Biologie. Biologie an Stationen 7-8 Gymnasium. an Stationen. Fotosynthese und Zellatmung. Manuela Giar. Downloadauszug aus dem Originaltitel:

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1 Manuela Giar Biologie an Stationen 7-8 Gymnasium Gymnasium Manuelaa Giar Downloadauszug aus dem Originaltitel: Biologie an Stationen bungsmaterial al zu den ehrplans

2 Biologie an Stationen 7-8 Gymnasium Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Biologie an Stationen 7-8 Über diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web.

3 Materialaufstellung und Hinweise zu den einzelnen Stationen Die Seiten 32 bis bis 42 sind in in entsprechender Anzahl zu zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten erstellt werden. Materialaufstellung Seite 32 Station 1 Die Ernährung von Pflanzen Seite Station 2 Die Entdeckung der Fotosynthese Seite 35 Station 3 Priestley-Versuch: Übungsheft Seite 36 Station 4 Lichtabhängigkeit der Fotosynthese: Wasserpest, Schneidemesser, 2 Wasserbehälter, Overhead-Projektor, Alufolie, Stoppuhr Seite 37 Station 5 Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese: 1 kleiner Behälter (250 ml), 1 großer Behälter (500 ml), Leitungswasser, heißes Wasser, Eiswürfel, Thermometer, Wasserpest, Stoppuhr, Schneidemesser Seite 38 Station 6 Abhängigkeit der Fotosynthese von Kohlenstoffdioxid: 3 Behälter, Wasserpest, Schneidemesser, Stoppuhr, Leitungswasser, destilliertes Wasser, ser, Mineralwasser Seite 39 Station 7 Blattchromatografie bunte Farben in den Blättern: Laubblätter, Schere, Mörser, Pistill, Filterpapier, Petrischale, Pipette, Spiritus, Seesand, Teelöffel, Messbecher Seite Station 8 Die Fotosynthese und die Zellatmung Seite 42 Station 9 Das Fotosynthese-Quiz 1

4 Laufzettel für Pflichtstationen Stationsnummer erledigt kontrolliert Wahlstationen Stationsnummertionsnummer erledigt kontrolliert mer 2

5 Station 1 Die Ernährung von Pflanzen Eine Pflanze ist aus vielen verschiedenen Strukturen aufgebaut. Das Blatt ist eines der Grundorgane und von enormer Bedeutung für eine Pflanze. In den Blättern werden die Nährstoffe gebildet. In den grünen Blättern findet man das Blattgrün (Chlorophyll). Dabei handelt es sich um einen besonderen Stoff: Chlorophyll ist in der Lage, aus Licht, Wasser und Kohlestoffdioxid Traubenzucker (Glukose) aufzubauen. Bei dieser Reaktion entsteht als Abfallprodukt Sauerstoff. Den Vorgang, bei dem Traubenzucker hergestellt wird, bezeichnet man als Fotosynthese. Aufgabe 1: Die Abbildung zeigt einen Baum. Mache mithilfe von Pfeilen deutlich, welche Stoffe der Baum zur Ernährung aufnimmt und welche er abgibt. Verwende die folgenden Begriffe zusammen mit deinen Pfeilen: Sonnenlicht, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasser, Mineralstoffe, fe, Traubenzucker Aufgabe 2: Ordne dem Blattaufbau die richtigen Fachbegriffe zu. Die Begriffe unten helfen dir dabei. Blattquerschnitt Blattoberseite Cuticula untere Epidermis Schwammgewebe Chloroplasten obere Epidermis Palisadengewebe Spaltöffnung Blattunterseite 3

6 Station 2 Die Entdeckung der Fotosynthese (1) Jan Baptist van Helmont ( ) war ein niederländischer Universalwissenschaftler. Er arbeitete als Arzt, Naturforscher und Chemiker pflanzte er einen jungen Weidenbaum in einen Topf. Die Erde in dem Topf wog 90,7 kg und die kleine Weide 2,3 kg. 5 Jahre wurde die Weide in dem Topf von van Helmont mit Regenwasser gegossen. Die Masse der Weide betrug inzwischen 76,7 kg und die Erde war nur um 50 g leichter geworden. Aufgabe 1: Erstelle ein Versuchsprotokoll zu dem oben beschriebenen Versuch von van Helmont. 1. Beobachtung: 2. Fragestellung: 3. Hypothesen: en: 4. Versuch: 5. Auswertung in Bezug auf die Hypothesen: 4

