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M2.3 Lernaufgabe II


Experimente zum Wachstum von Pflanzen

Vorwissen

(Siehe Beobachtungen zur Kartoffelernte und den Versuchen von Priestley und van Ingenhousz: )

Pflanzen nehmen Kohlenstoffdioxid auf und geben Sauerstoff ab. Die grünen Pflanzenteile produzieren außerdem Stärke; sie wachsen und werden schwerer. Die Sauerstoffproduktion und die Stärkeproduktion erfolgt nur bei Belichtung. Die Stärke nutzen Pflanzen um zu wachsen oder um sie einzulagern (z.B. Kartoffelknolle). Sie werden schwerer.

Fragen:

Nimmt das Gewicht der Pflanze nur zu, weil sie mehr Gewicht an Kohlenstoffdioxid aufnimmt als sie Gewicht an Sauerstoff abgibt?

Vermutung:

Aus dem aufgenommenen Kohlenstoffdioxid wird Stärke produziert. Dabei wird Sauerstoff abgegeben. Die Gewichtszunahme der Pflanzen entspricht daher der Gewichtsdifferenz des aufgenommenen Kohlenstoffdioxids und des abgegebenen Sauerstoffs.

Experiment:

Dem Schweizer Naturforscher Theodore de Saussure hatte als Erster einen Apparat entwickelt, mit dem er den Gehalt von Gasen in der Luft während der Fotosynthese recht genau messen konnte. In Vorversuchen vergewisserte er sich, dass Pflanzen keine Gewichtszunahme zeigen, wenn sie in reinem Sauerstoff aufbewahrt werden.

In einem geschlossenen Versuchsgefäß wurden sieben Pflanzen der Art Vinca minor sechs Tage lang Zeit ausreichend belichtet. Alle Pflanzen hatten ausreichend Wasser. Der Gehalt an den Gasen Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff sowie das Trockengewicht wurde zu Beginn und am Ende des Versuchs gemessen.

Ergebnis:

Messungen mit sieben Pflanzen von Kleinem Immergrün (Vinca minor) [Messgenauigkeit ±30cm 3 ]

 

Stickstoff [cm 3 ]

Sauerstoff [cm 3 ]

Kohlenstoffdioxid [cm 3 ]

Trockengewicht [mg] *

zu Beginn

ca. 4250

ca. 1100

ca. 400

ca. 2700**

nach 6 Tagen

ca. 4270

ca. 1440

ca. 40

ca. 3230

*  Trockengewicht (= Gewicht nach Trocknung im Ofen, d.h. nach vollständiger Entfernung des Wassers )

** Das Trockengewicht wurde aus sieben gleich schweren Vergleichspflanzen bestimmt .

Auswertung:

 

Abgabe von Sauerstoff

Aufnahme von Kohlenstoffdioxid

Zunahme an Trockengewicht nach 6 Tagen [mg]

Volumen [cm 3 ]

ca. 340

ca. 360

gemessen:

Masse [mg]

ca. 340 • 1,3mg=

ca.

erwartet:

1.  Ergänze die fehlenden Tabellenwerte. Verwende folgende Daten: 1 cm 3 Kohlenstoffdioxid wiegt 1,8 mg, 1 cm 3 Sauerstoff wiegt 1,3 mg. Beispielrechnung: siehe Spalte Sauerstoff.

2.  Bewerte die oben genannte Vermutung. Wird sie unterstützt oder widerlegt?

3.  Finde eine Erklärung für die Versuchsergebnisse.

 

erwartete Schülerleistung: Vermutung widerlegt, da nur 648 mg- 442 mg= 206 mg Gewichtszunahme durch Kohlenstoffdioxid erklärbar sind. Gemessen wurde aber eine Gewichtszunahme von 530 mg. Die Pflanzen müssen noch einen weiteren Stoff aufgenommen haben. Dafür kommt nur Wasser in Frage. Stärke entsteht also aus Wasser und Kohlenstoffdioxid; Sauerstoff ist Nebenprodukt.

 

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