Green Energie Chlorophyll und seine Geheimnisse Das Forschungsprojekt Green Energie Chlorophyll und seine Geheimnisse untersucht verschiedene Einflussparameter, die die Fotosyntheserate beeinflussen. Das Projekt wird mit Schülerinnen und Schüler, des Wahlpflichtfaches Naturwissenschaftliche Grundlagen der vierten Klasse des RG/ORG St. Ursula durchgeführt. Ziel ist es, mit den Schülerinnen und Schülern in einem gemeinsamen Prozess die Bedeutung der Photosynthese als Grundlage allen Lebens zu erarbeiten und für alle sicht- und begreifbar zu machen. Grüne Pflanzen gehören zu den autotrophen Organismen. Sie sind in der Lage, aus Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Lichteinwirkung körpereigene, organische Stoffe = Kohlenhydrate (Zucker, Stärke) aufzubauen. 6 CO2 + 6 H2O + Licht C6H12O6 + 6 O2 1. Herstellung einer Rohchlorophyll-Lösung und papierchromatographische Trennung der Blattfarbstoffe. Der Versuch zeigt, dass Rohchlorophyll aus mehreren Farbstoffen besteht, die abhängig vom Molekulargewicht unterschiedlich schnell mit dem Laufmittel mitwandern. Die schweren Farben (grün) bleiben zuerst stehen, die leichteren (gelb) werden über weitere Strecken mittransportiert.
2. Trennung einer alkoholischen Rohchlorophyll-Lösung in seine Farbkomponenten: Die grünen Farbstoffe sind fettlöslich und bleiben im Benzin, die gelben lösen sich in Alkohol.
3. Betrachtung der Chlorophylllösung im UV Licht: Die Chloropylllösung fluoresziert rot. 3. Untersuchung der Photosyntheserate in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern: Lichtintensität, CO2 Gehalt des Wassers (Mineralwasser, destilliertes Wasser, Leitungswasser), Temperatur und unterschiedliche Farbfiltern
4. Messung der Photosyntheserate von Basilikumblättern mittels CO2 und O2 Sensoren unter verschiedenen Bedingungen: Es wurde dafür ein Vernier Messgerät mit CO2 Sensor, O2 Sensor und einem Sensor zur Messung der Lichtintensität verwendet. Die Beleuchtung erfolgte mittels Diaprojektor. Die frischen Basilikumblätter wurden in eine BioCamber (250 ml Fassungsvermögen) gelegt und es war eine genaue Messung des O2 und CO2 Gehaltes im Inneren möglich.
a) Photosynthese von Basilikumblättern (6 min): Basilikumblätter wurden über einen Zeitraum von 6 Minuten mit dem Licht des Diaprojektors beleuchtet (Die Lichtstärke wurde nur in einem kurzen Zeitraum gemessen und betrug ca. 750 Lux). Man erkennt sehr schön das zeitlich verzögerte Einsetzen der Photosynthese. b) Photosynthese von Basilikumblättern (14 min): Basilikumblätter wurden über einen Zeitraum von 14 Minuten mit dem Licht des Diaprojektors beleuchtet (Die Lichtstärke betrug ca. 750 Lux). Man erkennt wieder die Zellatmung in den ersten 4 Minuten und danach die Photosynthese am Anstieg des O2 Gehaltes und am Abfall des CO2 Gehaltes.
c) Vergleich mit und ohne Beleuchtung durch den Overheadprojektor (jeweils 25 Minuten): Es wurden wieder Basilikumblätter verwendet. Die Beleuchtungsstärke im Klassenzimmer betrug 77 Lux, mit Overheadprojektor ca. 860 Lux. Die dicke Linie stellt die Messung im Klassenzimmer dar. Man erkennt gut, dass ohne zusätzliche Beleuchtung (77 Lux) keine Photosynthese sondern Zellatmung stattfindet. Mit Beleuchtung durch den Overheadprojektor (dünne Linie) ist der Anstieg des Sauerstoffgehaltes und der Abfall des CO2 Gehaltes sehr gut zu erkennen.
