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SEKUNDARSTUFEN
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Höhere Pflanzen: Wachstum
Pflanzen Moose, Farne und Blütenpflanzen sind Eukaryonten (Pflanzen mit Zellen mit echtem Zellkern). Heute sind etwa 400 000 Pflanzenarten bekannt, von denen rund 80.000 bedroht sind. Alle Zellen der höheren Pflanzenzellen haben eine starke Zellhülle aus Zellulose, die den osmotischen Druck auffängt. Oft ist aus dem Bau der Zellen auch die Funktionen zu erkennen. Der grundsätzlich einfache Aufbau hat vielfältige Abwandlungen in der Evolution erfahren.  Schematischer Aufbau einer höheren PflanzeAls höhere Pflanzen bezeichnet man Pflanzen, die nach diesem Schema aufgebaut sind und die ein steuerbares Wasserleitungssystem haben. In Wirklichkeit wird dieser Bauplan vielfach abgewandelt. Sachliche Grundlage: Hier geht es um Versuche, die sich auf die Leistungen von Wurzel, Spross und Blatt beziehen. Der Spross vermittelt den Wassertransport in die Blätter und den Nährstofftransport aus den Blättern in die Reserveorgane (Leitbündel). Dazu ist eine lückenlose Abdichtung (Rinde, Borke) nach außen sehr wichtig. Außerdem sorgt der Spross für die Festigkeit der ganzen Pflanze. Die Wurzel hat neben der Verankerung der Pflanze im Boden die Aufgabe, Wasser und gelöste Salze aufzunehmen. Viele Wurzeln speichern Reservestoffe. Das Blatt ist das Organ für die Photosynthese: Es stellt Stärke und davon ausgehend alle anderen benötigten Stoffe her, die in der Pflanze verbleiben. Gleichzeitig geben die Blätter überschüssigen Sauerstoff nach außen ab. Die Spaltöffnungen der Blätter gewährleisten eine gewisse Zur Didaktik: Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung: Tierisches und menschliches Leben ist ohne die Fotosyntheseleistung der Pflanzen auf unserem Planeten nicht möglich. Die Bedeutung der Pflanzen kann man daher nicht überschätzen. Pflanzen sind darüber hinaus besonders geeignet, in die wissenschaftliche Arbeitsweise einzuführen, da die Versuche zu den Leistungen der Pflanzen vergleichsweise einfach sind und die emotionale Hemmung gegenüber diesen Lebewesen in unserer Kultur weitgehend fehlt. Lit: Yann Fragnière, Nicolas Ruch, Evelyne Kozlowski, Gregor Kozlowski: (2018) Botanische Grundkenntnisse auf einen Blick Haupt, Bern Weiler, E. u. L. Nover (2008): allgemeine Botanik, Thieme Gerhardt-Dierksen, A. (2018) Blickpunkt Pflanze, Aulis Pflanzenbau und Wasserangebot Die Pflanzen sind extrem auf das Wasserangebot angewiesen. In der Evolution haben sich die Pflanzen nach Maßgabe des Wasserangebots entwickelt. Daraus geht hervor, wie wichtig das Wasserangebot in der Evolution gewesen ist und noch ist. Auf Grund der Standorte kann man auf den Bau der Pflanzen schließen und eine ökologische Einstufung vornehmen. Pflanzenbau und Standort bzw. ökologische Nische:  Photossynthese Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung: Tierisches und menschliches Leben ist ohne die Fotosyntheseleistung der Pflanzen auf unserem Planeten nicht möglich. Die Bedeutung der Pflanzen kann man daher nicht überschätzen. Pflanzen sind darüber hinaus besonders geeignet, in die wissenschaftliche Arbeitsweise einzuführen, da die Versuche zu den Leistungen der Pflanzen vergleichsweise einfach sind und die emotionale Hemmung gegenüber diesen Lebewesen in unserer Kultur weitgehend fehlt. Schneider, V. (1995): Wasserhaushalt der Pflanzen, Fotosynthese IN: Eschenhagen, Katmann, Rodi: Handbuch des Biologieunterrichts, Bd. 3: S.11-45 ; Systematik: https://de.wikipedia.org/wiki/Systematik_des_Pflanzenreichs; Gerhardt-Dirksen, A. (2010): Blickpunkt Pflanze Aulis; Weiler/Nover (2008): Botanik, Thieme https://www.biologie-seite.de/Biologie/Pflanzen https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bio/gym/bp2004/fb3/5_kenntnis/9_buch/ | ||
INFO Pflanzen zellen und gewebe
https://www1.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d04/04a.htm
https://www.christian-schweda.de/folge-008-zelltypen-von-pflanzen-aufbau-und-funktion/
https://www.christian-schweda.de/folge-001-podcast-vorstellung-biologie-passion-podcast/
https://abitur-wissen.org/index.php/biologie/cytologie/385-cytologie-zelltypen-und-gewebe-bei-pflanzen-und-tieren
https://hoffmeister.it/index.php/impressum
https://www.u-helmich.de/bio/botanik/2-Pflanzengewebe/2-Grundgewebe.html
https://lehrbuch-biologie.springer.com/zusammenfassung/5174
https://www.mpg.de/16338278/wie-pflanzen-ihre-wasserleitungen-stabilisieren
Pflanzen Wachstum
Im Prinzip können die höheren Pflanzen zeitlich unbegrenzt durch Zellteilung an Masse zunehmen. Sie verfügen im Allgemeinen über drei Wachstumszonen, deren Gewebe als Meristeme bezeichnet werden.
