Erstellen eines funktionierenden Kleinökosystems

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1 Projektarbeit Wettbewerb Jugend forscht 2017 Erstellen eines funktionierenden Kleinökosystems Fachgebiet Biologie Persönliche Daten: Frances Loreen Guba Gardelegen 6. Klasse unterstützend Franz Iser Gardelegen 6. Klasse Einrichtung Schule: Freizeitoase Gardelegen Tel Betreuer: Irmgard Pantel / Ingrid Jankowski Freizeitoase Gardelegen (ehemals Schullandheim) freizeitoase-gardelegen@vhsbw.de Tel

2 Inhaltsverzeichnis 1. Deckblatt / Datenblatt 2. Projekt Kurzfassung 3. Idee und Umsetzung 4. Versuchsgrundlagen 5. Aufbau einer Pflanze 6. Prozesse die im Glas ablaufen 7. Versuchsverlauf 8. Schlussfolgerungen 9. Quellennachweis

3 2. Kurzfassung Pflanzen im Sommer wie im Winter anschauen zu können gefällt uns. Besonders in der kalten Jahreszeit fehlt uns das Grün. Leider darf man nicht vergessen die Pflanzen zu betreuen. Außerdem ist es schwierig im Sommer wie im Winter gute Bedingungen für die Pflanzen zu schaffen. Nach Recherchen im Internet fanden wir heraus, dass es abgeschlossene Ökosysteme gibt, in denen die Pflanzen sogar über Jahre ohne Pflege gedeihen können. Das interessierte uns sehr und wir beschlossen es auszuprobieren. Wir besorgten uns große Gläser, die wir mit Substrat, Granulat und Pflanzen ausstatteten. Nun möchten wir erforschen, ob wir mit Wassermenge, einer bestimmten Licht- und Wärmemenge ein Pflanzenwachstum beobachten können. 3. Idee und Umsetzung: In der AG Tiere und Natur unterhielten wir uns über Möglichkeiten der Tier- und Pflanzenhaltung. Franz und ich wollten gerne ausprobieren, ob es auch möglich ist, Tiere und Pflanzen in einem geschlossenen Behälter zu halten ohne einen großen Pflegeaufwand betreiben zu müssen. Bei der Recherche über Bedürfnisse und Aufwand in der Tierhaltung nahmen wir von dieser Idee Abstand. Allerdings fanden wir im Internet Hinweise zum Anlegen eines Flaschengartens. Der Pflegeaufwand in einem geschlossenen Ökosystem sollte für mehrere Jahre bei Null liegen. Diese Aussage interessierte uns sehr. Man vergisst ja doch öfter die Blumen zu gießen oder man gießt zu viel. Entweder vertrocknen die Pflanzen oder sie verfaulen, deshalb beschlossen wir ein geschlossenes Ökosystem anzufertigen und uns etwas Grün ins Haus zu holen. 4. Versuchsgrundlagen: 3 Ruhrglas Rillengläser mit Deckel aus der Freizeitoase 1 Sack Seramis Granulat aus dem Baumarkt 1 Eimer Humuserde aus dem Garten der Freizeitoase 6 mediterrane kleinwüchsige Pflanzen aus dem Baumarkt 100 ml Wasser je Glas Wir entschieden uns das hochwertige Seramis Granulat einzusetzen, da in diesem Substrat sehr viele Mineralstoffe und lebenswichtige Spurenelemente für den Nährstoffbedarf der Pflanze auszuziehen sind. Humus enthält ebenfalls viele Nährstoffe und Bakterien, die für das Pflanzenwachstum wichtig sind. Außerdem ist es vorteilhaft, dass weder Wind noch Schädlinge den Pflanzen etwas anhaben können.

