6GPflanzen
GRUNDSCHULE
6GPflanzen Pflanzen – Grundlage für das Leben von Mensch und Tier
Versuche: vgl auch Abschnitt Ernährung
Menschen nutzen Pflanzen
Ohne Pflanzen keine Ernährung Sachlicher Hintergrund: Die Bedeutung von Pflanzen für den Menschen kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Kenntnisse über Bäume und Sträucher sowie über einige Nutzpflanzen sind wohl vorhanden. Ddidaktische Bedeutung: Eine vertiefte Kenntnis der wichtigsten Nutzpflanzen und deren Lebensbedingungen wäre wünschenswert. Dies wäre ein direkter Beitrag zum Umweltschutz und den Lebensbedingungen des Menschen auf der Erde. Dies kann man durch eine Ausstellung, z. B. von Gemüsepflanzen oder Früchten zum Erntedankfest oder zu anderen Gelegenheiten erreichen, indem man die Pflanze und daneben ihre Verwendung in Form von Salaten oder Nachtischen ausstellt. Brotgetreide: Die Pflanzenarten, aus denen Mehl gewonnen wird. Das Mehl wird meist zum Brotbacken verwendet. vgl Biotechnik Brotbacken Neue Forschungen zu Getreide: https://biooekonomie.de/akteure/interviews/mehrjaehrige-getreidepflanzen-sind-eine-ressourcenschonende-alternative | ||
Bespiel
Gemüse Obst
Getreide
Pflanzen sind auch Lebewesen
Nachweis von "lebendig sein": Sachliche und didaktische Vorüberlegungen: In der dritten oder vierten Klasse sind die Vorstellungen darüber, was lebt und nicht lebendig ist, noch fließend. So bleibt der Teddybär noch lange "lebendig", eine Pflanze noch eher als tot bezeichnet, ein Blitz ist "lebendig", ein Fluss ebenfalls. Die Biologen können immer noch nicht sagen, was das Leben ist. Sie können aber sehr genau die Merkmale des Lebendigen bzw. der Lebewesen nennen: Fortpflanzung: Lebewesen vermehren sich. Pflanzen geben Kohlenstoffdioxid ab. Sie haben Stoffwechsel. Wachstum: Lebewesen können wachsen und sich dabei verändern.. Einführung: Hier soll ein Versuch geschildert werden, der sich mit dem "Stoffwechsel" als Kennzeichen des Lebens befasst. Nur Lebewesen zeigen einen solchen Stoffwechsel. Er kann damit als Nachweis für "Lebendig sein" aufgefasst werden. Am einfachsten lässt sich der Stoffwechsel als Gasaustausch nachweisen. Ein empfindlicher Nachweis für diesen „Stoffwechsel“ gelingt mit Bromthymolblau- Lösung. Dies ist ein Farbstoff, der bei Wechsel des pH-Werts seine Farbe verändert. Bromthymol in Wasser bei pH 6,5 BLAU Bromthymol in Wasser bei pH 5,5 farblos bis GRÜN Wenn das Objekt lebt, wird die Farbe verschwinden, weil Kohlenstoffdioxid vom Objekt abgegeben wird und das Gas den pH Wert und damit auch die Farbe des Farbstoffs sich ändert.  Eigentlich wird eine pH-Wert Änderung von Bromthymolblau in Wasser angezeigt. Im Rahmen dieses Versuchs kann man die Farbänderung aber als Nachweis für das Entstehen der schwachen Kohlenstoffsäure H2CO3 werten, die durch Eindringen von CO2 in Wasser entsteht. Man kann die Reaktion durch Einblasen von Ausatemluft einer Schülerin, eines Schülers den Farbumschlag testen. Man gibt wenige Tropfen Bromthymolbau in Wasser, setzt sehr stark verdünnte NaOH oder sehr wenig HCl zu, damit ein blauer Farbton erreicht wird. Es soll eine klare, blaue stabile Lösung im kleinen Becher vorliegen. Dabei ist eine große Oberfläche von Vorteil. Als Testobjekte für rasche Ergebnisse sind geeignet: Banane, Apfel, Brot, Käfer (Abdecken der Schale mit Gaze), Schnecken, Blätter im Dunkeln gehalten, Atemluft von Menschen. Für den Testbehälter ist ein aus Styropor zugeschnittener Deckel ausreichend. Man kann auch eine flache Kunststoffdose für Nahrungsmittel verwenden. Das vom Testmaterial her in die Lösung hinein diffundierende Kohlenstoffdioxid sollte die Lösung spätestens innerhalb von 30 Minuten entfärben. Die Lösung kann man überprüfen, indem man Ausatemluft eines Schülers in den Behälter (nicht in die Lösung) einbläst. (nach einer Vorlage von Monika Reusch u. Volker Schneider) | ||
Versuch 1
Beweise, ob ein Gegenstand lebt oder nicht!!
