestellt auf das Innenblatt. Zeichnet den Umriss des Außenblattes mit einem Folienstift auf das Innenblatt. Schneidet den Rand des Innen- blattes mit der Schere ab. Beide Blätter sind nun gleich groß. Wiegt das verkleinerte Innenblatt erneut.

Merkmale Innenblatt Außenblatt

Auswertunga) Sammelt die Ergebnisse innerhalb der Klasse und vergleicht sie. b) Formuliert eine allgemeine Aussage zum Bau beider Blatttypen.

Stift

Innenblatt

Außenblatt

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P8 WiewirktSalzaufPflanzen?

Information Pflanzen nehmen Wasser über ihre Wurzeln auf, weil ihre Zellen eine höhere Konzentration gelöster Stoffe (z. B. Salze) besitzen als der Boden. Wird die Salzkonzentration im Boden z. B. durch Streusalz erhöht, so wird die Wasseraufnahme erschwert oder unmöglich. Infolge des Streusalzeinsatzes im Winter ist an manchen Bäumen bereits im Frühjahr oder frühen Sommer eine Herbstlaubfärbung zu beobachten. Es handelt sich um vertrocknende Blätter, die deshalb auftreten, weil die Bäume nicht genügend Wasser aufnehmen können. Als umweltschonend wird eine Streusalzmenge von einem Esslöffel pro Quadratmeter Eis angegeben, was unge-fähr 15 g Salz entspricht. Geht man von einer Eisschicht von 0,1 cm Dicke aus, so lösen sich diese 15 g Salz beim Auftauen der Eisschicht in einem Liter Wasser. Dieses Salzwasser sickert in den Boden und erhöht auf seinem Weg ins Grundwasser die Salzkonzentration im Boden.

Ziel der VersucheVersuch A: Die Schüler erkennen, dass eine Salzkonzentration von 15 g Salz in einem Liter Wasser bereits eine Wirkung auf gekeimte Kressesamen zeigt und Pflanzen zum Welken bringt. Versuch B: Die Schüler beobachten, dass Salz Wasser aus einer Gurkenscheibe heraussaugt.

Didaktisch-methodische Hinweise Als Versuchspflanze eignet sich Kresse, die ganzjährig in Lebensmittelläden zu kaufen ist. Um die Vorbereitung des Versuchs für die Schüler zu erleichtern, entfernt man am besten vorab das Pappkistchen, in dem die Kresse üblicher weise verkauft wird, und gibt nur die bewachsene Plastikschale als Ausgangsmaterial aus. Selbstverständlich ist es möglich, Samen anderer Pflanzen zur Keimung zu bringen und damit die Wirkung der angegebenen Salzmenge zu untersuchen. Ebenfalls kann man zum Vergleich der Wirkung Salzwasser unterschied-licher Konzentrationen herstellen. Die Versuchsvorbereitungen sind dann entsprechend zu erweitern. Den Schülern fehlen in der Mittelstufe gewöhnlich die notwendigen Grundlagen, um zu verstehen, weshalb in Versuch 1 die Pflanzen in Salzwasser welken. Weder der Mechanismus des Wassertransportes (Diffusion/Osmose) noch der zelluläre Bau des Wasserleitungssystems in Pflanzen ist bekannt. Versuch 2 gibt den Schülern die Mög-lichkeit, im Rahmen der dort gewonnenen Erkenntnisse eine Erklärung zu ihren Beobachtungen zu formulieren. „Das Salz saugt das Wasser aus der Pflanze“ ist vor diesem Hintergrund eine akzeptable Deutung.

Zu erwartende BeobachtungenVersuch A: Die Kresse, die mit Leitungswasser gegossen wurde, sieht aus wie am Vortag. Die Kresse, die mit Salz-wasser gegossen wurde, ist verwelkt. Die Pflanzenstängel hängen schlaff herunter. Versuch B: Die Gurkenscheibe ohne Salz sieht unverändert aus. Die Gurkenscheibe mit Salz hat viel Wasser an das Salz abgegeben, das Salz ist sehr feucht.

