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Lerneinheit · Klasse 7–10 · Biologie

Wie viel Licht braucht die Pflanze?

„Viermal so viel Licht — viermal so viel Fotosynthese? Und was macht eine Pflanze eigentlich nachts?"

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Thema im Lehrplan
Fotosynthese und Zellatmung: Lichtabhängigkeit der Fotosyntheserate, Sättigung, begrenzender Faktor (Kohlenstoffdioxid), Lichtkompensationspunkt, Brutto- und Nettofotosynthese — dazu sauberes Experimentieren mit einer veränderten Größe und Kontrollversuch.
Fach
Biologie
Klassenstufe
Klasse 7–10
Dauer
ca. 60 min (2 Schulstunden) · 8 Missionen und 6 Übertragsaufgaben

Ablauf

  1. Die Wasserpest — Lampe näher, mehr Bläschen — aber wie viel mehr? Zähl nach, wo die Fotosynthese an ihre Grenze kommt. 4 Missionen: Die Lampe rückt näher · Die ganze Messreihe · Noch näher heran · Was fehlt denn dann?
  2. Licht an, Licht aus — Was macht eine Pflanze im Dunkeln? Miss nach — und finde den Abstand, bei dem scheinbar gar nichts passiert. 4 Missionen: Im Dunkeln · Der Ausgleichspunkt · Brutto und netto · Tag und Nacht
  3. Übertrag — 6 Aufgaben zu einer neuen Situation, ohne Simulation. Die eigenen Messreihen stehen daneben.

Der Denkfehler, an dem die Einheit ansetzt

„Doppelt so viel Licht, doppelt so viel Fotosynthese" — die Erwartung eines geraden Zusammenhangs. Dazu: „Pflanzen atmen nicht" beziehungsweise „Pflanzen machen Sauerstoff, Tiere verbrauchen ihn." Mission 1 des zweiten Labors misst im Dunkeln und widerlegt das sofort.

Das sollen die Lernenden am Ende sagen können

Mehr Licht bringt mehr Fotosynthese, aber nicht im gleichen Verhältnis: Der halbe Lampenabstand bedeutet viermal so viel Licht und brachte nur das 1,75-Fache an Bläschen, beim zweiten Mal nur noch ein Fünftel mehr. Die Kurve sättigt. Oben angekommen fehlt nicht mehr das Licht — mit zusätzlichem Kohlenstoffdioxid stiegen die Bläschen bei gleichem Licht von 42 auf 66. Begrenzend ist immer der Stoff, der am knappsten ist. Gleichzeitig atmet die Pflanze rund um die Uhr und verbraucht dabei etwa 6 Bläschen je Minute. Gezählt wird deshalb nie die ganze Fotosynthese, sondern die Differenz: Bei 20 cm werden 30 hergestellt, 6 veratmet, 24 sichtbar. Bei etwa 60 cm hebt sich beides auf — der Lichtkompensationspunkt.

Tipp für den Unterricht

Die Zahlen sind Modellwerte, wie sie ein Schulversuch mit Wasserpest ungefähr liefert — echte Zählungen schwanken stark mit Temperatur, Pflanze und Kohlenstoffdioxidgehalt. Der Versuch lässt sich gut selbst durchführen: Elodea frisch anschneiden, Hydrogencarbonat ins Wasser, Bläschen eine Minute zählen, Lampenabstand ändern, Wasserbad gegen die Wärme der Lampe. Wichtig ist, dass nur eine Größe verändert wird — darum geht es im Labor auch.

So arbeiten die Lernenden

Vor jedem Versuch legen sie sich fest, was herauskommt — der Versuchsaufbau bleibt gesperrt, bis sie das getan haben. Dann zeigt der Versuch, ob die Vorhersage stimmte, und jedes Ergebnis landet in einer Messreihe. Die Regel wird nicht vorgesagt, sie ergibt sich aus den eigenen Messwerten. Sterne bewerten die Vorhersage, nicht den Fleiß.

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Beim Drucken kommt auf der zweiten Seite der Übertrag als Arbeitsblatt — für Klassen, die an der Tafel arbeiten. Die Lösungen stehen in der Handreichung.

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Übertrag: Wie viel Licht braucht die Pflanze?

Name: ______________________________ Klasse: __________ Datum: __________

Jetzt ohne Becherglas — nur mit dem, was deine beiden Messreihen zeigen. Schreibe deine Antwort auf und begründe sie mit dem, was du gemessen hast.

  1. Eine Lampe steht 40 cm von einer Pflanze entfernt und wird auf 20 cm herangeschoben. Wie viel mal so viel Licht bekommt die Pflanze?
  2. Bei 10 cm Abstand zählst du 42 Bläschen je Minute, bei 5 cm nur 50. Warum bringt das vierfache Licht so wenig?
    • a) Weil die Lampe bei 5 cm zu warm wird
    • b) Weil die Fotosynthese gesättigt ist — jetzt fehlt etwas anderes, zum Beispiel Kohlenstoffdioxid
    • c) Weil zu viel Licht der Pflanze schadet
  3. Eine Pflanze lässt 24 Bläschen je Minute aufsteigen. Im Dunkelversuch verbraucht sie 6 je Minute. Wie viele stellt sie in Wirklichkeit her?
  4. Bei 60 cm Abstand zeigt das Messgerät ungefähr null. Was passiert in der Pflanze?
    • a) Nichts — bei so wenig Licht ruht sie
    • b) Sie verbraucht Sauerstoff, das Gerät ist zu ungenau
    • c) Sie stellt genauso viel Sauerstoff her, wie sie gleichzeitig verbraucht
  5. Eine Zimmerpflanze steht in einer dunklen Ecke und bekommt täglich nur zwei Stunden schwaches Licht. Warum geht sie mit der Zeit ein?
    • a) Weil sie nachts keinen Sauerstoff bekommt
    • b) Weil sie in 22 Stunden mehr veratmet, als sie in 2 Stunden herstellt
    • c) Weil Pflanzen ohne direkte Sonne gar keine Fotosynthese machen
  6. Eine Pflanze steht 12 Stunden im Licht und stellt dabei netto 20 Bläschen je Minute her. Nachts verbraucht sie 12 Stunden lang 5 je Minute. Wie viele Bläschen bleiben in 24 Stunden übrig?

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