Wie Bäume Wasser transportieren - Odysseum
Wie Bäume Wasser transportieren - Odysseum
Wie Bäume Wasser transportieren - Odysseum
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Unterrichtseinheit<br />
Lehrer für Lehrer<br />
„<strong>Wasser</strong>transport im Baumstamm“
Unterrichtsmaterialien zu den Exponaten<br />
„Tricks der Biologie“<br />
Nr. 7: „<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>“<br />
Nr. 175: „Baumstamm unter der Lupe“<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
1. Beschreibung der Exponate<br />
2. Informationen zu biologischen Hintergründen<br />
2.1. <strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong><br />
2.2. Baumstamm unter der Lupe<br />
3. Mögliche Unterrichtsreihe zu den Themen<br />
- „<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>“<br />
- „Baumstamm unter der Lupe“<br />
4. Versuche zum <strong>Wasser</strong>transport<br />
4.1. <strong>Wasser</strong>leitung in der Sprossachse und den Blattadern<br />
4.2. Die Geschwindigkeit des <strong>Wasser</strong>transports<br />
4.3. Pflanzen geben <strong>Wasser</strong> ab<br />
4.4. Die <strong>Wasser</strong>abgabe erfolgt über die Blätter<br />
4.5. Bedeutung der Wurzel für den <strong>Wasser</strong>transport<br />
4.6. Nachweis des Wurzeldrucks<br />
4.7. Bedeutung der Spaltöffnungen für die Transpiration<br />
4.8. In welchen Teilen des Stängels wird das <strong>Wasser</strong> geleitet?<br />
5. Beobachtungsprotokolle (Muster)<br />
3
„<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>.“<br />
Pflanzen unterhalten in Form der Leitgefäße ein ausgetüfteltes Transportsystem.<br />
<strong>Wasser</strong> und Mineralien werden von der Wurzel bis zu den Blättern und organische<br />
Stoffe (vor allem Zuckerverbindungen) von den Blättern als Orte der Assimilation zu<br />
den Verbrauchsorten transportiert. Der Transport der Assimilate ist ein<br />
hochkomplexer Vorgang, der hier nicht weiter beleuchtet werden soll. Im Zentrum<br />
der folgenden Versuche und Überlegungen steht der <strong>Wasser</strong>transport von der<br />
Wurzel zum Blatt, der zum einen Verständnis für Lebensvorgänge der Pflanze<br />
erzeugt, zum anderen aber einen Zugang zu wissenschaftlichem Arbeiten<br />
ermöglicht.<br />
Für den <strong>Wasser</strong>transport sind die drei Faktoren Kapillarität, Transpirationssog und<br />
Wurzeldruck von unterschiedlich großer Bedeutung. Sie ergänzen sich in ihrer<br />
Wirkung gegenseitig und haben im Verlauf des Jahres unterschiedliche Bedeutung.<br />
Die Kapillarität oder der Kapillareffekt beruht auf der Eigenschaft des <strong>Wasser</strong>s,<br />
durch die Kohäsionskräfte eine Oberflächenspannung aufzubauen und auf der<br />
Adhäsion zwischen dem flüssigen Medium <strong>Wasser</strong> und der festen Wand der<br />
Kapillare. Die Flüssigkeit steigt entgegen der Schwerkraft in der Röhre an. Je kleiner<br />
der Durchmesser der Röhre ist, desto höher steigt das <strong>Wasser</strong> in dem Röhrchen,<br />
d.h. desto größer ist der Kapillardruck und damit die Steighöhe.<br />
Die Steighöhe des <strong>Wasser</strong>s in der Röhre lässt sich in Abhängigkeit zum<br />
Durchmesser berechnen und ergibt folgende Werte:<br />
Durchmesser der Röhre 20 mm 1,4 mm Steighöhe<br />
0,1 mm 140 mm<br />
0,001 mm 28000 mm<br />