Auswertung/ErklärungDas Salzwasser saugt das Wasser aus den Kressepflanzen/den Wurzeln der Kressepflanzen heraus – so, wie es auch das Salz bei der Gurkenscheibe macht. Dadurch wird die Kresse schlaff und welkt.

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Material pro Schüler Versuch A • Plastikschale mit Kresse• Schere• 2 tiefe Teller• 2 1-Liter-Gefäße• 1 Esslöffel• Waage• Wägeschale• 1 Päckchen Streusalz (ersatzweise Kochsalz) • wasserfester Folienstift


Versuch A 1) Teilt die Plastikschale mit Kresse vorsichtig mit der

Schere in 2 Teile. Drückt das Bodenmaterial, das sich an der Schnittstelle löst, wieder vorsichtig fest.

2) Stellt die 2 Teile der Plastikschale jeweils auf einen tiefen Teller.

3) Messt in den beiden 1-Liter-Gefäßen je 1 Liter Wasser ab. Beschriftet das eine Gefäß mit „Leitungswasser“ und das andere mit „Salzwasser“.

4) Wiegt 15 g Salz in einer Wägeschale ab und gebt es in das mit „Salzwasser“ beschriftete Gefäß. Rührt mit dem Esslöffel um, bis sich das Salz vollständig gelöst hat.

5) Gießt die Kresse des einen Tellers gleichmäßig und behutsam mit Leitungswasser und die des anderen Tellers mit Salzwasser. Das Gießwasser sollte zum Schluss etwa 0,5 cm hoch im Teller stehen. Beschriftet die Teller mit „Leitungswasser“ und „Salzwasser“.

6) Stellt die Teller an einen Ort, an dem sie ungestört bis zum nächsten Tag bleiben können.

Führt am nächsten Tag Versuch B durch.

Versuch B 1) Schneidet 2 je ca. 1 cm dicke Gurkenscheiben ab. 2) Streut auf den ersten Teller in die Mitte 1 Teelöffel

Salz. Legt die Gurkenscheibe auf das Salz und bestreut sie von oben wieder mit 1 Teelöffel Salz.

3) Legt die zweite Gurkenscheibe auf den zweiten Teller, ohne sie mit Salz zu bestreuen.

4) Untersucht eure Kressepflanzen von Versuch A. Beschreibt das Aussehen der Pflanzen im „Leitungswasser“- und im „Salzwasser“-Teller.

5) Untersucht und beschreibt nun die Gurkenscheiben von Versuch B.

AuswertungWie wirkt das Salz auf die Pflanzen? Stellt einen Zusammenhang zwischen euren Beobachtungen in Versuch A und Versuch B her.

P8 WiewirktSalzaufPflanzen?

Versuch B • Salatgurke• Brettchen• Messer• 2 Teller• 1 Päckchen Streusalz (ersatzweise Kochsalz)• 1 Teelöffel

1 Liter Leitungswasser

1 Liter Wasser + 15 g Kochsalz

Kresse

Kresse

KochsalzGurkenscheibe

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P9 WievielAlkoholistschädlich?

Information Spezielle Kenntnisse zur Wirkung von Alkohol auf Pflanzenzellen sind bisher nicht bekannt, es ist aber anzunehmen, dass sowohl die denaturierende Wirkung hoher Ethanolkonzentrationen als auch die Blockade bestimmter Rezep-toren oder Enzyme, entsprechend der Wirkung bei tierischen Organismen, zu den zu beobachtenden Ergebnissen führt.

Ziel des VersuchsDie Schüler erkennen, dass Alkohol auch in geringen Mengen Lebensvorgänge erkennbar beeinflusst.

