50 Experimente - Biologie / 9.-13. Schulstufe 60 Min Wasserleitung in Pflanzen rot und blau gefärbte Pflanzenblüten oder -blätter Pflanzen brauchen zum Leben ständig Wasser. Jeder Hobbygärtner und Zimmerpflanzenliebhaber weiß, dass seine Pflanzen regelmäßig gegossen werden müssen. Das Wasser wird mit den Wurzeln aufgenommen. Im Stängel wird es in eigens dafür vorhandene Gefäße geleitet und gelangt so zu den Blättern, wo es in den Blattadern transportiert wird und durch kleine Blattöffnungen (Spaltöffnungen), meist auf der Blattunterseite sitzend, wieder als Wasserdampf abgegeben wird. Mit dem Wasser werden auch verschiedene Stoffe, u. a. Nährsalze, mitgenommen. Mit folgendem Versuch kannst du das nachweisen. Das wird gebraucht: weiße Nelken, Schneeglöckchen oder Stangensellerie, rote und blaue Tinte, 2 Wassergläser, Messer. So wird es gemacht: Stell eine Nelke in ein Glas mit (durch blaue Tinte) gefärbtem Wasser und beobachte. Eine andere Möglichkeit: Schneide ein Stangensellerieblatt ein paar Zentimeter der Länge nach ein, d. h. teile den Stängel in zwei Teile, schneide aber das Blatt nicht ganz entzwei. Stecke jetzt die eine Hälfte in rot gefärbtes Wasser, die andere in blau gefärbtes Wasser. Das kann man beobachten: Spätestens am nächsten Tag sind die Blätter halb rot und halb blau gefärbt. Schneide jetzt den Stängel quer und schau auf die Schnittfläche. Nun wirst du rote und blaue Punkte im Stängelquerschnitt sehen: Das ist der Beweis, dass das gefärbte Wasser in diesen kleinen Röhren, Biologen nennen sie Siebröhren, transportiert wird. Erklärung: Der Stängel besitzt Gefäßbündel, kleine Wasserleitungssysteme aus langen dünnen Röhren. Diese Röhren sind Kapillare, das sind Haar-Röhren (wie der Name schon sagt, sehr dünne Leitungen). Hier wird das Wasser durch die Adhäsionskräfte, die zwischen Wasser und Gefäßwand herrschen, hochgesaugt ein physikalisches Prinzip. Das bedeutet auch, dass die Pflanze (fast) keine Energie oder Pumpen dafür benötigt. Das Wasserleitungssystem funktioniert allerdings auf Grund der Gegenkraft, nämlich der Schwerkraft, die das Wasser wieder nach unten zieht, nur bis zu rund 130 m Höhe, was wiederum in der Natur dazu geführt hat, dass es keine höheren Bäume gibt und geben kann. 12
Osmose Stangensellerie am Versuchsbeginn - eingetaucht in zwei verschiedene Farblösungen Nach Stunden: Im Stängel werden die Lösungen bis zu den Blättern transportiert. (links rot, rechts blau) 13
50 Experimente - Biologie / 9.-13. Schulstufe 45 Min Weshalb platzen Kirschen, wenn man sie ins Wasser legt? Herrlich frische, rot gefärbte, vollreife Kirschen hängen am Baum. Ein Regentag - und schon sind am nächsten Tag viele dieser süßen Früchte geplatzt. Was ist passiert? Das wird gebraucht: frische, vollreife Kirschen, Schale mit Wasser (alternativ kann man im Winter den Versuch mit Kirschtomaten machen). So wird es gemacht: Eine Hand voll Kirschen in das Wasser legen, beobachten und nach einigen Stunden wieder beobachten. Das kann man beobachten: Die Kirschen sind größer geworden, einige sind geplatzt. Weshalb? -> Die Kirschen saugen Wasser an, werden größer und größer und schließlich platzen sie auf. Erklärung: Das Fruchtfleisch der Kirschen enthält viel Zucker. - Nicht umsonst schmecken sie so süß. Dieser Zucker