7 Station 2 Die Entdeckung der Fotosynthese (2) Um seine Hypothese zu überprüfen, dass die Gewichtszunahme der Weide allein vom Wasser abhängt, unternahm van Helmont mit 2 gleich großen Weidenzweigen folgenden Versuch: Er benötigte 1 frischen Weidezweig (300 g) und 1 getrockneten Weidezweig (100 g). Die angegebenen Gewichte rechnete er auf die gesamte Pflanze um. Eine junge Weidenpflanze hat ein Normalgewicht von 2,3 kg und ein Trockengewicht von 0,76 kg. Eine alte Weidenpflanze hat ein Normalgewicht von 76,6 kg und ein Trockengewicht von 25,5 kg. Aufgabe 2: Beschreibe van Helmonts zweiten Versuch. Was wollte er damit beweisen? Aufgabe 3: Berechne den Unterschied für das Trockengewicht zwischen der jungen und der alten Pflanze. Aufgabe 4: Welchen Schluss bezüglich der Hypothese, dass die Gewichtszunahme allein durch das Wasser bedingt ist, kannst du aus dem Vergleich des Trockengewichts ziehen? 5

8 Station 3 Priestley-Versuch Joseph Priestley ( ) war ein englisch-amerikanischer Theologe, Philosoph, Chemiker und Physiker. Ihm waren die Ergebnisse van Helmonts bereits bekannt, als er folgendes Experiment unternahm. A: Er stellte eine Kerze unter eine Glasglocke und stellte fest, dass diese nach einiger Zeit erlosch. B: Er stellte eine Kerze unter die Glasglocke und setzte eine Maus dazu. Die Kerze e erlosch nach viel kürzerer Zeit als bei Versuch A. Außerdem wurde die Maus nach kurzer Zeit ohnmächtig. C: Er setzte eine Maus unter die Glasglocke. Die Maus wurde ohnmächtig, aber erst nach längerer Zeit als bei Versuch B. D: Er stellte eine kleine Pflanze unter die Glasglocke und setzte eine e Maus dazu. Er stellte fest, dass die Maus nicht ohnmächtig wurde. Aufgabe 1: Beschreibe, welche Ergebnisse bzw. Erkenntnisse nisse Priestley aus jedem Versuch ziehen konnte. Beginne mit A und halte die Reihenfolge der Versuche ein. Versuch A Ergebnis bzw. Erkenntnis des Versuchs B C D Aufgabe 2: Priestley führte einen weiteren Versuch durch, indem er Versuch C abwandelte. Nachdem die Maus ohnmächtig geworden war, holte er sie vorsichtig unter der Glocke hervor und stellte eine Pflanze darunter, wobei er darauf achtete, dass die verbrauchte Luft der Maus größtenteils unter der Glocke blieb. Nachdem er einige Zeit gewartet hatte, setzte er die Maus wieder unter die Glocke und stellte fest, dass die Maus nicht ohnmächtig wurde. Welches Ergebnis kannst du diesem Versuch E entnehmen? Beantworte die Frage in deinem Heft. 6

9 Station 4 Fragestellung: Braucht eine Pflanze Licht, um Sauerstoff zu produzieren? Hypothese: Lichtabhängigkeit der Fotosynthese Material: Wasserpest, Schneidemesser, 2 Wasserbehälter, Overhead-Projektor, dproje Alufolie, Stoppuhr Durchführung: Teilversuch 1: Schneidet 1 Wasserpestspross stspross am Stängel ab, sodass eine gut sichtbare Schnittfläche entsteht. Gebt den Wasserpestspross pross in 1 Behälter mit Wasser und stellt diesen en auf den angeschalte- alte ten Overheadprojektor. Wartet 5 Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb nerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 2: Schneidet 1 Wasserpestspross am Stängel ab, sodass eine gut sichtbare Schnittfläche entsteht. Gebt den Wasserpestspross ros in 1 Behälter mit Wasser und umhüllt den Behälter vollständig mit Alufolie. Verschließt ihn zudem mit der Alufolie. Stecht nach 5 Minuten an der Seite des Behälters eine kleine Öffnung mit der Spitze des Schneidemessers in die Alufolie und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche che aufsteigen. Beobachtungen: Bläschen pro Minute Ergebnis: Sauerstoffproduktion der Wasserpest mit und ohne Licht mit Licht ohne Licht 7