Didaktisch-methodische Hinweise Ab 16 Jahren dürfen Bier, Wein und Sekt getrunken werden, ab 18 Jahren auch alle anderen alkoholischen Ge-tränke mit deutlich höherem Alkoholgehalt. Den Schülern wird immer wieder erklärt, dass Alkohol gefährlich ist, weil er die körperliche Leistungsfähigkeit herabsetzt und bei langfristigem, dauerhaftem Genuss bleibende Schäden erzeugt. Es ist jedoch schwierig zu vermitteln, in welchen Mengen Alkohol tatsächlich noch wirksam ist und was denn eigentlich „Schäden“ sind. Da es nicht zu vertreten ist, mit Tieren zu experimentieren, um die Wirkung von Alkohol zu untersuchen, soll hier ein Pflanzenversuch der Veranschaulichung dienen. Eine deutliche Auswirkung von 40 %igem und 4 %igem Alkohol auf die Entwicklung der Pflanzen entspricht den Erwartungen der Schüler, nicht aber, dass auch noch bei einem Alkoholgehalt von 0,004 % ein (wenn auch nur geringer) Einfluss nachweisbar ist. Neben der Durchführung der eigentlichen Versuchsreihe lernen die Schüler, durch Verdünnen einer 40 %igen Ausgangslösung eine Konzentrationsreihe zu erstellen – sofern der Lehrer diese Lösungen aus Zeitgründen nicht vorher selbst herstellt. Die hergestellten Lösungen liefern eine ausreichende Menge für 4 Gruppen und jeweils 6 Petrischalen. Zur besseren Handhabung wird ein Teil dieser Lösungen in beschrifteten Bechergläsern für den Versuch bereitgestellt. Der Versuch ergibt bereits nach 2–3 Tagen sinnvolle Ergebnisse (Kresse: 2 Tage; Rettich, Alfalfa, Bockshornklee: 3 Tage). Zu diesem Zeitpunkt kann hauptsächlich das Voranschreiten der Keimung betrachtet werden. Bei einer Beobachtungszeit über 4 Tage (Kresse) bzw. 5–6 Tage (Alfalfa, Rettich) und 6–8 Tage (Bockshornklee) können auch die Wuchshöhe und die Laubfärbung beobachtet und ausgewertet werden. Bitte stellen Sie sicher, dass während des Unterrichts die zu Untersuchungszwecken bereitgestellten Alkoholika nicht von den Schülern getrunken werden können. Alternativ kann auch vergälltes Ethanol verwendet werden.

Zu erwartende BeobachtungenDie Ergebnisse können je nach verwendeter Pflanzensamensorte und Versuchsdauer etwas variieren. Die Pflanzen-samen, die mit 40 %iger und 4 %iger alkoholischer Lösung gegossen werden, quellen zwar, entwickeln sich aber in der Regel nicht oder nur sehr verzögert weiter. Sie können z. T. Ansätze von Wurzeln entwickeln. Die Pflanzen, die mit 0,4 %iger und 0,04 %iger alkoholischer Lösung keimen, entwickeln Wurzeln und Laub, das allerdings gelb bzw. blassgrün bleibt. Hier sind zwischen den verwendeten Pflanzensamen durchaus Unterschiede erkennbar. Ab einer Konzentration von 0,004 %iger alkoholischer Lösung entwickeln sich die Pflanzen fast ohne Unterschied zu denen, die in Leitungswasser aufwachsen. Sie sind nur geringfügig kleiner und heller im Laub als diese. Insgesamt wird deutlich: Je höher der Alkoholanteil ist, desto heller ist das Laub und desto kleinwüchsiger die Pflanze.

Auswertung/Erklärung Auch geringe Mengen Alkohol (0,4 %, 0,04 % und sogar 0,004 %) verlangsamen die Keimung bzw. das Wachstum. Je höher der Alkoholanteil, umso stärker die Wirkung.

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Vorbereitung der alkoholischen Lösungen

Material • 1 Flasche (½ Liter) 40 %iger farbloser „Schnaps“ (z. B. Wodka, Grappa)• kleiner Messzylinder (100 ml)• großer Messzylinder (250 ml)• Becherglas (250 ml) • 6 verschließbare Erlenmeyerkolben• wasserfester Folienstift

Durchführung 1) Beschriftet die 6 bereitgestellten Erlenmeyerkolben wie folgt: (1) 40 % Alkohol (2) 4 % Alkohol (3) 0,4 % Alkohol (4) 0,04 % Alkohol (5) 0,004 % Alkohol (6) Leitungswasser

2) Messt 200 ml „Schnaps“ mit dem Messzylinder ab und gießt ihn in das Gefäß mit der Aufschrift „40 % Alkohol“.

