10110 Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen

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Gundula Kronen
10 Versuche
zu Pflanzen
Experimente für den Biologieunterricht
Downloadauszug aus
dem Originaltitel:
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für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die
Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen
schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich,
aber nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in
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Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall
der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages.
Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfolgt.
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?
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Zeitaufwand für die Versuche
Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen • 1
P1/P2 Sind Keimung und Wachstum von Kressesamen abhängig von der
Wassermenge und dem Konkurrenzkampf mit anderen Pflanzen?
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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 Versuchs
Die Schüler untersuchen den Zusammenhang zwischen der zur Verfügung stehenden Wassermenge und der Keimung und Wuchshöhe von Kresse, allein (P1) oder zusammen mit anderen Pflanzen (P2).
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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 Papier 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 unterschiedlichen 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.
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Zu erwartende Beobachtungen
Versuch P1: Lineal 1: Die Kressepflänzchen wachsen unterschiedlich hoch. Etwa 2–3 cm vom Wasserspiegel entfernt 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 Zusammenhang 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 steigendem 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 Konkurrenten) 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.
P1
Ist die Keimung von Kressesamen abhängig von der
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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.
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2 Lagen Haushaltsrolle
1 Klebestreifen für jeden
Streifen Haushaltsrolle
Lineal
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.
3 cm Wasser
Anordnung des Lineals im Gefäß
mit Wasser
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 Notiert eure Beobachtungen im Heft.
Auswertung
Erklärt und begründet eure Beobachtungen.
P2
Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie
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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
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Kresse
Alfalfa
Rettich
Mungbohnen
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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 Frischhaltefolie ab, damit die Wattepads nicht austrocknen. Kontrolliert die Feuchtigkeit der Pads täglich
und gießt Wasser nach, wenn sie trocken werden.
P2
Keimt und wächst die Kresse genauso erfolgreich, wenn sie
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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
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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.
2 Lagen Haushaltsrolle
1 Klebestreifen für jeden
Streifen Haushaltsrolle
Lineal
5) Streut nun gleichmäßig die Sprossenmischung auf das nasse Papier.
6) Streut dann die Kressesamen über die Sprossenmischung.
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
3 cm Wasser
euren Lehrer bestimmten Beobachtungszeit. Nutzt
die Zentimeterangaben auf dem Lineal. Nehmt das
Anordnung des Lineals im Gefäß
mit Wasser
Lineal zum Ablesen vorsichtig aus dem Gefäß.
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 Notiert eure Erwartungen und Beobachtungen im Heft.
Auswertung
Vergleicht eure Erwartungen mit den Beobachtungen. Erklärt und begründet eure Beobachtungen.
P3
Wie wirkt sich die Bepflanzungsdichte auf das Wachstum
von Brutblatt-Pflanzen aus?
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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 Versuchs
Die 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 Pflanzdichte zu vergleichen.
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, Nährstoffe, 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 verlangsamt 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 Einzelpflanze blüht und anschließend eingeht.
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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 Längenwachstum 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.
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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 Bepflanzung Platz- und Nährstoffmangel. Außerdem kann man eine besonders ausgeprägte Lichtkonkurrenz erkennen.
P3
Wie wirkt sich die Bepflanzungsdichte auf das Wachstum
von Brutblatt-Pflanzen aus?
S
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
 Dieser Langzeitversuch soll über ein ganzes/halbes Schuljahr dokumentiert werden.
Legt für die Versuchsreihe ein Protokollheft an.
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1) Füllt die Blumentöpfe 1, 2, 3 und 4 mit Erde.
Topf 1
Topf 2
Topf 3
Topf 4
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 Protokollheft.
6) Beschreibt nach Abschluss des Beobachtungszeitraums die Ergebnisse.
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Auswertung/Präsentation
Versucht, die Ergebnisse zu erklären. Präsentiert eure Arbeit mithilfe einer Bilddokumentation
(PowerPoint-Präsentation oder Wandzeitung).
P4
Wie unterscheiden sich die Keimlinge verschiedener Pflanzen?
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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 Versuchs
Die Schüler beschreiben den Keimvorgang von Einkeimblättrigen und Zweikeimblättrigen. Unterschiede und
Gemeinsamkeiten werden herausgearbeitet.
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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 untersuchen.
Vorbereitung
Material: 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 benötigen 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 angesetzten 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.
Ab 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.
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Kresse, Alfalfa und Radieschen zählen zu den zweikeimblättrigen, die Getreidearten (Gräser!) hingegen zu den
einkeimblättrigen Pflanzen.
P4
Wie unterscheiden sich die Keimlinge verschiedener Pflanzen?
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Material pro Gruppe
Jede Gruppe erhält einen Teller mit unterschiedlich alten Keimlingen einer Pflanzenart
(Alter der Keimlinge: 1 Tag, 2 Tage, 3 Tage, 4 Tage, 5 Tage).
 Notiert alle Beobachtungen im Heft.
1) Beschreibt die Entwicklung der Samen auf eurem Teller vom 1. bis 5. Tag. Legt dazu die hier abgebildete 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.