10 Station 5 Fragestellung: Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese Wird die Fähigkeit einer Pflanze, Sauerstoff zu produzieren, von der Temperatur beeinflusst? Hypothese: Material: 1 kleiner Behälter (250 ml), 1 großer Behälter (500 ml), Leitungswasser, heißes Wasser, Eiswürfel, Thermometer, Wasserpest, Stoppuhr, Schneidemesser Durchführung: Teilversuch 1: Gebt einen frisch angeschnittenen enen Wasserpestspross in 1 kleinen Behälter mit Wasser. Bestimmt mit dem Thermometer met r die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb nerha von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 2: Füllt in 1 großen Behälter Wasser mit Eiswürfeln und stellt den kleinen Behälter mit Wasser und dem Wasserpestspross hinein. Der große Behälter er dient als Wasserbad. Wartet einige Minuten, bis das Wasser im kleinen Behälter abgekühlt ist. Bestimmt mit dem Thermometer die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 3: Füllt in den große Behälter heißes Wasser und stellt den kleinen Behälter mit Wasser und dem Wasserpestspross hinein. Wartet einige Minuten, bis sich das Wasser im kleinen Behälter erwärmt hat. Bestimmt mit dem Thermometer die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten n an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Beobachtungen: Bläschen pro Minute Sauerstoffproduktion der Wasserpest bei verschiedenen Temperaturen Zimmertemperatur kalt heiß Ergebnis: 8

11 Station 6 Fragestellung: Braucht eine Pflanze Kohlenstoffdioxid, um Sauerstoff zu produzieren? Hypothese: Abhängigkeit der Fotosynthese von Kohlenstoffdioxid Material: 3 Behälter, Wasserpest, Schneidemesser, Stoppuhr, Leitungswasser (enthält wenig Kohlenstoffdioxid), destilliertes Wasser (enthält kein Kohlenstoffdioxid), oxid) Mineralwasser (enthält viel Kohlenstoffdioxid) Durchführung: Teilversuch 1: Gebt einen frisch angeschnittenen enen Wasserpestspross in 1 Behälter mit Leitungs ungswasser. ser Legt einen Zettel mit Leitungswasser dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 2: Gebt in den 2. Behälter einen frisch angeschnittenen Wasserpestspross mit destilliertem Wasser und legt einen Zettel mit destilliertes Wasser dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 3: Gebt in den 3. Behälter einen frisch angeschnittenen enen Wasserpestspross mit Mineralwasser und legt einen Zettel mit Mineralwasser dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche che aufsteigen. Beobachtungen: Bläschen pro Minute Sauerstoffproduktion tion der Wasserpest in Abhängigkeit von Kohlenstoffdioxid Leitungswasser destilliertes Wasser Mineralwasser Ergebnis: 9

12 Station 7 Blattchromatografie bunte Farben in den Blättern Die Chromatografie ist eine Methode zur Trennung von Stoffgemischen. Sie wird in vielen Bereichen der biologischen Forschung eingesetzt. Man trägt ein Gemisch auf ein Trägermaterial (Papier) auf. Anschließend lässt man ein Laufmittel (Spiritus) durch das Trägermaterial fließen. Die einzelnen Bestandteile des Gemisches haften aufgrund ihrer verschiedenen Eigenschaften einerseits unterschiedlich fest am Trägermaterial, werden aber andererseits unterschiedlich gut mit dem Laufmittel transportiert. Dadurch legen sie unterschiedliche Laufstrecken zurück, anhand derer sie identifiziert werden können. Material: Laubblätter, Schere, Mörser, Pistill, Filterpapier, Petrischale, Pipette, te, Spiritus, Seesand, Teelöffel, Messbecher Durchführung: 1. Nehmt ein Laubblatt und zerschneidet eidet es. Gebt ein paar Blattstücke mit etwas Seesand in den Mörser und zerkleinert diese mit dem Pistill. 2. Nun füllt eurer Lehrer 10 ml Spiritus in den Mörser hinein. 3. Rührt den Brei mit einem Teelöffel um, bis eine deutlich grüne Farbe zu erkennen ist. 4. Nun wird die Lösung filtriert. Legt dazu das Filterpapier in die Mitte te der Petrischale. Von der Lösung wird ein halber Teelöffel in die Mitte des Filterpapiers piers gegeben. en. Beobachtung: Skizze: ze Deutung: 10

13 Station 8 Die Fotosynthese und die Zellatmung (1) Eine Pflanze muss im Gegensatz zu einem Tier keine Nährstoffe aufnehmen. Sie kann sich die Nährstoffe aus Kohlenstoffdioxid und Wasser, mithilfe von Sonnenlicht selbst herstellen. Pflanzen verwenden die Energie des Sonnenlichtes bei der Fotosynthese, um in den Chloroplasten Traubenzucker herzustellen. Aufgabe 1: Vervollständige die schematische Darstellung der Fotosynthese und notiere die Fotosynthesegleichung. Aufgabe 2: Erkläre den Vorgang der Fotosynthese mit eigenen Worten. 11