Was man untersuchen kann: Holz, Papier, Wasser in einer Schale, Banane, Apfel, Rosinen, Gemüse, Haferflocken, eine kleine Pflanze, Erde in einer Schale, eine Blüte, einige Blätter im Dunkeln, einen Käfer in einem kleinen Käfig, einen Regenwurm, Mehlwürmer aus der Zoohandlung in einer Schale, einen Büschel Haare, Speiseöl, Wurst, Fleisch,
Was Du brauchst:1. Bromthymolblau- Lösung2. Eine kleine Schale für die Bromthymolblau- Lösung mit großer Oberfläche.3. Eine verschließbare flache Plastikschachtel (Haushaltswarengeschäft) in die die Dinge, die untersucht werden sollen, hineinpassen mit möglichst vielen Löchern an der Seite und im Deckel, aber so klein, dass Lebewesen nicht entweichen können.
Untersuchung:
Versuchsaufbau zum Nachweis, dass Substanzen oder Stoffe „leben“.
1) Teste zuerst dich selbst:
Blase mit einem Strohhalm die Ausatemluft in den
Testbehälter und beobachte die
Bromthymolblau Lösung: Sie muss sich nach einiger Zeit
nach Grün verfärben.
2) Teste einen ausgewählten Gegenstand: Lege ihn in den
Behälter, wechsle die Farblösung aus, verschließe gut und warte ab.
Ergebnis: Wenn sich die Farbe nach grün verändert, kannst man
sicher sein: Der untersuchte Gegenstand ist lebendig oder er enthält Lebewesen,
die man nicht sieht!
3) Ergänze und berichtige die schon angelegte Tabelle!
Keimung und Wachstum
Keimung
Pflanzen keimen und wachsen Didaktische und sachliche Hinweise: An den Formveränderungen vom Samen zum Keimling kann man ebenfalls ablesen, ob ein "Ding" lebt oder nicht. Wachsen können auch Flüsse, der Steine aus der Erde (aus Sicht der Kinder). Aber Wachsen und sich entwickeln können nur Lebewesen. Der Ablauf der Keimung ist im Wesentlichen genetisch festgelegt. Die Pflanzensamen keimen aber nur bei bestimmten äußeren Bedingungen. Diese Bedingungen lassen sich experimentell vergleichsweise leicht erfassen. Beispiel Kressesamen  Beispielhaft werden die Bedingungen bei zwei Pflanzenarten (Kresse und Bohne) durch Ausschlussexperimente erfasst. Bei solchen Experimenten wird eine Bedingung (nur eine) verändert und die Reaktion des lebenden Systems beobachtet (Keimung oder nicht). Solche Experimente nennt man Ausschlussexperimente. Dieser Versuch eignet sich in besonderer Weise, um sozusagen unter »künstlicher Beeinflussung« die Verhaltensweisen an Lebewesen zu erforschen. Es kommt also wesentlich darauf an, die Schülerinnen und Schüler selbst die möglichen Einflüsse benennen zu lassen und herauszufinden, wie man dies auch überprüfen kann. Gegenwartsbedeutung: Den Schülerinnen und Schülern ist bekannt, dass im Frühjahr die Pflanzen austreiben, Blätter bekommen, die Gräser und Nutzpflanzen wachsen. Dass dies nicht »automatisch« geschieht, kann im Versuch gezeigt werden. Erstmals werden damit äußere Bedingungen erfasst und eine erste Einführung in abiotische Faktoren (wie Klima oder Bodenverhältnisse) gegeben. Zukunftsbedeutung: Abiotische Faktoren wie Wasserangebot, Wärme, Windverhältnisse, Einstrahlung von UV, Menge des Sonnenlichts und andere spielen in der Nahrungsmittelproduktion eine entscheidende Rolle. Weite, wichtige Teile