Der Kapillareffekt hat beim <strong>Wasser</strong>transport der Pflanze lediglich eine unterstützende<br />
Funktion. Er erleichtert zum einen die Transportvorgänge, die gegen die Schwerkraft<br />
gerichtet sind und hält durch die Kohäsionskräfte die <strong>Wasser</strong>säule zusammen.<br />
Der Transpirationssog ist ebenfalls ein passiver Transport, d.h. er erfordert wie der<br />
Kapillareffekt von der Pflanze keinen Energieaufwand. Das <strong>Wasser</strong>, das an der<br />
Blattoberfläche verdunstet, saugt die <strong>Wasser</strong>säule, die sich in den Leitgefäßen<br />
befindet, wie in einem Strohhalm an und erzeugt einen kontinuierlichen<br />
<strong>Wasser</strong>transport. Die Spaltöffnungen, die von der Pflanze nach Bedarf geöffnet und<br />
geschlossen werden können, stellen die Verbindung zum Luftraum dar und<br />
regulieren die Verdunstung. Je nach Anpassung der Pflanzen können sich die<br />
Spaltöffnungen nur auf der Unterseite oder auf beiden Seiten befinden. Sie können<br />
eingesenkt oder ausgestülpt sein. Wichtig für den Transpirationssog ist allerdings,<br />
dass die <strong>Wasser</strong>säule nicht durch Lufteinschlüsse unterbrochen wird, da sich die Luft<br />
im Gegensatz zum <strong>Wasser</strong> ausdehnt und so der <strong>Wasser</strong>strom unterbrochen werden<br />
kann. Dies ist auch der Grund, warum Schnittblumen nach dem Transport ohne<br />
<strong>Wasser</strong>, noch einmal eingeschnitten werden sollen, ehe sie in die Vase gestellt<br />
werden, da Luft in die Leitgefäße eingedrungen sein kann. Der Transpirationssog ist<br />
der wesentliche Motor des <strong>Wasser</strong>transports. Er erfordert von der Pflanze bis auf die<br />
Energie, die bei der Regulation der Spaltöffnungen aufzuwenden ist, keine Energie.<br />
5
Der Wurzeldruck ist der Anschubmotor des <strong>Wasser</strong>transports, insbesondere in<br />
Zeiten, in denen die Pflanze noch keine Blätter hat. Um den Wurzeldruck<br />
aufzubauen muss Energie<br />
aufgewendet werden. In den<br />
Wurzelspitzen wird <strong>Wasser</strong><br />
aufgenommen und aktiv in die<br />
Leitgefäße gedrückt. Er wird<br />
sichtbar, wenn man im<br />
Frühjahr junge <strong>Bäume</strong><br />
beschneidet und Flüssigkeit<br />
an den Schnittflächen austritt<br />
oder wenn an Stümpfen<br />
gefällter <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong><br />
austritt.<br />
Dies ist nicht zu verwechseln<br />
mit der Ernte von Harzen,<br />
Gummi oder Ahornsirup.<br />
Hierbei handelt es sich um<br />
Assimilate der Pflanze.<br />
Aufnahme eines stark beschnittenen Ahornbaums an einem trockenen Frosttag im<br />
Januar. Die Eiszapfen sind Beweise für den aktiven <strong>Wasser</strong>transport durch<br />
Wurzeldruck. Foto: F. Schwarz<br />
Betrachtet man die Faktoren,<br />
die den <strong>Wasser</strong>transport<br />
beeinflussen und die untersucht<br />
werden können, sind das:<br />
- der Durchmesser der Kapillaren, Röhren, Leitgefäße und die mögliche<br />
Steighöhe<br />
- die Anzahl der Blätter bei gleichen Pflanzen und der <strong>Wasser</strong>verbrauch<br />
(quantitativ)<br />
- unterschiedliche Pflanzen mit unterschiedlichen Blättern und der<br />
<strong>Wasser</strong>verbrauch, um auf Anpassungen an den jeweiligen Lebensraum zu<br />
schließen<br />
- untersuchen „aktiver Flächen“ der Blätter auf der Unter- oder Oberseite, durch<br />