d) Photosynthese im Sonnenlicht: Die Messung erfolgte im Schulhof bei strahlendem Sonnenschein (ca. 2800 Lux) Der starke Anstieg des O2 Gehaltes ist deutlich zu sehen. Der Verlauf des CO2 Gehaltes ist leider nicht gut zu sehen, da wir gleichzeitig die Lichtstärke im unteren Diagramm dargestellt haben. Die Zacken verdeutlichen das Abschatten des Lichtsensors durch die Schüler.
e) Photosynthese bei Basilikum- und Ficus-Blättern: Bei einer Beleuchtung von durchgehend 860 Lux über 10 Minuten wurde die Photosynthese bei Basilikum- und Ficusblättern verglichen. Die Photosynthese beim Basilikum läuft 10 Minuten normal ab, dann setzt beim Ausschalten des Lichtes die Zellatmung ein. Die kurze Linie beschreibt die Messung des Ficusblattes. f) Basilikumblätter mit Beleuchtung durch Rot-, Blau- und Grünfilter (jeweils 200 s): Die Beleuchtung betrug ca. 860 Lux. Wir haben mit den Farbfiltern keine wesentliche Veränderung des Verlaufes der Photosynthese festgestellt.
g) Basilikumblätter auf Eis: Das Gefäß mit den Basilikumblättern wurde auf Eis gelagert (dicke Linie). Bei der Sauerstoffkonzentration sieht man einen Stopp der Photosynthese und den Übergang zur Zellatmung sehr gut. 5. Betrachtung und Darstellung der Spaltöffnungen (zur CO2 Aufnahme) eines Blattes
6. Von der Photosynthese über den Baum zum Papier Holz ist ein natürlich nachwachsender Rohstoff. Bäume brauchen Sonnenlicht, Kohlendioxid, Wasser, Nährstoffe und den Blattfarbstoff Chlorophyll für ihre Wachstumsprozesse. Das Chlorophyll kann die Energie der Sonne für Pflanzen nutzbar machen. Diese Energie wird von den Pflanzen für ihr Wachstum und somit auch für die Entstehung von Holz genutzt. Papier wird zum großen Teil aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz hergestellt. Was kann man alles aus Papier machen? Die SchülerInnen der 3a Klasse beschäftigten sich im Werkunterricht mit der Herstellung von Papier und gestalteten dazu ein gemeinsames Kunstwerk. Aus Zeitungspapier wurden Steher gerollt, diese mit weißem Seidenpapier ummantelt und auf Karton befestigt. Danach mussten Bahnen für Glasmurmeln aus 3-Stern- Papier gefaltet und an den Stehern befestig werden. Die in Zweiergruppen gestalteten Einzelbahnen wurden durch überlegtes und vorausschauendes Bauen zu einer großen Kugelbahn zusammengeführt. Was zuerst ein Baum war, wurde zu Papier und konnte durch gemeinsames Arbeiten zu einem kleinen Kunstwerk werden, welches über ein ganzes Stockwert der Schule reichte.
7. Holz und Kokosfaser Materialen aus der Natur für den Naturschutz Die 2a Klasse hat für Kleinvögel aus Kokosfaser Nistkästen geflochten und die 3a Klasse mit dem Rohstoff Holz Fledermaus-Nistkästen aus Holz hergestellt. Die fertigen Werkstücke wurden von den SchülerInnen in ihren Hausgärten bzw. in der Nähe ihrer Wohnungen in Klagenfurt angebracht. Ergänzt wurde das kreative Tun mit Hinweisen auf die Produktion von Holz in den einheimischen Wäldern und die vielfältige Verwendung von Naturfasern im Alltag. Klasse 3a Klasse 2a Mag. Ulrike Prechtl Mag. Klaudia Kronsteiner Mag. Gabriele Schwantler Mag. Gerhild Zwettler