der Nutzpflanzenforschung richten sich auf die Züchtung von Sorten, die auch unter besonderen Bedingungen gute Ernten bringen (Agrarwissenschaften). Die Ökologie befasst sich als Wissenschaft insgesamt mit den Lebensbedingungen aller Arten auf der Erde. Daher hat der Versuch exemplarische Bedeutung auch im Hinblick auf ein ökologisches Verständnis. Tipp: Es empfiehlt sich, den Versuch in Gruppen mit jeweils anderen Samen durchzuführen. Geeignete Samen sich: Erbsen, Bohnen, Kresse, Mais. Das Wachstumsverhalten muss täglich überprüft werden, mit frischem Wasser muss sorgsam nachgefüllt werden. Dabei dürfen die Samen nicht »untertauchen«, es reicht, wenn das Substrat (Küchenkrepp oder Sägespäne) gut feucht gehalten wird. Die Versuchsanordnung ließe sich auch auf die Erfassung äußerer Bedingungen wie Feuchtigkeitsvorliebe und Temperaturvorliebe z. B. bei Insektenlarven ( z. B. Mehlwürmer) übertragen. Doch wird hier darauf verzichtet. | ||
Versuch 2
Untersuche: Wann können Samen keimen?
Was brauchst du?
Samen von Kresse, Bohnen, Kleine Teller (Plastik), Größere Teller zum Überdecken (Plastik), Küchenkrepp
Was kannst du tun?
1. Bereite 5 kleine Teller vor, indem du den Boden mit Küchenkrepp auslegst.2. Verteile möglichst gleichmäßig den Samen, den du ausgewählt hast, auf dem Papier.3. Decke die Samen mit feuchtem Krepppapier sorgfältig ab. Benutze dabei wenig Wasser!4. Dann verändere die Bedingungen, bei denen die Samen vielleicht keimen können. Lege dir dazu eine Tabelle nachfolgendem Muster an:5. Untersuche nach 2bis 4 Tagen, ob aus den Samen schon die Würzelchen kommen! Notiere in der letzten Spalte, ob ja oder nein.
Protokollbogen:
Ziehe deine Folgerungen aus den Beobachtungen:
Der Bohnensame braucht zum Wachsen:
Wachstum
Wie Pflanzen wachsen Vorbemerkung Wenn man je einen Bohnensamen in Gartenerde in einem großen Joghurtbecher in Folge alle 2 Tage einbringt und wachsen lässt, so erhält man eine Reihenfolge von Pflanzen in den verschiedenen Wachstumszuständen innerhalb von 7 bis 10 Tagen. In der Klasse kann man die Becher auf Alufolie ausleeren, die einzelnen Pflänzchen säubern und in einer Reihe anordnen lassen. Die Schülerinnen und Schüler können auf diese Weise sozusagen im Zeitraffer das Wachstum untersuchen und im Arbeitsblatt eine Reihenfolge zeichnen. Sie finden, dass »Wachstum« nicht bloß eine Vergrößerung oder Gewichtszunahme ist, sondern auch eine wesentliche Veränderung von Aussehen und Können beinhaltet (= Ontogenese). Diese Beobachtung kann auf alle Lebewesen erweitert werden. Der Versuch ist daher als exemplarisch anzusehen. Das Ergebnis kann wie im Bild gezeigt aussehen. Die genannten Teile sind eindeutig zu identifizieren und können in ein leeres Protokoll eingezeichnet werden. Formveränderung: Lebewesen verändern sich während ihres Lebens. Vererbung: Lebewesen übertragen Eigenschaften auf ihre Nachkommen. Reizbarkeit: Lebewesen setzen sich mit ihrer Umgebung auseinander. Stoffwechsel: Lebewesen nehmen Nahrung und scheiden Stoffe aus. Beispiel: Wachstum von Bohnensamen im "Zeitraffer":  | ||
Versuch 3
Wie Pflanzen wachsen!