bestreichen mit Vaseline, um die Spaltöffnungen zu verschließen und<br />
quantitativ den <strong>Wasser</strong>verbrauch zu messen<br />
- Abhängigkeit der Transpiration von Wärme, Sonne, Luftbewegung<br />
- Unterschiede des <strong>Wasser</strong>verbrauchs bei vergleichbaren Pflanzen die<br />
vollständig sind, ohne Wurzel, ohne Wurzel und Blätter, mit Wurzel ohne<br />
Blätter<br />
- Beobachtungen des Wurzeldrucks und quantitative Messungen<br />
Mit Versuchen zum <strong>Wasser</strong>transport lassen sich folgende Kompetenzen schulen:<br />
- genaues Beobachten, Messen, Beschreiben<br />
- Fragen zu beobachteten Phänomenen formulieren<br />
- die Bedeutung vergleichender Versuchsreihen beschreiben<br />
(Faktoren ausklammern, um die Bedeutung einzelner Faktoren zu erkennen)<br />
- Quantitative Messungen auswerten und Schlussfolgerungen formulieren<br />
6
„Baumstamm unter der Lupe“<br />
- Borke<br />
- Bast mit<br />
Transportbahnen<br />
- Kambium<br />
Wachstumszone<br />
-Splintholz mit<br />
Transportbahnen<br />
Kernholz<br />
Stabilisierung<br />
Betrachtet man den Querschnitt eines Baumes,<br />
kann man viel von seiner Geschichte und<br />
seiner Funktion ablesen.<br />
Die lebenswichtige Schicht befindet sich an der<br />
Grenzfläche zwischen Rindenbereich und<br />
Holzteil. Es handelt sich um das Kambium, das<br />
sich in der Vegetationsperiode ständig teilt und<br />
Holzzellen nach innen und Bastzellen nach<br />
außen bildet.<br />
Durch das Anwachsen des Holzteils schiebt<br />
sich das Kambium immer weiter nach außen<br />
und bildet einen immer größeren Ring um den<br />
Holzteil. Man spricht hier von sekundärem<br />
Dickenwachstum.<br />
Der nach außen gebildete Ring von Bastzellen<br />
gerät durch dieses Dickenwachstum unter<br />
Spannung so dass die Borke einreißt und die<br />
für die jeweilige Baumart charakteristische<br />
Struktur bekommt.<br />
Im Verlauf der Vegetationsperiode lässt das<br />
Dickenwachstum nach und die gebildeten<br />
Zellen werden kleiner. Dies erkennt man<br />
deutlich an den Jahresringen, an denen man<br />
sogar Klimaverläufe erkennen kann. Da der<br />
Rhythmus der Jahresringe den Klimarhythmus<br />
widerspiegelt, kann man mit Hilfe der<br />
Jahresringe bei gefällten Hölzern (z.B. bei<br />
Fachwerkhäusern) auch feststellen, wann der<br />
Baum gefällt wurde und so auf das Alter<br />
schließen (Dendrochronologie).<br />
7
Betrachtet man den aktiven Bereich des Stammes unter dem Mikroskop, erschließen sich die<br />
Besonderheiten von Wachstum und Stoff-Transport bei den höheren Pflanzen.<br />
Der Bereich des Kambiums (dunkelgrün), in dem neue Zellen gebildet und ausdifferenziert<br />
werden ist nur ein sehr schmaler Bereich. Je nach Lage differenzieren sich unterschiedliche<br />
Zellen aus, von denen hier besonders die Tansportbahnen von Bedeutung sind.<br />
Zur Stammmitte hin bilden sich Zellen, die sich zu Röhren (Gefäße: hellblau)<br />
zusammenschließen, in besonderer Weise versteift sind und die vor allem <strong>Wasser</strong> und<br />
Nährsalze von der Wurzel zu den Verbrauchsorten passiv <strong>transportieren</strong>. Im äußeren Bereich<br />
werden Siebzellen (hellbraun) gebildet, die sich zu einem System aus Siebröhren<br />
zusammenschließen und für den aktiven Transport der Assimilate zu den Verbrauchsorten<br />