3) Messt 20 ml „Schnaps“ mit dem kleinen Messzylinder ab und gießt diese Menge in den großen Messzylinder. Füllt ihn mit Wasser bis zu einer Füllhöhe von 200 ml auf.

4) Gießt die Flüssigkeit in das Gefäß mit der Aufschrift „4 % Alkohol“. 5) Messt 20 ml Flüssigkeit aus dem Gefäß mit der Aufschrift „4 % Alkohol“ im kleinen Messzylinder ab

und gießt diese Menge in den großen Messzylinder. Füllt ihn mit Wasser bis zu einer Füllhöhe von 200 ml auf.

6) Gießt die Flüssigkeit in das Gefäß mit der Aufschrift „0,4 % Alkohol“. 7) Messt 20 ml Flüssigkeit aus dem Gefäß mit der Aufschrift „0,4 % Alkohol“ im kleinen Messzylinder

ab und gießt diese Menge in den großen Messzylinder. Füllt ihn mit Wasser bis zu einer Füllhöhe von 200 ml auf.

8) Gießt die Flüssigkeit in das Gefäß mit der Aufschrift „0,04 % Alkohol“. 9) Messt 20 ml Flüssigkeit aus dem Gefäß mit der Aufschrift „0,04 % Alkohol“ im kleinen Messzylinder

ab und gießt diese Menge in den großen Messzylinder. Füllt ihn mit Wasser bis zu einer Füllhöhe von 200 ml auf.

10) Gießt die Flüssigkeit in das Gefäß mit der Aufschrift „0,004 % Alkohol“. 11) Füllt das Becherglas mit 200 ml Wasser und gießt es in den letzten Erlenmeyerkolben mit der Auf-

schrift „Leitungswasser“. 12) Verschließt alle Gefäße.

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Material • alkoholische Lösungen verschiedener Konzentrationen (0,004 %, 0,04 %, 0,4 %, 4 %, 40 %)• 6 Bechergläser (beschriftet mit der %-Angabe der alkoholischen Lösungen), die einen Teil der

Vorratslösungen enthalten• Frischhaltefolie

außerdem pro Gruppe• 1 Sorte Pflanzensamen

einer Sprossenmischung, z. B.: Kresse, Alfalfa, Bockshornklee, Rettich oder Radieschen

• 6 x 2 Wattepads• 6 Petrischalen • 1 Teelöffel• 1 Esslöffel• wasserfester Folienstift


1) Beschriftet die Petrischalen am Rand mit eurer Gruppennummer und mit folgenden Angaben: 40 %, 4 %, 0,4 %, 0,04 %, 0,004 %, Leitungswasser.

2) Legt in jede Petrischale zwei Wattepads übereinander. 3) Füllt jeweils einen gestrichenen Teelöffel voll Pflanzensamen auf die Wattepads. Verteilt die Samen

gleichmäßig auf dem oberen Wattepad. 4) Gießt jeweils 2 Esslöffel der unterschiedlichen alkoholischen Flüssigkeiten und das Wasser neben

(nicht auf!) die Wattepads in die Petrischalen. (Gießt man die Flüssigkeiten auf die Pads und damit über die Pflanzensamen, rutschen die Pflanzensamen von den Pads!) Achtet darauf, dass die verwendeten Flüssigkeiten mit den Beschriftungen am Rand übereinstimmen.

5) Stellt eure Petrischalen vorsichtig an einen Ort, an dem sie für die vom Lehrer vorgegebene Versuchs-dauer ohne Störung bleiben können. Wenn alle Gruppen die Petrischalen in einer Reihe anordnen und sie nach dem steigenden Alkoholgehalt sortieren, könnt ihr später die Versuchsergebnisse am besten vergleichen.

6) Bittet euren Lehrer zum Schluss, über alle Schalen Frischhaltefolie zu legen (einzeln oder 1–2 große Stücke).