· Wer wächst zuerst, grüne Pflanze oder Wurzel?
· Was passiert, wenn ein Keimblatt verloren geht?
· Was passiert, wenn der Becher im Kühlschrank steht?
· Woher kommen die Nährstoffe für das Wachstum? Mache den Stärketest im Boden, im Samen und später an der Pflanze!
· Wird die Stärke mehr oder nimmt sie ab während des Wachstums?
· Was passiert mit dem Samen?
· Was geschieht mit der Samenschale?
Was ist zu tun?
- Wasche einen oder zwei hohe Jogurtbecher gut aus.
- Fülle mit groben Sägespänen oder mit Gartenerde auf bis 3 cm unter dem Rand des Bechers.
- Dann lege eine Bohne an den Rand kurz unter der Erdoberfläche. Markiere mit einem Streichholz, wo die Bohne liegt.
- Lege dann im Uhrzeigersinn eine zweite Bohne nach 2 Tagen in die Erde. Markiere wieder, wo die Bohne liegt.
- Lege dann wieder nach zwei Tagen eine dritte Bohne ein. Markierung nicht vergessen!
- Fahre fort bis du vier oder auch sechs Bohnen im Kreise in den Boden gelegt hast.
- Lass die Bohnen noch zwei Tage wachsen, nachdem Du die letzte Bohne eingelegt hast.
- Nimm alle Bohnen mit den Bohnenpflanzen heraus und ordne sie der Reihe nach nebeneinander auf einer Alufolie.
- Zeichne genau den Wachstumszustand und das Aussehen der Bohnenpflanzen in ein Arbeitsblatt ein.
- Führe Tests mit Jod-Jodkalium durch, um Stärke nachzuweisen.
Protokoll (auf gesondertem Blatt)
Zeichne die Samen und Pflanzen möglichst groß und genau. Beschrifte die Einzelteile, die du unterscheiden kannst. Lass Dir dabei helfen!