zuständig sind. Die Siebzellen sterben im Laufe der Jahre ab und bilden dann die Borke.<br />
Die Markstrahlen (hellgrün) sind horizontale Transportbahnen, die Querverbindungen<br />
zwischen dem äußeren und inneren Bereich bilden, so dass alle Bereiche des Stammes<br />
versorgt werden können.<br />
Während Markstrahlen und Siebzellen geschlossene Zellen sind, durch die die Flüssigkeiten<br />
aktiv transportiert werden, bilden die Gefäße ein offenes Röhrensystem, in dem die<br />
Kapillarkräfte, der Transpirationssog und der Wurzeldruck wirksam werden können.<br />
8
Mögliche Unterrichtsreihe zum Thema<br />
„<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>“ und<br />
„ Baumstamm unter der Lupe“<br />
Die <strong>Odysseum</strong>-Station „<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>“ könnte am Ende einer<br />
Unterrichtsreihe stehen, in der Versuche zum <strong>Wasser</strong>transport entsprechend der<br />
Anlagen gemacht werden.<br />
Gleichzeitig kann die Station „Baumstamm unter der Lupe“ Ausgangspunkt für<br />
weitere Versuche im Unterricht sein.<br />
Materialien für alle Versuche:<br />
Reagenzgläser, Messzylinder, <strong>Wasser</strong>, Öl, Tinte oder Nahrungsmittelfarbe (rot,<br />
blau), scharfes Messer, Vaseline<br />
Zweige mit Blättern (Birke, Flieder, schwarzer Holunder)<br />
und/oder weiß blühende Margerite oder ähnliche weiß blühende Pflanze<br />
ganze Pflanze vom Fleißigen Lieschen; gleich große Seitensprosse und andere<br />
Pflanzen entsprechend der Versuchsanweisungen<br />
ggf. Kapillarröhrchen mit 2,2 mm, 1mm, 0,35 mm Kapillardurchmesser<br />
Mit den Materialien lassen sich ausgehend von Hypothesen Experimente erfinden<br />
und systematisch entwickeln.<br />
Gezielt lassen sich einzelne Faktoren isoliert beobachten.<br />
So wird gezieltes und systematisches Forschen erlebbar und nachvollziehbar.<br />
Im Folgenden werden Versuche vorgestellt die sich eignen, systematisch<br />
Kenntnisse zum <strong>Wasser</strong>transport erfahrbar zu machen.<br />
Die Versuche können zusammen mit den Schülern entwickelt und modifiziert<br />
werden.<br />
Schüler können auch selbst Versuchsideen ausdenken.<br />
9
Versuch 1 - <strong>Wasser</strong>leitung in der Sprossachse und den Blattadern<br />
Durchführung: Glaszylinder (Reagenzgläser, Erlenmeyerkolben,o.ä.) werden mit<br />
eingefärbtem <strong>Wasser</strong> gefüllt. In die Gefäße werden jeweils eine frisch<br />
abgeschnittene beblätterte, weiß blühende Pflanze und/oder Seitensprosse von<br />
einem Fleißigen Lieschen gestellt.<br />
Beobachtung: Der <strong>Wasser</strong>anstieg in den halbdurchsichtigen Stängeln des Fleißigen<br />
Lieschens ist gut zu sehen. Die Gefäßbündel färben sich entsprechend dem<br />
Färbemittel. Später sind auch die Hauptadern und danach die Nebenadern in den<br />
Blättern angefärbt. Ebenso färbt sich die weiße Blüte.<br />
Hinweis: Der Transportvorgang dauert häufig ca. 24. Stunden, so dass es sinnvoll<br />
ist, mehrere Stadien anzusetzen. Der Vorgang kann beschleunigt werden, wenn man<br />
den Spross mit Kaltluft anbläst.<br />
Versuch 2 - Die Geschwindigkeit des<br />
<strong>Wasser</strong>transports<br />
Durchführung: Ein ca. 50 cm langer,<br />
beblätterter Fliederzweig wird in eine<br />
Farbstofflösung (1 Teil Tinte mit 4 Teile<br />
<strong>Wasser</strong> gemischt) gestellt. Nach fünf<br />
