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Der bei der Photosynthese
freigesetzte Sauerstoff läßt sich auf verschiedene Weisen
bestimmen, am besten mit submers lebenden Pflanzen (Wasserpflanzen)
wie Elodea (Wasserpest) oder Carbomba (Tausendblatt).
Nachfolgend sind 2 Experimente aufgeführt.
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1. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs
mit der Glimmspanprobe
(ELODEA)
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2. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs
mit Indigo
(CARBOMBA)
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Der durch die Carbomba entstehende
Sauerstoff färbt die Lösung blau (Oxidation).
Auch die bei der Photosynthese entstehenden organischen Stoffe
lassen sich leicht nachweisen.
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3. Nachweis der
Assimilationsstärke
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Befestigen Sie dicht an der Oberfläche
zweier grüner Blätter einer Pflanze (z. B. Geranie)
Kartonstücke oder Alufolie, sodaß
ca. 1/3 der Blattoberfläche abgedeckt ist. Sorgen Sie
dafür, daß die Abdeckung dicht anliegt und die
Pflanze genügend Licht erhält. Nach ca. 4 Tagen
nehmen Sie die Abdeckung ab und beobachten die abgedeckte
Fläche.
Löst man nun die Blattfarbstoffe
mit Aceton aus dem Blatt und träufelt Jod/Kaliumjodidlösung
auf das Blatt, färben sich die belichteten Stellen
Blauviolett, die abgedeckten
nicht. Jod/Kaliumjodidlösung ist eine Nachweis von
Stärke.
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Folgerung:
Bei der Photosynthese entsteht in den Blättern der organische
Stoff Stärke, ein Kohlenhydrat, der aus Glucose aufgebaut ist.
Man nennt sie auch Assimilationsstärke.
Um den genauen Stoffwechsel bei der Photosynthese
zu klären, bedarf es anderer Methoden. Dazu später mehr.
1.2.3 Abhängigkeit von Licht, CO2
und Temperatur
Wir wollen uns nun genauer mit den drei genannten
Faktoren auseinandersetzen und ergründen, wie sie die Photosynthese
beeinflussen. Dazu zunächst ein Experiment mit Carbomba.
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4. Blasenzählung
mit Carbomba
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Mit dem Versuchsaufbau von Abb.
8 kann man qualitativ die Abhängigkit von den Faktoren:
- Licht,
- CO2 und
- Temperatur
demonstrieren. 
1.2.3.1 Licht- und CO2 - Abhängigkeit
Um zu verstehen, wie Licht die Photosynthese
der Pflanzen beeinflußt, müssen wir uns zunächst
genauer mit der Energieform Licht beschäftigen. Zum Thema Licht
soll auch auf den Biokurs Klasse 11 (bs11-30.htm
Ozonzyklus) und (bs11-22.htm) verwiesen
werden.
Die Sonne strahlt verschiedene Bereiche des elektromagnetischen
Spektrums auf die Erde.
Um zu entscheiden, welche elektromagnetische Strahlung
der Sonne für die Photosynthese entscheidend ist, muß
man einzelne Wellen des Spektrums auf eine Versuchspflanze (hier
grüne Pflanze) einstrahlen und die Photosyntheseaktivität
messen. Die Phosyntheserate wird üblicherweise als Menge
O2/Zeit gemessen. Trägt man das
Ergebnis gegeneinander auf, erhält man das Aktions-
oder Wirkungsspektrum der Photosynthese:
Man erkennt, daß Wellenlängen oberhalb
von 700 und unterhalb von 400 nm für die Photosynthese wirkungslos
sind. Aus dem Ökologiekurs Klasse 11, Thema Ozon haben wir
gelernt, daß UVB-Licht eher hemmend auf das Pflanzenwachstum
wirkt und UVC völlig in der Atmosphäre absorbiert wird.
Es wirkt also nur sichtbares Licht und davon der Blau- und Rotbereich.
Grünes Licht ist relativ wirkungslos.
Was in der Pflanze mit Licht in Wechselwirkung
tritt sehen wir im nächsten Kapitel?
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Abb. 5
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Nachweis
der
Photosynthese
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Materialien:
große Wasserwanne
Glaszylinder
Reagenzglas
Glasrohre als Stützen
Elodeasprosse
NaHCO3
Das Becken füllt man vollständig mit Wasser
und legt unter den Glaszylinder einige Elodeasprosse. Der
Zylinder sollte genügend Abstand vom Wannenboden haben.
Zur Verbesserung des CO2-Gehaltes des Wassers
gibt man einige Spatelspitzen NaHCO3 ins Wasser,
woraus über das Kohlensäuregleichgewicht CO2
entsteht. Mit einer Lampe kann auch bestrahlt werden.
Der entstehende Sauerstoff wird im Reagenzglas aufgefangen
und mit der Glimmspanprobe nachgewiesen.
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Abb. 6
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Nachweis
der Photosynthese mit Indigo
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Materialien:
Becherglas
Wasser
Carbombasproß
Paraffinöl
0,01% wässrige Indigolösung
10% Na2S2O4 - Lösung
Ein Carbombasproß wird in eine, durch ca. 6 Tropfen
einer 10% igen Na2S2O4-Lösung
reduzierte, farblose 0,01% ige Indigolösung gegeben.
Die Lösung wird luftdicht mit Paraffinöl überschichtet.
Reaktionsablauf
S2O42-
----> 2SO2 + 2 e-
Indigo blau +2H+
+2e- -----> farblos (Red.)
Indigo farblos +O2
-----> blau Ox.)
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Abb. 7
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Nachweis
der Assimilationsstärke
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Materialien:
Blätter, Alufolie, Aceton, Jod/Kaliumjodidlösung
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Abb. 8
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Blasenzählung mit
Carbomba
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Carbomba wird in ca. 20° warmen Wasser auf die Versuchsbedingungen
eingestellt und mit einer 1. Zählung der O2-Blasen
die Ausgangsphotosyntheserate bestimmt.
CO2-Abhängigkeit:
Danach wird wird die Zählung mit demineralisiertem
Wasser, und mit Sprudel wiederholt und jeweils
über die Blasenzählung die Photosyntheserate bei
diesen CO2-Bedingungen bestimmt.
Lichtabhängigkeit:
Die Lichtabhängigkeit kann dadurch untersucht werden,
daß man den Diaprojektor auf Halblicht und Vollicht
schaltet und wiederum die Photosyntheserate bestimmt. Um genauer
die Wechselwirkung des Lichtes mit der Pflanze zu zeigen,
werden nun grüne,
blaue und rote Farbfilter
in den Strahlengang eingebracht und jeweils die O2-Produktion
bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Schülern diskutiert.
Temperaturabhängigkeit:
Während der Versuchsreihen wird die Temperatur in der
Küvette gemessen, um einigermaßen gleiche Temperaturbedingungen
zu haben. Zu hohe Temperatur führt zur Verminderung der
Photosyntheseleistung.
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Abb. 9
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Elektromagnetisches
Spektrum
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Abb. 10
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Aktionsspektrum
der Photosynthese
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