14 Station 8 Die Fotosynthese und die Zellatmung (2) Auch eine Pflanze benötigt Energie, denn auch sie hat einen Stoffwechsel. Damit sie an diese Energie gelangen kann, muss sie den in der Fotosynthese hergestellten Traubenzucker abbauen. Sie kehrt quasi die Fotosynthese um. Diesen Prozess nennt man Zellatmung. Die Zellatmung findet in den Mitochondrien der Zellen statt. Die chemische Energie (Glukose) wird in den Mitochondrien für die Zellen nutzbar gemacht. Durch verschiedene Teilschritte wird bei der Zellatmung Glukose unter Beteiligung von Sauerstoff zu den energiearmen Stoffen Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Dabei wird die Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert. ATP bringt die Energieportionen zu den Stellen der Zelle, an denen sie benötigt werden. Aufgabe 3: Vervollständige folgende Abbildung und erläutere den Unterschied des hier gezeigten Prozesses zu dem Prozess, der in der Abbildung in Aufgabe 1 dargestellt wird. 12

15 Station 9 Das Fotosynthese-Quiz Aufgabe: Beantworte die Fragen zur Fotosynthese. 1. Richtig oder falsch? Einer der Stoffe, den die Pflanzen für die Fotosynthese aufnehmen, ist Sauerstoff. 2. Während der Fotosynthese werden Wassermoleküle in ihre Atome aufgespalten, und zwar in und. 3. Richtig oder falsch? Die Pflanzen produzieren während der Fotosynthese e Glukose. 4. Die Pflanzen nehmen das Wasser für die Fotosynthese osynthese durch winzige Auswüchse, die, auf. 5. Grüne Pflanzen verdanken ihre Farbe edem. 6. Richtig oder falsch? Die Öffnungen, durch die Gase aus dem Blatt aus- oder eintreten, nennt man Chloroplasten. 7. Die Energie, die Pflanzen während der Fotosynthese verwenden, kommt von der. 8. Richtig oder falsch? Pflanzen speichern die Energie in Form von Glukose. 9. Während der Fotosynthese liefert Sonnenlicht die Energie, um Kohlendioxid und in Moleküle zu spalten. 10. Den Umkehrvorgang zur Fotosynthese nennt man. 11. Richtig oder falsch? In den Blättern ist nur grüne Farbe vorhanden. 12. Die Leistung der Fotosynthese ist abhängig von der, dem und dem. 13. In welchem Zellorganell findet die Fotosynthese statt? 13

16 Station 1: Die Ernährung von Pflanzen Seite 3 Aufgabe 1: Sonnenlicht Traubenzucker Kohlendioxid Sauerstoff Lösungen: Fotosynthese und Zellatmung Wasser Mineralstoffe Der Baum nimmt Wasser, Mineralstoffe und Kohlenstoffdioxid auf. Mithilfe ilfe des Sonnenlichts werden Traubenzucker und Sauerstoff hergestellt. Aufgabe 2: Blattquerschnitt Blattoberseite Cuticula obere e Epidermis Chloroplasten Palisadengewebe Schwammgewebe untere Epidermis Blattunterseite Spaltöffnung Station tion 2: Die Entdeckung der Fotosynthese Seite / Aufgabe 1: 1. Beobachtung: Die Weide ist in 5 Jahren 74,4 kg schwerer geworden. Die Erde hat allerdings nur 50 g ihres Gewichts verloren. 2. Fragestellung: Wie ist es möglich, dass die Weide so viel schwerer wird, obwohl die Erde nur 50 g Gewicht verloren hat? 3. Hypothesen: Die Nährstoffe für das Pflanzenwachstum kommen aus dem Wasser oder die Erde wird nicht für das Wachstum benötigt oder die Weide produziert durch die herabfallenden ende Blätter Humus bzw. Erde. 4. Versuch: Man nimmt eine Weidenpflanze und gibt sie in ein Gefäß mit Erde. Dann gießt man diese über 5 Jahre nur mit Wasser, gibt nichts hinzu und nimmt nichts weg. Nach 5 Jahren muss man die Weidenpflanze und die Erde wieder voneinander trennen und separat wiegen. 5. Auswertung in Bezug auf die Hypothesen: Pflanzen können sich scheinbar vom Wasser ernähren und die Erde scheint nicht für das zunehmende Gewicht der Weidenpflanze verantwortlich zu sein. Aufgabe 2: Van Helmont hat frische und getrocknete Weidenzweige untersucht, um festzustellen, ob das Wasser für die Gewichtszunahme verantwortlich ist. Aufgabe 3: 25,5 kg 0,76 kg = 24,74 kg Aufgabe 4: Auch ohne den Wasseranteil ist die alte Weidenpflanze um 25 kg schwerer. Pflanzen beziehen ihre Nährstoffe also nicht nur aus Wasser. 14