Minuten wird der Zweig entnommen und<br />
mit einem scharfen Messer von oben<br />
nach unten in Zentimeterabständen<br />
abgeschnitten, bis an der Schnittfläche<br />
die Färbung der Tinte zu erkennen ist.<br />
Es wird die Strecke gemessen, die die Flüssigkeit<br />
in fünf Minuten angestiegen ist<br />
Beobachtung: Anhand der gefundenen Messwerte lässt sich die Geschwindigkeit<br />
errechnen mit der die Flüssigkeit im Stängel transportiert wird.<br />
Abb. aus Westermann BIO 1G, s. 12, NRW,Braunschweig 1993<br />
10
Hinweis: Der Versuch lässt sich sinnvoll auch nach Versuch 8 in die Unterrichtsreihe<br />
integrieren.<br />
Versuch 3 - Pflanzen geben <strong>Wasser</strong> ab<br />
Durchführung: Zwei Glaszylinder werden mit der gleichen Menge <strong>Wasser</strong> gefüllt. In<br />
einen wird ein Zweig mit Blättern gestellt, der andere bleibt ohne Pflanze. Auf die<br />
<strong>Wasser</strong>oberfläche wird etwas Öl getropft,<br />
so dass eine dünne Ölschicht das <strong>Wasser</strong><br />
von der Luft abgrenzt und auf diese<br />
Weise Verdunstung an dieser<br />
Übergangsfläche vermieden wird. Der<br />
<strong>Wasser</strong>stand wird auf den Zylindern<br />
markiert. Über beide Glaszylinder wird<br />
eine durchsichtige Plastiktüte gestülpt und<br />
mit einem Gummiband befestigt.<br />
Die beiden Gefäße werden mehrere Tage<br />
an einen hellen, warmen Ort gestellt und<br />
Abb. aus Westermann BIO 1G, s. 12, NRW,Braunschweig 1993<br />
beobachtet.<br />
Auftrag: Die Schülerinnen und Schüler sollen jeden Tag den <strong>Wasser</strong>stand messen<br />
und Beobachtungen notieren.<br />
Beobachtung: Nur der <strong>Wasser</strong>stand im Zylinder mit dem Zweig sinkt. Im Inneren der<br />
Plastiktüte bilden sich beim Versuchsaufbau mit dem Zweig Kondenswassertropfen.<br />
Auswertung: <strong>Wasser</strong> wird über die Leitgefäße durch den Stängel und über die<br />
Blätter an die Umgebungsluft abgegeben.<br />
11
Versuch 4 - Die <strong>Wasser</strong>abgabe erfolgt über die Blätter<br />
Durchführung: Drei Glaszylinder werden mit<br />
der gleichen Menge <strong>Wasser</strong> gefüllt. In den<br />
ersten wird ein Zweig mit Blättern gestellt, in<br />
den zweite ein Zweig ohne Blätter. Das dritte<br />
Gefäß bleibt ohne Pflanze. Auf die<br />
<strong>Wasser</strong>oberfläche wird etwas Öl getropft, so<br />
dass eine dünne Ölschicht das <strong>Wasser</strong> von<br />
der Luft abgrenzt und auf diese Weise<br />
Verdunstung an dieser Übergangsfläche<br />
vermieden wird. Der <strong>Wasser</strong>stand wird auf<br />
den Zylindern markiert.<br />
Die Gefäße werden mehrere Tage an einen Abb. aus Westermann BIO 1G, s. 12, NRW,Braunschweig 1993<br />
hellen, warmen Ort gestellt und der <strong>Wasser</strong>stand kontrolliert.<br />
Auftrag: Die Schülerinnen und Schüler sollen jeden Tag den <strong>Wasser</strong>stand messen<br />
und in einen Beobachtungsbogen eintragen.<br />
Beobachtung: Der <strong>Wasser</strong>stand sinkt im Gefäß mit dem beblätterten Zweig sehr<br />
stark, im Gefäß mit dem Zweig ohne Blätter sinkt er kaum und im Gefäß ohne Zweig<br />
verändert er sich nicht.<br />
Auswertung: Die Blätter sind die entscheidenden Verdunstungsflächen, die den<br />
<strong>Wasser</strong>transport durch den Transpirationssog aufrecht erhalten.<br />
