1.2 Photosynthese, Abhängigkeit von Faktoren  
1.2.2 Nachweis der Sauerstoff und Stärkebildung  

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.

1. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs
mit der Glimmspanprobe
(ELODEA)
2. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs mit Indigo
(CARBOMBA)

Der durch die Carbomba entstehende Sauerstoff färbt die Lösung blau (Oxidation).

 

Auch die bei der Photosynthese entstehenden organischen Stoffe lassen sich leicht nachweisen.

3. Nachweis der Assimilationsstärke

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.

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.

4. Blasenzählung mit Carbomba

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?

 

 

 

 

Abb. 5

Nachweis der
Photosynthese


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.

 

 

 

Abb. 6

Nachweis der Photosynthese mit Indigo


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.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 7

Nachweis der Assimilationsstärke


Materialien:

Blätter, Alufolie, Aceton, Jod/Kaliumjodidlösung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 8

Blasenzählung mit Carbomba


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.

 

 

 

Abb. 9

Elektromagnetisches
Spektrum

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 10

Aktionsspektrum der Photosynthese

 

Weiterführende Quellen:

Botanik:

http://www.uni-hamburg.de/~biologie/b_online/d00/inhalt.htm

Alles über die Photosynthese

http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html

Photosynthese

http://www.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookPS.html