vom Samen_____________________________________zur Pflanze
Wie ernähren sich Pflanzen? Photosynthese
Nährstoffe aus Wasser Kohlenstoffdioxid und Licht Einführung In der Photosynthese wird Wasser gespalten. Sauerstoff bleibt übrig und der Wasserstoff reduziert Kohlenstoffdioxid zu Zucker und Aminosäuren als erste nachweisbare organische Verbindungen. Die Photosynthesereaktion ist die weitaus größte und wichtigste chemische Umsetzung auf der Erde. • Sie macht die Erde zum blauen Planeten durch die Abgabe von Sauerstoff in die Atmosphäre. • Sie stellt die energiereichen Substanzen für den Stoffwechsel aller Lebewesen auf der Erde (Zellstoffwechsel). • Sie stellt die Reservestoffe für Pflanzen her, die der Ernährung der Tiere und der Menschen dienen. • Durch sie sind die Kohlelagerstätten und die Erdölfelder entstanden, aus denen die Industrie bis heute ihren Energiehunger stillt. • Durch sie wird Holz produziert, das den Menschen in verschiedensten Formen als Baumaterial oder z. B. als Papier dient. Die Erforschung der Photosynthese ist durchaus noch nicht abgeschlossen. Dies gilt sowohl für die erdgeschichtliche Dimension als auch für die Stoffwechselprozesse . https://detektor.fm/wissen/forschungsquartett-kuenstliche-fotosynthese Schema der Photosynthese  Es wird schon lange diskutiert, wann in der Erdgeschichte die Photosynthesereaktionen „erfunden“ wurden. Angenommen wird, die ersten Anfänge aus chemisch gebundener Energie (z.B. aus H2S) Zucker zu gewinnen, vor rund 3.5 Milliarden Jahren einsetzten. Erst sehr viel später vor rund 2.5 Milliaden Jahren entwickelte sich die Möglichkeit, aus Wasserspaltung die Energie für die Zuckersynthese zu gewinnen. Damit erst wurde die Sauerstoffanreicherung in der Atmosphäre möglich. Der Wirkungsgrad der Photosynthesereaktion liegt heute bei rund 20%. Auf Grund der vielen Stoffwechselprozesse ist aber anzunehmen, dass aber letztendlich nur 1.5 % der eingestrahlten Sonnenenergie für die Organismen zur Verfügung stehen. Trotzdem werden pro Jahr rund 1,5 1011 Tonnen organischer Masse (Biomasse) hergestellt. Diese Biomasse wurde wieder durch die Pflanzen selbst wie auch durch die Tiere abgebaut. Sodass sich ein Gleichgewicht von Kohlenstoffdioxid von 0,3 % und von Sauerstoff von rund 20% in der Luft etablieren konnte. Die überschüssige Biomasse die in den Jahrmillionen anfiel, ist als Erdöl, Kohle oder Braunkohle gespeichert. Vereinfachte Darstellung der Photosynthese (evt. als Zusammenfassung):  Infos Weiler/Nover (2008): Botanik, 253-295, Thieme Lüttge U., M.Kluge, und G. Bauer (2005): Botanik. Wiley-VCH, Weinheim https://de.wikipedia.org/wiki/Photosynthese https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/fotosynthese https://www.chemie.de/lexikon/Photosynthese.html https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/lexikon-a-z/photosynthese-285 https://detektor.fm/wissen/forschungsquartett-kuenstliche-fotosynthese | ||
Versuch 4
Nachweis der Stärkeproduktion im Blatt
Geräte: Stehlampe, Bechergläser, Pinzette, Petrischalen oder Glasschalen.
Chemikalien: Jod-Jodkalium-Lösung, Brennspiritus, Vaseline, Plastiktüte, verdünnte NaOH-Lösung.
Pflanzen: Pflanzen mit festen Blättern z.B. Zimmerlinde, Brennnessel, Buntnessel panaschiert oder Kapuzinerkresse
Durchführung:
1: Am Tag zuvor stellt man eine Zimmerlinde unter eine Stehlampe und lässt die Pflanze über Nacht beleuchten.Dabei deckt man einige Blätter teilweise mit Alufolie ab. Andere Blätter bestreicht man an der Unterseite mit Vaseline. Wieder andere Blätter bringt man in eine durchsichtige Plastiktüte, in die man eine Schale mit verdünnter NaOH Lösung stellt und verschließt.2: Vor dem Test nimmt man die behandelten Blätter ab und markiert sie mit unlöslichem Schreiber oder Papiermarker am Blattstiel.3: Die Blätter werden in kochendem Wasser abgetötet.4: Die zwischen Küchenkrepp getrockneten Blätter legt man in heißen Spiritus bis sie vollständig entfärbt sind. (Spiritus oder Alkohol niemals bei offener Flamme erhitzen!!)5: Man übergießt die trockenen Blätter anschließend in einer Schale mit Jod-Jodkalium Lösung und beobachtet die Veränderungen
Versuchsablauf zum Nachweis der Entstehung von Stärke In grünen, belichteten Blättern
Nachweis der Stärke in einem panaschierten Blatt
(Blatt mit Blattzellen, die keinen Farbstoff enthalten)
und teilweiser Abdeckung durch Alufolie mit Jod-Jodkalium
Protokoll: Zeichnungen oder Fotos des ausgewählten Blattes:
Man kann das vollständig getrocknete Blatt unter Klarsichtfolie dauerhaft aufbewahren
Folgerungen:
Zu Stärkesynthese in Blättern sind folgende Bedingungen (Faktoren) notwendig:
___________________ __________________ __________________
___________________ __________________ ...__________________
Versuch 5
Stärkekörnern im Blatt nur nach Belichtung?