Hinweise: An dieser Stelle können die Schülerinnen und Schüler Variationen des<br />
Experiments selber finden und erproben. Fragen die zu neuen Experimenten führen<br />
könnten sein:<br />
- Welche Bedeutung haben die Anzahl und die Größe der Blätter?<br />
- Gibt es von Pflanze zu Pflanze Unterschiede (Feuchtpflanzen,<br />
Trockenpflanzen)?<br />
- Welche Bedeutung haben Umgebungsbedingungen (Klima) wie<br />
Sonneneinstrahlung, Temperatur, Wind?<br />
12
Versuch 5 - Bedeutung der Wurzel für den <strong>Wasser</strong>transport<br />
Durchführung: Zwei Glaszylinder werden<br />
mit der gleichen Menge <strong>Wasser</strong> gefüllt.<br />
Zwei gleich große Pflanzen (etwa gleiche<br />
Blattoberfläche) vom Fleißigen Lieschen<br />
werden in die Gefäße gestellt, wobei von<br />
einer die Wurzel abgeschnitten wurde. Auf<br />
die <strong>Wasser</strong>oberfläche wird etwas Öl<br />
getropft, so dass eine dünne Ölschicht das<br />
<strong>Wasser</strong> von der Luft abgrenzt und auf diese<br />
Weise Verdunstung an dieser<br />
Übergangsfläche vermieden wird. Der<br />
<strong>Wasser</strong>stand wird auf den Zylindern<br />
markiert.<br />
Die Gefäße werden mehrere Tage an einen<br />
hellen, warmen Ort gestellt und der<br />
<strong>Wasser</strong>stand kontrolliert.<br />
Beobachtung: Im Gefäß mit der vollständigen Pflanze sinkt der <strong>Wasser</strong>stand<br />
deutlich schneller ab, als im Gefäß mit der wurzellosen Pflanze.<br />
Auswertung: Die Wurzel fördert den <strong>Wasser</strong>transport.<br />
Abb. aus CVK Biologie 1N Gym NRW, S 72, Bielefeld 1984<br />
13
Versuch 6 - Nachweis des Wurzeldrucks<br />
Durchführung: Der Stängel einer Sonnenblume, einer Dahlie, einer Tabakpflanze,<br />
Begonie oder kräftig gewachsenen Brennessel wird 5-10 cm über dem Boden mit<br />
einem scharfen Messer abgeschnitten. Über den Stumpf wird ein ca. 4 cm langes<br />
Schlauchstück aus weichem Gummi geschoben und mit Vaseline abgedichtet.<br />
Anschließend schließen wir an den Schlauch ein passendes Glasrohr an, das mit<br />
Draht an einem Stab befestigt wird, der neben der Pflanze in den Boden gesteckt<br />
wird. Das Glasrohr wird mit etwas <strong>Wasser</strong> gefüllt und mit einer Ölschicht<br />
abgeschlossen. Der Blumentopf muss gut feucht gehalten werden. Die<br />
Veränderungen der <strong>Wasser</strong>säule werden gemessen.<br />
Beobachtung: Der <strong>Wasser</strong>pegel steigt schon nach kurzer Zeit sichtbar. Die<br />
Veränderungen werden über einen längeren Zeitraum verfolgt.<br />
Auswertung: Auch bei Pflanzen ohne Blätter und Stängel wird über die Wurzel ein<br />
<strong>Wasser</strong>transport aufrecht erhalten (Wurzeldruck).<br />
Hinweis: Um die Flüssigkeitsmenge zu messen, die von der Wurzel in die Gefäße<br />
gedrückt wird, schieben wir anstelle des Glasrohrs ein T-Stück in den<br />
Schlauchstutzen (vergl. Abbildung). Im Messzylinder lässt sich die<br />
Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Zeit messen. Die Höhe der<br />
Flüssigkeitssäule wirkt sich bei diesem Versuchsaufbau nicht als Messfehler aus.<br />
Abb. aus Eriche Große, Biologie im Experiment. S. 99, Köln 1990<br />
14
Versuch 7 - Bedeutung der Spaltöffnungen für die Transpiration<br />
Durchführung: Drei Glaszylinder werden mit der gleichen Menge <strong>Wasser</strong> gefüllt. Drei<br />
