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Photosyntheserate

MittelschuleBiologieVereinfachtes Modell limitierender Faktoren für den Unterricht

Über dieses Experiment

Dies ist das klassische Experiment mit Wasserpest. Stelle eine Lampe näher heran, gib Natriumhydrogencarbonat hinzu oder erwärme das Wasser und zähle die Sauerstoffbläschen, die die Pflanze abgibt. Das Diagramm zeigt, wie die Rate ansteigt und sich dann einpendelt. So können Schülerinnen und Schüler jederzeit den limitierenden Faktor bestimmen und erkennen, warum die Zugabe weiterer anderer Faktoren keinen Unterschied macht.

Lernziele

  • Miss die Fotosyntheserate, indem du die Sauerstoffbläschen zählst
  • Beschreibe, wie Lichtintensität, Kohlenstoffdioxid und Temperatur die Rate beeinflussen
  • Bestimme anhand der Form eines Ratendiagramms den limitierenden Faktor
  • Erkläre, warum die Rate bei hohen Temperaturen sinkt

Anleitung

  1. 1Beginne mit der Lampe in 20 cm Abstand und drücke eine Minute lang auf „Zählen“. Notiere die Anzahl der Bläschen.
  2. 2Stelle die Lampe auf 10, 30, 40 und 60 cm Abstand und wiederhole jedes Mal die Zählung.
  3. 3Erhöhe den CO₂-Gehalt und wiederhole die Lichtreihe. Beobachte, wie sich das Plateau im Diagramm nach oben verschiebt.
  4. 4Stelle das Diagramm auf Temperatur um und bestimme das Optimum. Beobachte dann, was oberhalb von 40 °C passiert.

Das Modell

Gesamtgleichung der Fotosynthese
Die Lichtintensität nimmt mit dem Quadrat des Abstands zur Lampe ab.
Der knappste Faktor bestimmt die Rate. R steht für den bei der Atmung verbrauchten Sauerstoff.

Annahmen

  • Dies ist ein qualitatives Lehrmodell. Die Zahlen zeigen Trends und keine Messwerte einer bestimmten Pflanze.
  • Es wird angenommen, dass jede Blase dasselbe Sauerstoffvolumen enthält.
  • Die Lampe erwärmt das Wasser nicht. Bei einem echten Experiment wird dafür ein Hitzeschild verwendet.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum sinkt die Lichtintensität auf ein Viertel, wenn man die Lampe von 10 cm auf 20 cm entfernt?
  2. Q2Bei sehr hoher Lichtintensität steigt die Rate nicht weiter an. Welcher Faktor könnte jetzt limitierend sein?
  3. Q3Warum entstehen keine Blasen, wenn die Lampe weit entfernt ist, obwohl die Pflanze noch lebt?
  4. Q4Warum sinkt die Rate oberhalb von etwa 40 °C stark ab?

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein limitierender Faktor?

Es ist der Faktor, der am knappsten vorhanden ist. Erhöht man ihn, steigt die Rate; eine Erhöhung jedes anderen Faktors hat jedoch keine Wirkung, bis sich der limitierende Faktor ändert.

Warum gibt man Natriumhydrogencarbonat ins Wasser?

Es löst sich auf und setzt dabei Kohlenstoffdioxid frei. So lässt sich kontrollieren, wie viel CO₂ die Pflanze nutzen kann.

Bestehen die Blasen aus reinem Sauerstoff?

Meistens, aber sie enthalten auch etwas Stickstoff und Kohlendioxid, das im Wasser gelöst ist. Sie zu zählen ist eine schnelle Möglichkeit, Raten zu vergleichen, aber keine exakte Messung.