Geräte: Mixer, Trichter, passende Filtertüte (Kaffeefilter), Erlenmayerkolben oder gesäuberte Flaschen mit etwa 200ml Inhalt, Mikroskop, Zentrifuge. (Anstelle der Zentrifuge kann man auch den Niederschlag absitzen lassen. Dies dauert etwa 15min).
Chemikalien: Jod-Jodkalium-Lösung,
Pflanzen: frische Spinatblätter (fast das ganze Jahr erhältlich)
Durchführung
1: Man lässt 50 ramm Spinatblätter im Dunkeln über Nacht im Kühlschrank (Versuch 1)2: Weitere 50g Spinatblätter werden 2 Stunden lang bei Zimmertemperatur mit einer Stehlampe belichtet. (Versuch 2)3: In Versuch 1 und in Versuch 2 werden die Blätter gleichbehandelt:
Entdeckung von Stärkekörnern aus grünen Blättern
3: Aus den Zentrifugengläschen entnimmt man mit einem Spatel etwas von den weißlichen Niederschlägen und bringt diese getrennt nach 1 und 2 nebeneinander auf ein Deckgläschen.4: Dazu bringen sehr wenig Mehl und etwas Kalk als Kontrollen neben die Tupfen mit den weißlichen Niederschlägen.5: Nun gibt man vorsichtig zu jedem Tupfen sehr wenig Jod-Jodkalium Lösung und beobachtet auch im Mikroskop.
Protokoll:
Versuch 6
Photosynthese: Sauerstoff aus grünen Blättern
Schneider, V. (1975). Über die quantitative Erfassung der Photosynthese im Unterricht, PNatW, 15.Mai,113ff
Bedarf:
Lichtquelle Weißlicht ca. 200 Watt, Natriumcarbonat,
Leitungswasser,
evtl. Wasser in einem Aquarium vor der Lichtquelle zur Kühlung,
Thermometer
Evtl. Magnetrührer mit Magnetfisch im Reaktionswasser zur Beschleunigung der Reaktion,
Objekt: etwa 10 frische Elodea Pflanzen (Aquarienhandel) von 10 cm Länge. In den Trichter die Pflanzen mit der Spitze nach unten einfüllen!
Mit einem Glasstab die Pflanzen mit den Spitzen ganz unter Wasser halten!
Tipp: Je nach Wachstumszustand erhält man Pflanzen, die nicht aktiv werden. Man lässt Elodeapflanzen in einer offenen Schale mit Bachwassser mit eiigen Tropfen Pflanzendünger einige Wochen lag wachsen. Bei gutem Wachstum sind diese Pflanzen auch aktiv in der Photosynthese.
Variationen:
• Messung der Sauerstoffentwicklung mit wenig festem Natriumcarbonat im Reaktionswasser• Messung der Sauerstoffentwicklung bei Zimmertemperatur und bei 300.• Messung der Sauerstoffentwicklung bei 1ml 0,1%iger Kupfersulfatlösung im Reaktionswasser
Nachweis von Sauerstoff
Man hält einen noch glimmenden Buchenspan an das Gas, das man untersuchen will.
Leuchtet der Span hell auf, ist das Gas Sauerstoff.