gleich große Zweige mit derselben Anzahl an Blättern werden unter <strong>Wasser</strong><br />
abgeschnitten und auf die beiden Glaszylinder verteilt. Um die Verdunstung an der<br />
<strong>Wasser</strong>oberfläche zu verhindern, wird in beide Gläser eine dünne Schicht Öl<br />
gegeben und der <strong>Wasser</strong>stand markiert. Jetzt werden bei einem Zweig die<br />
Unterseiten der Blätter, beim zweiten die Oberseiten der Blätter mit Vaseline<br />
bestrichen. Der dritte Zweig bleibt unbehandelt. Die Versuchsgefäße werden an<br />
einen hellen, warmen Ort gestellt. Die Veränderung der <strong>Wasser</strong>stände wird in den<br />
nächsten Tagen beobachtet.<br />
Beobachtung: Der <strong>Wasser</strong>stand des Zweigs, dessen Blattunterseiten manipuliert<br />
worden sind, verändert sich kaum, bei den beiden anderen Zweigen sinkt der<br />
<strong>Wasser</strong>stand nahezu gleichförmig.<br />
Auswertung: Die Transpirationsöffnungen (Spaltöffnungen) befinden sich in der<br />
Regel bei Laubpflanzen unserer Breiten auf der Blattunterseite. Aus diesem Grund<br />
wird die Transpiration durch das Verschließen der Öffnungen durch Vaseline<br />
beeinträchtigt.<br />
Hinweis: Eine Mikroskopische Betrachtung der Epidermis der Blattober- und<br />
-unterseite ließe sich bei entsprechender Ausstattung anschließen.<br />
15
Versuch 8 - In welchen Teilen des Stängels wird das <strong>Wasser</strong> geleitet?<br />
Durchführung: Drei etwa gleich große Zweige (Holunder eignet sich besonders gut)<br />
mit Blättern werden unter <strong>Wasser</strong> abgeschnitten und wie folgt am Stängelende<br />
präpariert:<br />
1. Beim Stängel des ersten Zweiges wird mit einem Bohrer das Mark und das Holz<br />
entfernt.<br />
2. Am Stängel des zweiten Zweiges wird Rinde und Holz entfernt, so dass nur noch<br />
das Mark übrig bleibt.<br />
3. Beim dritten Stängel wird die<br />
Rinde und das Mark entfernt, so<br />
dass nur noch das Holz erhalten<br />
bleibt.<br />
Die Zweige werden in die drei<br />
Standzylinder gestellt, so dass nur<br />
die präparierten Stängelteile im<br />
<strong>Wasser</strong> stehen. Ein Tropfen Öl<br />
verhindert wie in den anderen<br />
Versuchen die vorzeitige<br />
1. 2. 3.<br />
Verdunstung des <strong>Wasser</strong>s. In den<br />
folgenden Tagen wird beobachtet, wie<br />
sich die einzelnen Zweige verändern.<br />
Beobachtung: Nach einigen Stunden welken die Zweige, die nur mit ihrer Rinde bzw.<br />
Abb. nach: Heinz-Werner Baer, Biologische Versuche im Unterricht, S. 70, Dresden 1972<br />
dem Mark im <strong>Wasser</strong> stehen. Der Zweig, der mit dem Holz in das <strong>Wasser</strong> taucht,<br />
bleibt frisch. Der <strong>Wasser</strong>spiegel in diesem Gefäß sinkt, während er sich in den<br />
anderen nicht verändert.<br />
Auswertung: Die <strong>Wasser</strong>leitung erfolgt nur im Holzteil. (Vergl. auch Versuch 2)<br />
Hinweis: Versuch 2 lässt sich an dieser Stelle ebenfalls als Erklärung heranziehen.<br />
In der Natur lassen sich oft alte <strong>Bäume</strong> beobachten, die innen hohl sind und<br />
trotzdem in vollem Grün stehen.<br />
16
Vorschlag für eine Unterrichtsreihe:<br />
Versuch Verlauf Angestrebte Ziele und Kompetenzen<br />
Nr. 1<br />
Ggf. auch<br />
Nr. 2<br />
Nr. 3 – 6<br />
Ggf. auch Nr.<br />
7<br />
Nr. 8<br />
Ggf. auch<br />
Nr. 2<br />
Angeleitetes Schülerexperiment:<br />