7) Kontrolliert während der Beobachtungszeit einmal täglich, ob die keimenden Pflanzen genügend Flüssigkeit zum Wachsen haben, und gießt bei Bedarf jeweils 1 Esslöffel Flüssigkeit neben die Watte-pads in den Petrischalen. Achtet darauf, dass die %-Angaben der Gießflüssigkeit mit den Angaben auf dem Rand der Petrischalen übereinstimmen.

8) Beschreibt nach Ablauf der Versuchsdauer, wie sich die Pflanzensamen in den verschiedenen Lösungen entwickelt haben.

Auswertunga) Vergleicht eure Beobachtungen mit denen der anderen Gruppen. b) Zieht aus euren Beobachtungen Rückschlüsse auf die Wirkung von Alkohol auf die Pflanzen.

Leitungswasser 0,004 % 0,04 % 0,4 % 4 % 40 %

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Information Laut Hinweis auf der Gelatinepackung gelingt die Gelatinespeise nicht, wenn die Gelatine zusammen mit bestimm-ten frischen Früchten wie z. B. Ananas, Kiwi, Feige, Mango oder Papaya angerührt wird. Diese Früchte enthalten Enzyme, die Gelatine auflösen. Gelatine ist ein Protein. Die proteinspaltenden Enzyme der genannten Früchte sind folglich als Proteasen zu be-zeichnen. Die Namen dieser Proteasen unterscheiden sich von Pflanze zu Pflanze, ihre Wirkung ist aber immer die gleiche: Sie zerlegen die langkettigen Proteine in kurze Stücke. Im Gegensatz zu den langkettigen Proteinen, die sich während des Quellvorgangs über die angelagerten Wassermoleküle miteinander vernetzen und die formstabile Speise bilden, entstehen beim Quellvorgang der kurzen Proteinstücke kugelige Gebilde; diese können sich nach Abschluss des Quellvorgangs beweglich gegeneinander verschieben, sodass die Gelatinespeise nicht fest wird.

Ziel des VersuchsDie Schüler beobachten die Auswirkung der Zerlegung von Proteinen (Gelatine) durch Enzyme.

Didaktisch-methodische Hinweise Enzymatische Abbauvorgänge sind in Organismen nicht oder nur schlecht beobachtbar. Im Zusammenhang mit einer Süßspeisenherstellung kann diese Thematik lebensnah behandelt werden. Die Temperaturempfindlichkeit, Wirkungs- und Substratspezifität von Enzymen kann durch die Verwendung von Gelatine bzw. eines kaltgeschlagenen Puddings auf Stärkebasis anschaulich demonstriert werden. In den Versuchen werden Früchte verwendet, die jederzeit problemlos zu beschaffen sind: Ananas und Kiwi. Damit die Arbeitsanweisungen eindeutig sind und es zu keiner Verwechslung der Zutaten kommt, werden die bei-den Versuchsreihen – eine mit Gelatine, die andere mit Puddingcreme – von verschiedenen Gruppen durchgeführt. Findet die Auswertung nicht am folgenden Tag statt, sollten die Gefäße abgedeckt in den Kühlschrank gestellt wer-den.

Zu erwartende BeobachtungenVersuch A: Mit frischer Ananas und frischer Kiwi bleibt die Gelatine flüssig, mit Ananas aus der Dose und ohne Fruchtzusätze wird sie fest. Versuch B: Der Pudding bleibt mit und ohne Fruchtzusätze fest.

Auswertung/ErklärungDie Enzyme der Früchte bauen nur die Gelatine und nicht die Stärke ab (Substratspezifität/Wirkungsspezifität). Enzy-me sind temperaturempfindlich. Wenn sie zu stark erhitzt werden (wie beim Herstellungsverfahren der Ananas in der Dose) werden sie wirkungslos.

P10 Pudding mit Früchten –warumklapptdasnichtimmer?