saugt das Wasser an (wie ein Würfelzucker den Kaffee). Die Kirschenhaut (die Fruchthaut, wie Biologen sagen) lässt das Wasser hinein in die Kirsche. Dadurch wird die Kirsche größer und größer, bis sie platzt, wie ein zu voll gepumpter Luftballon. Wissenswertes: Die Fruchthaut ist halbdurchlässig (semipermeabel, wie Fachleute sagen), d. h. sie lässt Wasser durch, nicht aber Zucker. Das bedeutet, dass das Wasser in die Kirsche hineingesaugt wird. Weshalb? Nun, das ist ein physikalischer Vorgang, der nach dem Prinzip der Osmose verläuft. Stoffe neigen dazu, sich gleichmäßig zu durchmischen, wenn sie das können. In diesem Fall liegt im Inneren der Kirsche eine hohe Zuckerkonzentration vor, außen in der Wasserschale gibt es keinen Zucker. Daher fließt das Wasser Richtung Zucker, durchfließt die Fruchthaut und verdünnt den Zuckergehalt im Inneren der Kirsche. Dadurch kommt es zu einer Volumenzunahme der Kirsche, die Fruchthaut hält diesem Druck nicht stand und platzt. Das passiert leider auch draußen in der Natur am Baum bei lang andauernden Regenfällen. 14
Osmose Notizen Kirschen nach einigen Stunden im Wasser: Einige sind größer, viele geplatzt. 15
50 Experimente - Biologie / 9.-13. Schulstufe 60 Min Salz entzieht den Pflanzen viel Wasser Pflanzen nehmen mit den Wurzeln Wasser auf, transportieren es im Stängel zu den Blättern und geben ständig Wasserdampf ab. (Siehe auch: Versuch zur Abgabe von Wasserdampf bei Pflanzen UST-Buch.) Sie können das Wasser so lange vom Boden aufsaugen, so lange sie genügend Kraft dazu haben. Wenn aber der Boden das Wasser zu fest hält, dann können sie das nicht mehr. (Boden-)Salz bindet nämlich viel Wasser und entzieht den Pflanzen sogar Wasser. Der folgende Versuch zeigt das sehr anschaulich. Das wird gebraucht: Karotten, Salz, Gläser, Messer. So wird es gemacht: Schneide den Kopf der Karotte, das obere Ende, ab, höhle es ein kleines Stück aus und fülle das Loch mit Salz. Nun stellst du die Karotte in ein Glas zum Vergleich ein zweites daneben. Das kann man beobachten: Bald wirst du merken, dass das Salz feucht wird. Nach ein paar Stunden (oder einem Tag) ist die Karotte ziemlich eingeschrumpft, rutscht unter Umständen sogar ins Glas hinein, Flüssigkeit tritt aus und die Karotte wird weich und unansehnlich. Die zweite Karotte bleibt in dieser Zeit unverändert. Du siehst, wie rasch das Salz eine Pflanze (hier eben eine Wurzel) schädigt bzw. zerstört. Erklärung: Pflanzen besitzen eine gewisse Saugspannung auf Grund ihres Aufbaues. Genauer genommen besitzt die pflanzliche Zelle diese Saugspannung. Hat sie im Inneren zu wenig Wasser, so kann sie auf Grund ihrer Inhaltsstoffe Wasser von außen aufsaugen. Im Inneren transportiert die Pflanze dann das Wasser in eigenen Leitbündeln (gut sichtbar als Blattadern -> siehe auch Versuch: Pflanzen leiten Wasser). Hat der Boden allerdings eine höhere Saugkraft, weil er z. B. durch Straßensalze verunreinigt ist, dann vertrocknen die dort wachsenden Pflanzen (Salzschäden an Straßenrändern). VOR und NACH dem Versuch 16
Salz entzieht den Pflanzen viel Wasser Karotten, Salz und Versuchsgläser Karotte mit Salz gefüllt, daneben unbehandelt Ausgehöhlte Karotte mit Salz bestreuen und in ein Versuchsglas setzen! > Karotte wird kleiner und rutscht in das Glas. 17