(Vollständige) Pflanze mit weißer<br />
Blüte in Messzylinder mit gefärbtem<br />
<strong>Wasser</strong>.<br />
Was lässt sich beobachten?<br />
Auswertung:<br />
Gefärbtes <strong>Wasser</strong> durchströmt die<br />
gesamte Pflanze.<br />
Aus dem Ergebnis weitere<br />
Untersuchungsfragen entwickeln<br />
Ggf. Experiment mit Kapillarrohren<br />
Ideen für Experimente entwickeln,<br />
die sich auf jeweils einen Faktor<br />
beziehen<br />
oder<br />
Versuche vorstellen und<br />
klären/erklären, welche<br />
Vermutungen und Fragen mit den<br />
Experimenten beantwortet werden<br />
sollen.<br />
Reihe von Experimenten<br />
gemeinsam durchführen,<br />
protokollieren und auswerten<br />
Besuch im <strong>Odysseum</strong> unter<br />
besonderer Berücksichtigung der<br />
Stationen<br />
„<strong>Wie</strong> <strong>Bäume</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>transportieren</strong>“<br />
und<br />
„Baumstamm unter der Lupe“<br />
Versuche gemeinsam entwickeln, in<br />
denen nachgewiesen wird, in<br />
welchen Bereichen eines Zweiges<br />
(Stämmchens) <strong>Wasser</strong> transportiert<br />
wird.<br />
Versuch sollte von allen Gruppen<br />
parallel durchgeführt werden, um<br />
vergleichbare Ergebnisse zu<br />
erhalten<br />
- Versuchsaufbau kennenlernen und mit<br />
den Materialien umgehen<br />
- Versuchsaufbau skizzieren<br />
- Beobachtungen beschreiben und<br />
auswerten<br />
- Fragen finden<br />
- erkennen, dass Kapillarkräfte nicht<br />
ausreichen<br />
- beobachten, beschreiben und auswerten<br />
- Schlussfolgerungen diskutieren<br />
- (Experimente planen)<br />
- Experimente beschreiben und erklären<br />
- Experimente präzise durchführen<br />
- Versuch protokollieren<br />
- Schlussfolgerungen ziehen<br />
- Ergebnisse verschiedener Versuche<br />
zusammenführen<br />
- Ergebnisse aus dem Unterricht auf die<br />
Versuche transferieren<br />
- nachempfinden und erkennen welche<br />
Leistungen große Pflanzen beim<br />
<strong>Wasser</strong>transport vollbringen<br />
- Transportbahnen im Baumstamm finden<br />
- Beobachtungen und Erkenntnisse aus<br />
dem <strong>Odysseum</strong> benennen und auf den<br />
Zweig übertragen<br />
- Versuchsanordnung entwickeln, aufbauen<br />
durchführen, protokollieren und<br />
auswerten.<br />
17
Protokollbogen von: …………………………………………………………<br />
Meine Untersuchungsfrage:<br />
………………………………………………………………………………………………..<br />
………………………………………………………………………………………………..<br />
Mein Versuchsaufbau:<br />
Beobachtung:<br />
A: ………........<br />
………………….<br />
<strong>Wasser</strong>menge<br />
Zu Beginn<br />
Am Ende<br />
Verbrauch<br />
A B C<br />
Schreibe das Ergebnis des Versuchs auf:<br />
B: ………........<br />
………………….<br />
C: ………........<br />
………………….<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
18
Protokollbogen von: …………………………………………………………<br />
Meine Untersuchungsfrage:<br />
………………………………………………………………………………………………..<br />
………………………………………………………………………………………………..<br />
Mein Versuchsaufbau:<br />
Beobachtung:<br />
<strong>Wasser</strong>menge A B C<br />
Zeit<br />
A: ………........<br />
………………….<br />
Schreibe das Ergebnis des Versuchs auf:<br />
B: ………........<br />
………………….<br />
C: ………........<br />
………………….<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
…………………………………………………………………………………………………<br />
19