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Versuch A

Material pro Gruppe


1) Beschriftet die 4 Schälchen mit: (A1) Gelatine (ohne Zusätze) (A2) Gelatine + frische Ananas (A3) Gelatine + Ananas aus der Dose (A4) Gelatine + Kiwi

2) Rührt in der Kunststoffschüssel mit dem Rührgerät die halbe Packung Gelatine mit 250 ml Wasser an. Verteilt die Flüssigkeit anschließend gleichmäßig auf die 4 beschrifteten Schälchen.

Wichtig! Jetzt müsst ihr sehr sauber arbeiten: Zwischen den verschiedenen Obstsorten darf kein „Materialaustausch“ stattfinden!

3) Legt den frischen Ananasring auf ein Brettchen und schneidet mit dem ersten Messer 4 Stücke da-von ab. Tupft den austretenden Saft mit etwas Haushaltsrolle ab. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Gelatine + frische Ananas“.

4) Öffnet die Dose mit den Ananasstückchen und entnehmt daraus mit dem Löffel 4 Stücke. Legt die Ananasstücke zum Abtropfen auf ein Stück Haushaltsrollenpapier und tupft sie trocken. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Gelatine + Ananas aus der Dose“.

5) Benutzt nun ein frisches Brettchen und ein frisches Messer. Schält die Kiwi und schneidet 4 Stücke davon ab. Tupft auch hier den austretenden Saft mit etwas Haushaltsrollenpapier ab. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Gelatine + Kiwi“.

6) Nehmt für jede Obstsorte einen eigenen, sauberen Löffel und rührt den Inhalt der Schälchen um. 7) Stellt die Schälchen bis zum nächsten Tag an einen ungestörten Ort. 8) Untersucht am nächsten Tag den Inhalt der Schälchen und beschreibt eure Beobachtungen.

Auswertunga) Vergleicht die Ergebnisse eures Versuchs mit dem der anderen Gruppe. b) Stellt die Rückschlüsse zusammen, die ihr aus beiden Versuchen zieht.

• 4 Schälchen• 1 Messbecher• 1 Kunststoffschüssel• Rührgerät• Folienstift • Dosenöffner

• 4 Teelöffel• 2 Brettchen• 2 Messer• Haushaltsrolle • 250 ml Wasser

• ½ Päckchen „Gelatine fix“ (ohne Erwärmen)

• 1 frischer Ananasring• 1 Dose Ananasstückchen• 1 Kiwi

Gelatine GelatineGelatineGelatine

frische Ananas

Ananas aus der Dose

Kiwi

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Versuch B

Material pro Gruppe


1) Beschriftet die 4 Schälchen mit: (B1) Creme (ohne Zusätze) (B2) Creme + frische Ananas (B3) Creme + Ananas aus der Dose (B4) Creme + Kiwi

2) Rührt in der Kunststoffschüssel mit dem Rührgerät die beiden Päckchen Puddingcreme mit 150 ml Wasser an. Verteilt die Creme anschließend gleichmäßig auf die 4 beschrifteten Schälchen.

Wichtig! Jetzt müsst ihr sehr sauber arbeiten: Zwischen den verschiedenen Obstsorten darf kein „Materialaustausch“ stattfinden!

3) Legt den frischen Ananasring auf ein Brettchen und schneidet mit dem ersten Messer 4 Stücke

davon ab. Tupft den austretenden Saft mit etwas Haushaltsrollenpapier ab. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Creme + frische Ananas“.

4) Öffnet die Dose mit den Ananasstückchen und entnehmt daraus mit dem Löffel 4 Stücke. Legt die Ananasstücke zum Abtropfen auf ein Stück Haushaltsrollenpapier und tupft sie trocken. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Creme + Ananas aus der Dose“.

5) Benutzt nun ein frisches Brettchen und ein frisches Messer. Schält die Kiwi und schneidet 4 Stücke von ihr ab. Tupft auch hier den austretenden Saft mit etwas Haushaltsrollenpapier ab. Legt die 4 Stücke in das Schälchen mit der Aufschrift „Creme + Kiwi“.

6) Nehmt für jede Obstsorte einen eigenen, sauberen Löffel und rührt den Inhalt der Schälchen um. 7) Stellt die Schälchen bis zum nächsten Tag an einen ungestörten Ort. 8) Untersucht am nächsten Tag den Inhalt der Schälchen und beschreibt eure Beobachtungen.

