Fotosynthese im virtuellen Labor: Bläschenzählmethode

Aktualisiert am 2026-10-06

Dieses Material zeigt Fotosynthese im virtuellen Labor und passt zum Pflichtversuch (required practical) von AQA GCSE zu Lichtintensität und Fotosyntheserate; außerdem unterstützt es die Fotosynthese-Untersuchung in AP Biology. Die Lernenden stellen einen Spross Wasserpest unter eine Lampe, zählen die Sauerstoffbläschen bei sieben Lichtstärken und tragen die Rate gegen die Lichtintensität auf. Dann stellen sie das Licht auf volle Stärke und erhöhen das CO₂, um den limitierenden Faktor zu finden. Am Ende haben sie eine Ratenkurve und ein klares Bild von limitierenden Faktoren. Jede Zahl unten wurde in der Simulation abgelesen.

Fotosynthese – Sauerstoffbläschen der Wasserpest zählen

Lehrplanbezug

AQA GCSE Biology: Spezifikation 4.4.1.2, Fotosyntheserate, und der zugehörige Pflichtversuch zum Einfluss der Lichtintensität auf die Fotosyntheserate mit Wasserpest. Der CO₂-Schritt deckt limitierende Faktoren ab (higher tier).
AP Biology: Unit 3 (Cellular Energetics), Thema 3.5, Fotosynthese (ENE-1), und die AP-Untersuchung zur Fotosynthese. Das AP-Labor misst die Zeit, bis Blattscheibchen aufsteigen; diese Simulation zählt stattdessen Sauerstoffbläschen, mit denselben Variablen.
NGSS: HS-LS1-5 (US-Standard), wie die Fotosynthese Lichtenergie in gespeicherte chemische Energie umwandelt.
Simulic ist weder mit dem College Board noch mit AQA verbunden und wird von ihnen nicht unterstützt.

In Deutschland passt der Versuch zur Abhängigkeit der Fotosynthese von Außenfaktoren in der Sekundarstufe I und in der Oberstufe.

Vor dem Experiment (5 min)

Fragen Sie: „CO₂ bleibt bei 0,04 % und das Wasser bei 25 °C. Wie verändert sich die Bläschenrate, wenn das Licht von 0 % auf 100 % steigt?“ Die Lernenden wählen zwischen einer Geraden, einem schnellen Anstieg, der dann abflacht, einem Maximum mit anschließendem Abfall oder keiner Änderung und schreiben eine Begründung auf. Auf einem Klassenlink ist das Frage 1; die Simulation wird freigegeben, sobald sie geantwortet haben.

Durchführung in der Simulation

Das Licht wird als Prozentsatz der vollen Lampenhelligkeit angezeigt, nicht als Abstand in cm. Wird die Lampe näher herangezogen, steigt das Licht wie im echten Versuch, und der Regler Lichtintensität geht mit. Die Simulation erwärmt das Wasser nicht: Die Temperatur ist ein eigener Regler.

Stellen Sie mit den Reglern unter dem Bild CO₂ = 0,04 % und Temperatur = 25 °C ein. Wählen Sie Diagramm: Licht.
Stellen Sie Lichtintensität auf 10 %. Klicken Sie auf Zurücksetzen, warten Sie 30 Sekunden und lesen Sie „Gezählt: … Bläschen in … s“ ab. Verdoppeln Sie die Zahl, um Bläschen pro Minute zu erhalten.
Notieren Sie die Rate, die neben den Schaltflächen steht: „Fotosyntheserate ≈ … Bläschen/min“.
Wiederholen Sie das für jede Lichtstärke der Tabelle. Bei 0 % entstehen keine Bläschen.
Test des limitierenden Faktors. Stellen Sie die Lichtintensität auf 100 %. Stellen Sie CO₂ auf jeden Wert der zweiten Tabelle und notieren Sie die Rate.
Temperaturkontrolle. Stellen Sie die Lichtintensität auf 60 % und CO₂ auf 0,04 %. Notieren Sie die Rate bei 20, 25 und 30 °C.
Tragen Sie die Bläschen pro Minute gegen die Lichtintensität auf.

Licht (%)	0	10	20	40	60	80	100
Gezählte Bläschen in 30 s
Bläschen pro Minute (Zahl × 2)
Angezeigte Rate (Bläschen/min)

CO₂ bei 100 % Licht (%)	0,02	0,04	0,06	0,08	0,10
Angezeigte Rate (Bläschen/min)

Erwartete Ergebnisse

Bei 0,04 % CO₂ und 25 °C beträgt die angezeigte Rate 0, 21, 33, 45, 52, 56 und 59 Bläschen/min bei 0, 10, 20, 40, 60, 80 und 100 % Licht. Die ersten 10 % Licht bringen 21 Bläschen/min; die letzten 20 % nur noch 3. Die Kurve steigt schnell und flacht dann ab.