4 5. Aufbau einer Pflanze: Wurzeln dienen der Wasser- und Nährstoffaufnahme. Das geschieht besonders in den kleinen feinen Haarwurzeln. Dickere und größere Wurzeln dienen zur Verankerung im Boden. Sie haben auch eine Speicherfunktion, vor allen Dingen im Winter wird das von einigen Pflanzen genutzt. Über das Wasserleitsystem, das Xylem wir das Wasser in alle Teile der Pflanze gebracht. Es ist wichtig für die Photosynthese, die in den Blättern stattfindet. Dort werden organische Verbindungen gebildet. Diese werden über das Phloem, das Gefäßsystem für organische Verbindungen in die Wurzeln verteilt. Ohne organisches Baumaterial könnten die Wurzeln nicht wachsen. Enzyme helfen Mineralien aufzuspalten und der Pflanze auch Vorteile am Standort zu sichern. Das Wasserleitsystem besteht aus langkettigen Kohlehydraten und ist leicht verholzt. Durch die ständige Abgabe von Wasser und der stattfindenden Photosynthese in den Blättern entsteht ein Unterdruck, somit wird das Wasser nach oben gesaugt. Das Phloem befindet sich direkt unter der Rinde der Pflanze und transportiert die Nährstoffe zur Wurzel. Die Rindenschicht sorgt dafür, dass so wenig wie möglich an Wasser und Nährstoffen verloren geht und möglichst wenig Schädlinge sich an der Pflanze gütlich tun. Hierbei haben die Pflanzen auch unterschiedliche Strategien entwickelt. In den Blättern findet die Photosynthese statt. Sie sind optimal angepasst um viel Lichtenergie aufnehmen zu können. In den meisten Fällen sind Blätter sehr flach und haben eine große Fläche. Die Absorption von Licht sorgt für die grüne Farbe. Im Laufe des Jahres verholzen die Blätter etwas, deshalb sehen die anfänglich saftigen gelbgrünen Blätter später dunkelgrün aus. Um nicht zu viel Wasser zu verlieren liegt die Epidermis über den Blattseiten, die auch ein Eindringen von Feinden nach Möglichkeit verhindert. Blattadern und Festigungsstränge geben den Blättern ein straffes Gefüge. Für die Blattvielfalt gibt es bisher noch wenige Erklärungen. Im Winter herrscht bei den meisten Pflanzen Winterruhe. Die Blätter fallen oder auch die ganze oberirdische Pflanze stirbt ab. Chlorophyll wird in kleinste Bestandteile zerlegt und eingelagert. Das geschieht wenn es morgens schon empfindlich kalt geworden ist, die Photosynthese erst später starten kann. Die Pflanzen sind gestresst. Dadurch haben auch andere Farbnuancen in der Pflanze die Chance sich zu präsentieren und für die Pflanze noch eine längere Zeitspanne für die Wintervorbereitung zu gewährleisten. Besonders intensive Farben sollen von der Vitalität der Pflanze künden, so dass sich Fressfeinde eher unscheinbarere Exemplare aussuchen.. Die Wasserzirkulation wird nach und nach eingestellt. Blüten und später Früchte dienen der Fortpflanzung. Es gibt für diesen Bereich auch die unterschiedlichsten Möglichkeiten in der Pflanzenwelt.

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6 6. Prozesse, die im Glas ablaufen: Es interessierte und natürlich wie und warum dieses Ökosystem funktioniert. Welche Prozesse laufen in den Glasbehältern ab? Pflanzen atmen Kohlenstoffdioxid ein und geben Sauerstoff an ihre Umgebung ab, umgekehrt funktioniert dieser Kreislauf gleichfalls, nur in der Nacht.. Man nennt diesen Vorgang Photosynthese Vereinfacht dargestellt werden aus Wasser und Kohlendioxid + Licht = Sauerstoff und Glucose hergestellt. Die chemische Formel dazu lautet: 6H2O + 6 CO2 + Licht = 6O2 + C6H12O6 Das wichtigste Hauptprodukt für die Pflanze ist die Glucose, den die Pflanze als Ausgangsstoff für die Synthese von Fetten und Eiweißen nutzt. Der Sauerstoff ist nur ein Nebenprodukt, den die Pflanze an ihre Umwelt abgibt über ihre Schließzellen an der Unterseite der Blätter. Dort wird auch das CO2 aufgenommen. In den Chloroblasten der Blattzellen findet die Photosynthese statt. Das notwendige Wasser wird von der Wurzel über das Xylem in die Zelle geleitet. Das in den Zellen enthaltene Chlorophyll sorgt für die Aufnahme des Lichtes. Diese Energie wird für die Photosynthese benötigt.. Die Glucose verbleibt in den Zellen der Pflanze und wird unter anderem zu Stärke, einem Polysaccharid umgewandelt. So wird der Zucker schwer löslich und kann bei starken Wasserverlusten in der Pflanze verbleiben. Die Ernährung der Pflanze mit Wasser, Mineralstoffen und Spurenelementen erfolgt über das Wurzelsystem. Der produzierte Sauerstoff wird von Winzlingen und Bakterien im Glas aufgenommen, das bedeutet, dass ein Gleichgewicht hergestellt wird. Was passiert am Tag in den Gläsern? Das Licht geht an.. In der Pflanze wird mit dessen Hilfe und des Chlorophylls CO2 aufgenommen und verarbeitet. O2 wird an die Luft abgegeben. Durch die Lichtintensität entsteht Wärme, die Feuchtigkeit aus dem Boden aufsteigen lässt. Auch die Blätter geben Feuchtigkeit ab. Tröpfchen setzen sich an die Glaswand, die wieder zurück in den Boden fließen.. Was passiert in der Nacht in den Gläsern? Das Licht ist aus. Die Pflanze nimmt Sauerstoff auf und gibt Kohlendioxid an die Luft ab. Es erfolgt ein Stoffabbau in den Blättern. Die Pflanze atmet und gewinnt Energie. Gegen morgen kondensiert das Wasser.

