Fotosyntheserate – Licht, CO₂, Temperatur und Kompensationspunkt
BiologiePflanzenphysiologieAlter 16–17Virtuelles Labor
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Als Nächstes in Pflanzenphysiologie
Ein Wasserpestzweig unter einer Lampe gibt je nach Lichtintensität, CO₂-Konzentration und Temperatur schneller oder langsamer O₂-Bläschen ab; ein Diagramm zeigt Bruttofotosynthese, Atmung und Nettofotosynthese mit dem Lichtkompensationspunkt. Die Ansicht Hell- und Dunkelflasche misst die Primärproduktion von Teichwasser unter Schattiernetzen (BPP = NPP + R) und vergleicht die NPP der Biome; die Ansicht Streubeutel misst, wie schnell Laubstreu je nach Temperatur, Feuchte, Maschenweite und Lignin-Stickstoff-Verhältnis abgebaut wird.
Lektion: Fotosynthese und Atmung bei Pflanzen; Primärproduktion von Ökosystemen; Zersetzung
Was sie zeigt
Die Fotosynthese lässt sich an den Sauerstoffbläschen einer Wasserpflanze verfolgen: Die Nettofotosynthese ist die Bruttofotosynthese minus Atmung, am Lichtkompensationspunkt sind beide gleich. In einem See misst man dasselbe mit hellen und dunklen Wasserflaschen: Die Dunkelflasche zeigt die Atmung (R), die Hellflasche die Nettoprimärproduktion (NPP), und BPP = NPP + R. Die NPP unterscheidet sich zwischen Biomen, weil Licht, Wasser, Wärme und Nährstoffe das Wachstum begrenzen. Die Zersetzung gibt Nährstoffe an den Boden zurück: Streu wird bei Wärme, Feuchte und viel Stickstoff schneller abgebaut, bei viel Lignin oder ohne Bodentiere langsamer.
So funktioniert es
In der Ansicht Fotosyntheserate ändern Sie Licht, CO₂ und Temperatur und wählen die Achse des Diagramms. In Hell- und Dunkelflasche wählen Sie die Wasserprobe, das Licht an den Flaschen, die Wassertemperatur und die Inkubationszeit, klicken auf Inkubieren und lesen den Sauerstoff jeder Flasche ab; Tabelle und Diagramm sammeln Ihre Versuche. In Streubeutel wählen Sie Streu und Bedingungen, klicken auf Start und graben alle paar Monate einen Beutel zum Wiegen aus.
Einstellbare Parameter
- Lichtintensität 0–2000 µmol Photonen/m²/s
- CO₂-Konzentration 50–1500 ppm
- Temperatur 0–50 °C
- x-Achse des Diagramms Lichtintensität, CO₂-Konzentration, Temperatur
- Ansicht Fotosyntheserate, Hell- und Dunkelflasche, Streubeutel
- Wasserprobe Klarer See (wenig Algen), Teich (mäßig Algen), Grüner Teich (viele Algen)
- Licht an den Flaschen 0–100 %
- Wassertemperatur 5–35 °C
- Inkubationszeit 1–24 h
- Diagramm NPP der Biome Pro m², Weltweit gesamt
- Streu Kleeblätter (Leguminose), Ahornblätter, Eichenblätter, Kiefernnadeln
- Bodentemperatur 0–35 °C
- Bodenfeuchte (% der Kapazität) 10–100 %
- Maschenweite Grob (5 mm), Fein (1 mm)
Fragen zum Erkunden
- Warum steigen am Lichtkompensationspunkt keine O₂-Bläschen auf, obwohl die Pflanze noch Fotosynthese betreibt?
- Warum misst die Dunkelflasche die Atmung, und wie ergeben beide Flaschen zusammen die Bruttoprimärproduktion?
- Warum wird Eichen- oder Kiefernstreu im selben Boden langsamer abgebaut als Kleeblätter?
Ideen für den Unterricht
Alle Leitfäden- 5E-Unterrichtsplan mit interaktiven Simulationen5E-Unterrichtsplan mit Simulationen: was jedes E leistet, eine Photosynthese-Stunde mit Zeitplan und echten Daten, eine Vorlage und Anpassungen.
- Gruppenarbeit mit Simulationen: Rollen und RoutinenGruppenarbeit mit Simulationen, bei der alle mitarbeiten: vier Rollen, fünf Routinen, ein Link pro Gruppe und zwei ausgearbeitete Beispiele mit echten Messwerten.
- Osmose im virtuellen Labor: Versuch mit KartoffelstäbchenOsmose im virtuellen Labor: Kartoffelstäbchen in Zuckerlösungen von 0 bis 1,0 mol/dm³ einlegen, die Massenänderung in % berechnen und den Nullpunkt finden.
- Fotosynthese im virtuellen Labor: BläschenzählmethodeFotosynthese im virtuellen Labor: Sauerstoffbläschen der Wasserpest bei sieben Lichtstärken zählen, Rate auftragen und mit CO₂ den limitierenden Faktor finden.