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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 Beobachtungen mitteilt. Jedes Gruppenmitglied sollte die gleiche Redezeit haben.
3) Der Lehrer weist nun jeder Gruppe eine Partnergruppe zu. Die zugewiesenen Partnergruppen tauschen 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
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5) Unterstreicht in eurer Tabelle mit einem Farbstift den aus eurer Sicht auffälligsten Unterschied zwischen beiden Pflanzen.
Auswertung
a) Fasst zusammen, welche Erkenntnisse ihr über die verschiedenen Keimlinge gewonnen habt.
b) Nach der Anzahl der Keimblätter werden die Pflanzen in zwei großen Pflanzengruppen zusammengefasst. Versucht mithilfe des Biologiebuchs oder des Internets herauszufinden, wie diese Pflanzengruppen genannt werden.
P5
Sind die Samen einer Pflanzenart alle gleich groß?
L
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 Nährstoffe 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.
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Ziel des Versuchs
Die 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 notwendig und auch für die Mutterpflanze vorteilhaft ist.
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.
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 g
Folgeversuch: 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 keimen nicht alle erfolgreich aus.
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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).
P5
Sind die Samen einer Pflanzenart alle gleich groß?
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Material pro Gruppe
• Schale mit 50 weißen Bohnen
• leere Schale
• elektrische Waage, die nur 1 Stelle hinter dem Komma angibt
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50 Bohnen
Sammelschale für die
gewogenen Bohnen
Waage
 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.
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Auswertung
a) Versucht eine Erklärung für euer Versuchsergebnis zu finden.
b) Überprüft eure Vorstellungen durch einen Versuch.
P6
Warum ist Frost für Laubbäume gefährlich?
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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 Korkschicht. Wenn das Blatt abfällt, hat der Baum also die „Wunde“ bereits verschlossen.
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Ziel des Versuchs
Die Schüler beobachten die Zerstörung des Blattgrüns (Chlorophylls) durch Frost sowie das schnelle Austrocknen
des frostgeschädigten Blattes im Vergleich zum nicht geschädigten.
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 halben
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.
Holt 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.
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Die 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.
P6
Warum ist Frost für Laubbäume gefährlich?
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Material pro Gruppe
• Gefrierschrank (–18 °C)
• pro Gruppe 2 grüne Kirschbaumblätter
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Kirschblatt
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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.
Auswertung
Warum ist der Frost für Laubbäume gefährlich?
Versucht, eure Ergebnisse zu erklären und die Frage zu beantworten.
P7
Worin unterscheiden sich die Blätter der Buche?
L
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 Palisadengewebe, 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 Palisadengewebes 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 Baumkrone einer Buche auch Übergangsformen.
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Ziel des Versuchs
Die Schüler lernen die Eigenschaften der verschiedenen Blatttypen einer Buche durch einfache Beobachtungen
und Messungen kennen.
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.
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Alle 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.
P7
Worin unterscheiden sich die Blätter der Buche?
Material pro Schüler
• 1 typisches Außenblatt der Buche
• 1 typisches Innenblatt der Buche
• Waage, die zwei Stellen hinter dem Komma angibt
• Folienstift
• Schere
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Stift
 Erstellt in eurem Heft eine Tabelle wie unten
dargestellt. Tragt darin alle eure Beobachtungen
und Messwerte ein.
Innenblatt
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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 Innenblattes mit der Schere ab. Beide Blätter sind nun
gleich groß. Wiegt das verkleinerte Innenblatt erneut.
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Merkmale
Innenblatt
Außenblatt
Außenblatt
Auswertung
a) Sammelt die Ergebnisse innerhalb der Klasse und vergleicht sie.
b) Formuliert eine allgemeine Aussage zum Bau beider Blatttypen.
P8
Wie wirkt Salz auf Pflanzen?
L
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 ungefähr 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.
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Ziel der Versuche
Versuch 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.
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
üblicherweise 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 unterschiedlicher 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 Möglichkeit, 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.
Versuch A: Die Kresse, die mit Leitungswasser gegossen wurde, sieht aus wie am Vortag. Die Kresse, die mit Salzwasser 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.
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Das 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.
P8
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
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Versuch B
• Salatgurke
• Brettchen
• Messer
• 2 Teller
• 1 Päckchen Streusalz (ersatzweise Kochsalz)
• 1 Teelöffel
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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.
1 Liter
Leitungswasser
Kresse
1 Liter Wasser +
15 g Kochsalz
Kresse
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 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.
Gurkenscheibe
Kochsalz
Auswertung
Wie wirkt das Salz auf die Pflanzen? Stellt einen Zusammenhang zwischen euren Beobachtungen in
Versuch A und Versuch B her.
P9
Wie viel Alkohol ist schädlich?
L
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 Rezeptoren oder Enzyme, entsprechend der Wirkung bei tierischen Organismen, zu den zu beobachtenden Ergebnissen
führt.
Ziel des Versuchs
Die Schüler erkennen, dass Alkohol auch in geringen Mengen Lebensvorgänge erkennbar beeinflusst.
Ab 16 Jahren dürfen Bier, Wein und Sekt getrunken werden, ab 18 Jahren auch alle anderen alkoholischen Getränke 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.