7 Versuchsaufbau: Zunächst schichteten wir auf den Boden der Rillengläser das Seramis Granulat. Durch die grobkörnige Struktur kann in dieser Schicht Wasser gespeichert werden. Darüber wurde dann eine 1:1 Mischung aus Seramis und Humus geschichtet., das etwa 1/3 des Glases bedeckt. Wir gaben je Glas 100 ml Wasser dazu und pflanzten jeweils 2 der mediterranen Pflanzen in die Erde. In 2 Gläser steckten wir einen Wasseranzeiger. Dann wurden die Gläser mit einem Deckel und Gummiring verschlossen. Die Pflanzenbehälter wurden von uns in den Aquarienraum unter die Aquarienbeleuchtung gestellt, somit waren die Pflanzen einer täglichen Lichtintensität von 12 h ausgesetzt. Das Temperaturniveau lag um 18 C 7. Versuchsverlauf: Bereits am 1.Tag konnten wir feststellen, dass die Gläser von innen beschlagen waren. Die Pflanzen richteten sich innerhalb von 3 Tagen in den Gläsern auf. Nach 7 Tagen zeichneten wir an der Glaswand eine Skala ein, um das Pflanzenwachstum nachzuweisen. Nicht relevant war die Kontrolle der Feuchtigkeitsmesser, sie blieben in konstanter Ausrichtung. Die Pflanzen zeigten sich über den gesamten Versuchsverlauf frohwüchsig.

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9 Versuchsablauf: Voraussetzungen: Tag 1-3 Tag Kunstlicht, Beleuchtungs- Pflanzen richten Ökosystem hat sich dauer 12 h/ d sich in den Gefäßen auf eingespielt Temperatur: 18 C Niederschlag von Anzeichnen einer Skala Wasser täglich um Pflanzenwachstum zu rund um das Glas messen Wassergabe von 100ml vom 1.Tag scheint ausreichend Tröpfchen werden feiner Niederschlag zwischen 14.00Uhr 15.00Uhr abgelaufen. Tag 14 Tag kleine Pflänzchen aus Substrat ist wieder sauber dem Gartensubstrat wachsen empor (2 Gläser) Wassergabe von 100 ml pro Glas scheint ausreichend Tag immer wieder zeigen Pflanzen sind ca. 1cm sich vereinzelt kleine gewachsen, zu Zeit kein Pflänzchen im Substrat Nebenbewuchs Wurzelwachstum ist gut teilweise auch sichtbar

10 Standortwechsel: Da der erste Versuch recht gut funktioniert hat, wollten wir herausfinden was passiert wenn das Glas an einen anderen Standort gebracht wird. Dazu wurde ein Glas für 3 Wochen ausgelagert. Das Temperaturniveau entsprach der Temperatur in der Freizeitoase. Licht war jedoch nur 6-8 Stunden täglich verfügbar.. Die Vorgänge liefen wie gewohnt ab. Es war ein Niederschlag erkennbar. Allerdings hatte der Standortwechsel Einfluss auf die Frohwüchsigkeit und das Pflanzenwachstum. Das war in dieser Zeit nicht nachweisbar. 8. Schlussfolgerung: Ein Pflanzengarten sieht nicht nur schön aus, auch für Personen, die keinen grünen Daumen haben kann er auf jeden Fall ein Hingucker sein. Wir haben intensiv recherchiert was in diesen Gläsern passiert: Die Photosynthese kann man so nicht sehen.. Wir konnten jedoch beobachten, dass täglich ein Niederschlag entsteht, der sich so gegen 14.00Uhr abgeregnet hat.. Die Pflanzen fühlen sich in ihrem kleinen Ökosystem wohl und wachsen. Auch ein Wurzelwachstum ist erkennbar. Gerne möchten wir diesen Versuch mit klein bleibenden Pflanzen, die hier in Deutschland heimisch sind ausprobieren. 9. Quellennachweis: Lehrbuch Biologie Klasse 12 Photosynthese www. Bildwoerterbuch.com www. Tierfreund.de/stamm-blätter-wurzeln