17 Station 3: Priestley-Versuch Aufgabe 1: Versuch A B C D Ergebnis bzw. Erkenntnis des Versuchs Seite Ein Stoff aus der Luft wird verbraucht, der für den Verbrennungsvorgang der Kerze notwendig ist. Sobald dieser aufgebraucht ist, erlischt die Kerze. Da Tiere ebenfalls den Stoff aus der Luft benötigen, erlischt die Kerze schneller und das Tier wird ohnmächtig. Die Maus verbraucht den Stoff und wird, nachdem er aufgebraucht ist, ohnmächtig. Die Pflanze produziert den Stoff, den die Maus zum Atmen braucht. Lösungen: Fotosynthese und Zellatmung Aufgabe 2: Pflanzen können schlechte Luft aufnehmen und in gute Luft umwandeln bzw. Pflanzen stellen den Stoff her, den die Maus zum Leben / Atmen braucht. Station 4: Lichtabhängigkeit der Fotosyntheseosyn e Seite Ergebnis: Pflanzen benötigen Licht, um Sauerstoff zu produzieren. Im Versuch mit dem Overhead-Projektor steigen mehr Bläschen auf als in dem Versuch mit der Alufolie. Station 5: Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese Seite Ergebnis: Die Fähigkeit einer Pflanze, Sauerstoff zu produzieren, wird von der Temperatur beeinflusst. Sie ist bei Zimmertemperatur mperat am stärksten sten / höchsten. Station 6: Abhängigkeit der Fotosynthese osyn von Kohlenstoffdioxid Seite Ergebnis: Pflanzen benötigen Kohlenstoffdioxid, um Sauerstoff zu produzieren. Im Teilver- such 2 mit Mineralwasser steigen die meisten Bläschen auf. Station 7: Blattchromatografie bunte Farben in den Blättern Seite Beobachtung: Auf dem Filterpapier erkennt man verschiedene Grüntöne und evtl. etwas Gelb, Orange und Rot. Deutung: Die bunten Farben der Blätter, vor allem im Herbst, kommen dadurch zustanden, dass der Grünanteil der Blätter abnimmt, sodass die anderen Farben sichtbar werden. 15

18 Station 8: Die Fotosynthese und die Zellatmung Aufgabe 1: Wasser Kohlenstoffdioxid Sonnenlicht / -energie Sauerstoff Seite / Lösungen: Fotosynthese und Zellatmung Traubenzucker Fotosynthesegleichung: Wasser + Kohlenstoffdioxid + Sonnenenergie = Sauerstoff, Traubenzucker Aufgabe 2: Pflanzen nehmen Regenwasser oder Wasser aus dem Boden auf. Der verbrauchte Kohlenstoffdioxid aus der Luft wird ebenfalls mithilfe ilfe der Spaltöffnungen von den Blättern aufgenommen. Die Energie e aus den Sonnenstrahlen macht daraus Traubenzucker (Glukose) und als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff. Aufgabe 3: Traubenzucker Kohlenstoffdioxid Sauerstoff Energie Wasser Traubenzucker + Sauerstoff = Kohlenstoffdioxid, Energie und Wasser Die Zellatmung ist die Umkehrung der Fotosynthese, bei der Energie für die Stoffwechselprozesse e im menschlichen Körper frei wird. Station 9: Das Fotosynthese-Quiz Aufgabe: 1. Richtig 2. Wasserstoff, Sauerstoff 3. Richtig 4. Wurzeln 5. Chlorophyll 6. Falsch 7. Sonne 8. Richtig 9. Wasser 10. Zellatmung 11. Falsch 12. Temperatur, Licht, Kohlenstoffdioxid 13. In den Chloroplasten. Seite 88 16

19 Impressum 2015 Auer Verlag AAP Lehrerfachverlage age GmbH Alle Rechte vorbehalten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Autor: Manuela Giar Illustrationen: Corina Beurenmeister, Steffen Jähde, Inge Wittig