Auswertunga) Vergleicht die Ergebnisse eures Versuchs mit dem der anderen Gruppe. b) Stellt die Rückschlüsse zusammen, die ihr aus beiden Versuchen zieht.

• 4 Schälchen• 1 Messbecher• 1 Kunststoffschüssel• Rührgerät• Folienstift • Dosenöffner

• 1 Esslöffel• 4 Teelöffel• 2 Brettchen• 2 Messer• Haushaltsrolle • 150 ml Wasser

• 2 Päckchen „Backfeste Puddingcreme Vanille- Geschmack ohne Kochen“

• 1 frischer Ananasring• 1 Dose Ananasstückchen• 1 Kiwi

Creme CremeCreme Creme

frische Ananas

Ananas aus der Dose

Kiwi

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Versuch Zeitlicher Ablauf des Versuchsbenötigte

Unterrichts-stunden

P1 Ist die Keimung von Kresse-samen abhängig von der verfügbaren Wassermenge?

• Ansetzen des Versuchs ca. 30 min • Beobachtung täglich jeweils ca. 10 min • Auswertung nach einer Woche

1 E

1 E

P2 Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie mit anderen Pflanzen um Wasser und Licht konkurriert?

• Ansetzen des Versuchs ca. 30 min • Beobachtung täglich jeweils ca. 10 min• Auswertung nach 3 Wochen

1 E

1 E

P3 Wie wirkt sich die Bepflanzungs-dichte auf das Wachstum von Brutblatt-Pflanzen aus?

• Ansetzen des Versuchs ca. 30 min• Kontinuierliche Dokumentation alle 2 Wochen, jeweils ca. 15 min• Präsentation der Ergebnisse

1 E

1 E

P4 Wie unterscheiden sich die Keimlinge verschiedener Pflanzen?

• Vorbereitung des Pflanzenmaterials durch den Lehrer ab 5 Tage vor der Untersuchung; jeden Tag ca. 15 min • Untersuchung und Auswertung ca. 80 min 1 D

P5 Sind die Samen einer Pflanzenart alle gleich groß?

• Versuchsdurchführung und -auswertung ca. 40 min 1 E

P6 Warum ist Frost für Laubbäume gefährlich?

• Versuchsdurchführung ca. 50 min, anschließend 1. Auswertung • 2. Auswertung nach 1–2 Tagen, ca. 10 min

1 D

P7 Worin unterscheiden sich die Blätter der Buche?

• Versuchsdurchführung und -auswertung ca. 45 min 1 D

P8 Wie wirkt Salz auf Pflanzen? • Ansetzen des Versuchs A ca. 20 min • Am Folgetag: Durchführung des Versuchs B und Auswertung (A und B)

1 E 1 E

P9 Wie viel Alkohol ist schädlich? • Vorbereitung der alkoholischen Lösungen ca. 45 min • Ansetzen des Versuchs ca. 45 min• Auswertung nach mind. 2–3 (besser 5–7) Tagen

1 E 1 E1 E

P10 Pudding mit Früchten – warum klappt das nicht immer?

• Ansetzen des Versuchs ca. 45 min• Auswertung (möglichst) am Folgetag

1 E1 E

1E = 1 Einzelstunde; 1D = 1 Doppelstunde

Zeitaufwand für die Versuche

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Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen

Gundula Kronen unterrichtet seit mehr als 20 Jahren Chemie und Biologie an Gesamtschulen und Gymnasien in Nordrhein-Westfalen. Anschauliche Unterrichtsmaterialien sind ihr wichtig – häufig erstellt sie diese auch selbst. Sie ist verheiratet und hat eine erwachsene Tochter; in ihrer Freizeit spielt Musik eine große Rolle.

Bildnachweise: Cover: © Roman Sakhno – Fotolia.com

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10110 Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen ... · 3) Gießt 2 Esslöffel Wasser neben die Wattepads in die Petrischalen. Deckt die Petrischalen mit Frisch- Deckt die Petrischalen