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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

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