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Die Ergebnisse können je nach verwendeter Pflanzensamensorte und Versuchsdauer etwas variieren. Die Pflanzensamen, 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.
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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.
P9
S
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
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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
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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.
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.
11) Füllt das Becherglas mit 200 ml Wasser und gießt es in den letzten Erlenmeyerkolben mit der Aufschrift „Leitungswasser“.
12) Verschließt alle Gefäße.
P9
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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
Leitungswasser
0,004 %
0,04 %
0,4 %
4%
40 %
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
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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 Versuchsdauer 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 Wattepads 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.
© AOL-Verlag
Auswertung
a) Vergleicht eure Beobachtungen mit denen der anderen Gruppen.
b) Zieht aus euren Beobachtungen Rückschlüsse auf die Wirkung von Alkohol auf die Pflanzen.
L
Information
Laut Hinweis auf der Gelatinepackung gelingt die Gelatinespeise nicht, wenn die Gelatine zusammen mit bestimmten 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 bezeichnen. 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.
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Ziel des Versuchs
Die Schüler beobachten die Auswirkung der Zerlegung von Proteinen (Gelatine) durch Enzyme.
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 beiden 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 werden.
Versuch 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.
© AOL-Verlag
Die Enzyme der Früchte bauen nur die Gelatine und nicht die Stärke ab (Substratspezifität/Wirkungsspezifität). Enzyme sind temperaturempfindlich. Wenn sie zu stark erhitzt werden (wie beim Herstellungsverfahren der Ananas in der
Dose) werden sie wirkungslos.
S
Versuch A
Material pro Gruppe
• 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
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Ananas aus
der Dose
frische Ananas
Kiwi
Gelatine
Gelatine
Gelatine
Gelatine
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!
© AOL-Verlag
3) Legt den frischen Ananasring auf ein Brettchen und schneidet mit dem ersten Messer 4 Stücke davon 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.
Auswertung
a) Vergleicht die Ergebnisse eures Versuchs mit dem der anderen Gruppe.
b) Stellt die Rückschlüsse zusammen, die ihr aus beiden Versuchen zieht.
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Versuch B
Material pro Gruppe
• 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 VanilleGeschmack ohne Kochen“
• 1 frischer Ananasring
• 1 Dose Ananasstückchen
• 1 Kiwi
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Ananas aus
der Dose
frische Ananas
Kiwi
Creme
Creme
Creme
Creme
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!
© AOL-Verlag
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.
Auswertung
a) Vergleicht die Ergebnisse eures Versuchs mit dem der anderen Gruppe.
b) Stellt die Rückschlüsse zusammen, die ihr aus beiden Versuchen zieht.
Zeitaufwand für die Versuche
Versuch
Zeitlicher Ablauf des Versuchs
benötigte
Unterrichtsstunden
Ist die Keimung von Kressesamen abhängig von der
• Ansetzen des Versuchs ca. 30 min
• Beobachtung täglich jeweils ca. 10 min
• Auswertung nach einer Woche
1E
Keimt und wächst die Kresse
genauso erfolgreich, wenn
sie mit anderen Pflanzen um
Wasser und Licht konkurriert?
• Beobachtung täglich jeweils ca. 10 min
• Auswertung nach 3 Wochen
1E
Wie wirkt sich die Bepflanzungsdichte auf das Wachstum von
Brutblatt-Pflanzen aus?
• Kontinuierliche Dokumentation alle 2 Wochen, jeweils ca. 15 min
• Präsentation der Ergebnisse
1E
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
1D
P5
Sind die Samen einer
Pflanzenart alle gleich groß?
• Versuchsdurchführung und -auswertung ca. 40 min
1E
P6
Warum ist Frost für
Laubbäume gefährlich?
• Versuchsdurchführung ca. 50 min, anschließend 1. Auswertung
• 2. Auswertung nach 1–2 Tagen, ca. 10 min
1D
P7
Worin unterscheiden sich
die Blätter der Buche?
• Versuchsdurchführung und -auswertung ca. 45 min
1D
P8
• Ansetzen des Versuchs A ca. 20 min
• Am Folgetag: Durchführung des Versuchs B und Auswertung
(A und B)
1E
1E
P9
• Vorbereitung der alkoholischen Lösungen ca. 45 min
• Auswertung nach mind. 2–3 (besser 5–7) Tagen
1E
1E
1E
P10
Pudding mit Früchten – warum
klappt das nicht immer?
• Auswertung (möglichst) am Folgetag
1E
1E
P1
P2
P3
1E
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1E = 1 Einzelstunde; 1D = 1 Doppelstunde
Engagiert unterrichten.
Natürlich lernen.
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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
Postfach 900362 · 21043 Hamburg
Fon (040) 32 50 83-060 · Fax (040) 32 50 83-050
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Redaktion: Daniel Marquardt
Layout/Satz: MouseDesign Medien AG, Zeven
Illustrationen: MouseDesign Medien AG, Zeven
Bestellnr.: 10110DA1
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10110 Biologie begreifen: 10 Versuche zu Pflanzen

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