vgl auch
https://hoffmeister.it/index.php/impressum
https://www.u-helmich.de/bio/botanik/2-Pflanzengewebe/2-Grundgewebe.html Meristem1: Längenwachstum des Sprosses
Meristem2: Längenwachstum der Wurzel
Meristem3: Breitenwachstum des Sprosses
Die Abwandlungen sind auf Änderungen eigentlich simplen Bauplans zurückzuführen. Dazu können besondere Meristeme aus ursprünglichen Zellen ausdifferenziert werden, z.B für Äste, für die Abdichtung des Sprosses: Kork, für Seitenwurzeln, für Wundverschluss
Anatomische und morphologische Grundlagen:
Sprossspitze
Längenwachstum
Wurzelspitze
Längenwachstum
seitliches Wachstum
Dickenwachstum
Vorbemerkung:
Wenn die Enzyme keine Hydrathülle haben, werden sie inaktiv. Daher wird im Herbst in den Samen möglichst viel Wasser entzogen: der Same verfällt in eine Art Trockenstarre.
Sobald durch Erwärmung eine Quellung (zunächst in der vorgesehenen Schicht, dem Scutellum, dann der übrigen Zellulosewände einsetzen kann, werden die Enzyme in den Zellen wieder aktiv.
Die Quellung ist ein rein chemisch-physikalischer Vorgang.
Querschnitt durch ein
Weizenkorn mit Keimling
Querschnitt durch ein Weizenkorm
(Randschichten Aleuronzellen mit viel Eiweiß)
Schematischer Ablauf der Keimung
beim Weizenkorm
Versuch 1
Nachweis der Quellung
Material: Ebsen, keimfähige Bohnen, Weizen
Versuch: Man geht nach dem Vorschlag in der Tabelle vor.
Tabelle zum Nachweis der Wasseraufnahme vor der Keimung
Diese Freisetzung gilt besonders für die Amylase. Sie ist in den Zellen der Aleuronschicht häufig. Bei der Wasseraufnahme gelangt Amylase durch Diffusion in die tiefer liegenden Zellschichten, (Endosperm) in denen die Stärke in Form unlöslicher Partikel gelagert ist. Amylase baut Stärke zu Glucose ab. In der inneren Atmung wird Glucose zu Wasser und Kohlenstoffdioxid abgebaut und Energie in Form von ATP und NADPH H+ für den weiteren Stoffwechsel genutzt. Die übrigen Enzyme werden aktiv, die einzelnen Stoffwechselprozesse kommen in Gang: Zellteilung und Wachstum in der kleinen Pflanze setzen ein.
Versuch 2
Quellung und Stoffwechsel
Nachweis der Wasseraufnahme von Samen und der Inneren Atmung bei Erbsen.
Versuchsaufbau:
Der Luftdurchsatz sollte etwa 5 Blasen pro min betragen. Möglichst gleichmäßig messen!
Versuchsdurchführung:
Diese Fraktionen werden wie in der Tabelle angegeben, zeitlich nacheinander auf den Wassergehalt und die Atmungstätigkeit gemessen.
Annahme: Die Wasseraufnahme geht dem Stoffwechsel zeitlich voraus.
Tabelle:
Tabelle zum Nachweis des zeitlichen Verlaufs von Quellung und Keimung
Stellen Sie die Ergebnisse in einem Graphen dar: z.B.:
Versuch 3
Hemmung der Keimung
Nach Martin, H.u.a. (1997): Unterricht Biologie 229, 18-21
- Schale 1: Paprika auf feuchtem Papier aufbringen und dunkel stellen (mit Alufolie umwickeln).
- Schale 2: Paprikakerne auf feuchtem Papier aufbringen.
- Schale 3: Paprikakerne auf feuchtem Papier aufbringen eine Scheibe eines Apfels dazu legen.