Die Zählungen schwanken, weil die Bläschen zufällig entstehen. In einem 30-Sekunden-Test bei 60 % Licht zeigte der Zähler 27 Bläschen (54 pro Minute) gegenüber den erwarteten 52. Zwei Zählungen und ein Mittelwert bringen die Lernenden nah an die Kurve.

Bei 100 % Licht ergibt mehr CO₂ 41, 59, 69, 75 und 80 Bläschen/min bei 0,02, 0,04, 0,06, 0,08 und 0,10 %. Bei hoher Lichtstärke ist also jetzt CO₂ der limitierende Faktor. Bei 60 % Licht beträgt die Rate 33 Bläschen/min bei 20 °C, 52 bei 25 °C und 61 bei 30 °C: Eine kleine Temperaturänderung hat eine große Wirkung.

Fragen für die Lernenden

Vorhersage: Wie verändert sich die Bläschenrate, wenn das Licht von 0 % auf 100 % steigt (CO₂ 0,04 %, 25 °C)?
Welche Größen sind im Experiment zur Lichtintensität die Kontrollvariablen?
CO₂ 0,04 %, 25 °C, Licht 40 %. Wie groß ist die Rate in Bläschen pro Minute?
Um wie viel steigt die Rate bei 100 % Licht und 25 °C, wenn CO₂ von 0,04 % auf 0,08 % steigt?
Eine echte Lampe erwärmt auch das Wasser. Erklären Sie mithilfe der Simulation, warum das wichtig ist, und schlagen Sie eine Verbesserung vor.

Antworten für Lehrkräfte:

Sie steigt zuerst schnell und flacht dann ab.
CO₂-Konzentration und Temperatur.
45 Bläschen/min (akzeptiert ± 1).
59 → 75, eine Zunahme um 16 Bläschen/min (akzeptiert ± 1).
Von 25 °C auf 30 °C steigt die Rate von 52 auf 61 Bläschen/min. Eine Lampe, die das Wasser erwärmt, verändert zwei Variablen gleichzeitig. Verwenden Sie eine LED oder einen Wasser-Hitzeschild und kontrollieren Sie die Temperatur mit einem Thermometer.

Häufige Fehlvorstellungen

„Mehr Licht bedeutet immer proportional mehr Bläschen.“ Eine Verdopplung des Lichts von 40 % auf 80 % erhöht die Rate nur von 45 auf 56.
„Die Bläschen sind Kohlenstoffdioxid.“ Es ist Sauerstoff, ein Produkt der Fotosynthese.
„Sobald die Kurve abflacht, ist die Pflanze an ihrem Maximum.“ Bei 100 % Licht erhöht mehr CO₂ die Rate von 59 auf 80.

Erweiterung

Temperaturkurve. Wählen Sie Diagramm: Temperatur und skizzieren Sie die Kurve bei vollem Licht. Die Rate erreicht ihr Maximum bei etwa 30 °C und stoppt über 45 °C. Fragen Sie, warum die Form anders ist als bei der Lichtkurve.
Abstandsgesetz (GCSE). Im echten Versuch senkt der doppelte Lampenabstand die Lichtintensität auf ein Viertel. Die Lernenden sagen mit ihrer Kurve die Rate bei einem Viertel des vollen Lichts voraus und stellen dann zur Kontrolle die Lichtintensität auf 25 %: Die angezeigte Rate beträgt 37 Bläschen/min.

Häufige Fragen

Warum gibt die Simulation das Licht als Prozentsatz statt als Abstand an?

Echte Lampen sind verschieden, daher würde ein Abstand in cm nicht zu einem echten Luxmeter passen. Der Prozentsatz ist das Licht, das bei der Pflanze ankommt. Die Lernenden können die Lampe trotzdem näher oder weiter weg ziehen, wie im echten Versuch.

Sollen die Lernenden Bläschen zählen oder die angezeigte Rate nutzen?

Beides. Das Zählen übt die praktische Fertigkeit und zeigt, warum Wiederholungen wichtig sind. Die Fragen verwenden die angezeigte Rate, damit alle Lernenden denselben Wert erhalten.

Kann ich die Startwerte für meine Klasse festlegen?

Ja. Erstellen Sie auf der Seite Teilen einen Link und legen Sie in den Startwerten Licht, CO₂ und Temperatur fest. Die Lernenden können die Regler trotzdem bewegen, also wiederholen Sie die Einstellungen in Ihren Anweisungen.