- Schale 5 u 6: Schalen mit verschiedenen Samen versehen und jeweils eine Scheibe eines Fruchtfleischs eigener Wahl dazu legen.:
Warum keimen Samen nicht vorzeitig? --- Nachweis keimungshemmenden Substanzen
Material: Fruchtsaft, Fruchtfleisch von Äpfeln, Samen von Melonen, Äpfeln, Paprika. Alle Samen sollten vor dem Versuch in Wasser gesäubert werden.
Versuch:
Man bereitet 4 Plastikschalen bei 80 Grad im Backofen 20min sterilisieren), Schale mit feuchtem Küchenkrepp auslegen.
Alle Schalen verschließen und warm stellen. Nicht eintrocknen lassen!
Protokoll:
Interpretation:
Versuch 4
Wachstum Spross
verändert nach: https://www.oekolandbau.de/kinder/
selber-machen/kartoffel-irrgarten/
Versuchsaufbau
Was man braucht:
Zwei kleine Kartoffeln, Schuhkarton mit Deckel, Pappscheiben, Bleistift, Lineal, Schere, 2 saubere Jogurtbecher oder Pflanzschalen, Gartenerde, Klebeband zum Befestigen der Pappscheiben.
Was ist zu tun?
1. Stelle die Pflanzschale mit der Kartoffel in den Schuhkarton möglichst weit weg von dem Loch in der Seitenwand.2. Kontrolle: lasse einen Keimling in der zweiten Pflanzschale am Licht außerhalb des Schuhkartons wachsen.3. Beobachte das Wachstum der Keimlinge im Abstand von 3 Tagen.4. Verschließe den Deckel des Schuhkartons immer wieder lichtdicht. Fülle etwas Wasser nach, wenn der Boden in den Pflanzschalen trocken wird.
Protokoll:
Wie reagieren die Keimlinge? In welche Richtung und wie wachsen sie?
Fertige Zeichnungen von dem Wachstum der Kartoffelkeimlinge an.
Schlussfolgerung:
Versuch 5
Wachstumsrichtung Spross und Wurzel
Geräte: Petrischalen oder flache Schalen für Nahrungsmittel, Fließpapier, Filzschreiber, evt. Stativ mit Klemmen, Kartonkästchen als Lichtschutz, Wasser
Objekt: Kressesamen
Versuchsdurchführung
1: Man bereitet sich mehrere Petrischalen mit feuchtem Fließpapier.2: auf dem Papier lässt man Kressesamen auskeimen (1).3: Sobald die Würzelchen etwa 1 cm lang sind, entnimmt man ein Pflänzchen mit einer Pinzette und bringt je eine Pflanze auf drei weitere Petrischalen mit feuchtem Fließpapier (2).
4: Diese Petrischalen stellt schräg man auf (3) mit Stativ und Klemmen:4a. gedreht im Winkel von 45 Grad zur Wurzel im Dunkeln4b. gedreht im Winkel von 30 Grad zur Wurzel im Dunkeln4c. nicht gedreht mit der Wurzel nach unten im Dunkeln4d. nicht gedreht mit Licht von der Seite und abgeschirmt gegen Tageslicht
5: Man gibt einige Tropfen Wasser zu jeder Petrischale (3) und stellt sie schräg auf. in (Die Keimlinge bleiben auf Grund ihrer Schleimschicht haften).
6: Darüber stülpt man einen Karton, um Lichteinfluss auszuschließen.
7: Nach 2 Tagen überprüft man die Wachstumsrichtungen der Wurzel und des Sprosses.
Protokoll Zeichnung oder Foto auf einem gesonderten Blatt:
Interpretation: (Informieren Sie sich über Geotropismus bei anderen Pflanzen!)
Versuch 6
Wachstum Wurzel
Material: Einmachglas oder Marmeladenglas, Korkstopfen, schmaler Nagel, Wasser
Objekt: keimfähige große weiße Bohnen (Samenhandlung
Versuch 1: Ausmessung der Wachstumsbereiche der Wurzel
Durchführung:
Info: man muss unbedingt darauf achten, dass die Wurzel nicht eintrocknet!
1: Man lässt eine Bohne in der beschriebenen Apparatur auskeimen.
2: Sobald das Würzelchen etwa 1 cm lang ist, trägt man von der Spitze her im Abstand von 1mm mit wasserfester Tusche Punkte auf.3: Nach einigen Tagen überprüft man, wo sich die Abstände der Tuschemarken verändert haben.
Versuch 2:
1: Ist die Wurzel gut gewachsen, kann man mit dem Nagel die Bohne so ausrichten, dass die Wurzel selbst waagerecht liegt.2: Nach einem Tag überprüft man, wie die Wurzel gewachsen ist.
Fragen:
Unterscheide: Wachstum durch Zellteilung und Wachstum durch Zellstreckung!
Wo liegen die Wachstumszonen der Wurzel?
Welche Bedeutung hat die Wurzelspitze?