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Transkript Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion

Hallo! Wenn man dich fragt, was für die Fotosynthese benötigt wird und was dabei entsteht, dann weißt du einfach, dass Licht, Wasser und Co2 benötigt wird und dass Sauerstoff und Glukose entstehen.

Doch was für uns so einfach ist, galt es damals erst noch herauszufinden. Wie fand man heraus, dass Sauerstoff bei der Fotosynthese frei wird und wie weist man entstandene Glukose nach? Experimente dazu und noch mehr lernst du in diesem Video!

Geschichte der Fotosynthese

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wusste man bereits, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid und Wasser aufnehmen und dabei das lebenswichtige Gas Sauerstoff abgeben.

Man stellte fest, dass das Volumen an aufgenommenem Kohlenstoffdioxid gleich dem Volumen an abgegebenem Sauerstoff ist. Deshalb nahm man zunächst auch fälschlicherweise an, dass das Kohlenstoffdioxid bei der Fotosynthese gespalten wird und dabei Sauerstoff entsteht. Wie wir heute wissen stimmt das nicht und der abgegebene Sauerstoff stammt aus der Spaltung von Wasser.

Atmung, Fotosynthese und Kompensationspunkt

Es fiel auch auf, dass die Fotosynthese lichtabhängig ist und in Dunkelheit nicht abläuft. Nachts wird dagegen von der Pflanze Sauerstoff aufgenommen und Kohlenstoffdioxid abgegeben, da dann nur die Atmung in der Pflanze abläuft.

Das kann man leicht sehen, wenn man die Kohlenstoffdioxid-Aufnahme bzw. die -Abgabe untersucht, indem man eine Pflanze zum Beispiel unter eine Glasglocke stellt und dann die Gaszusammensetzung untersucht. In Dunkelheit gibt die Pflanze Kohlenstoffdioxid ab, da sie atmet.

Mit steigender Lichtintensität kann Fotosynthese stattfinden. Am Kompensationspunkt halten sich Fotosynthese und Atmung die Waage und es wird genauso viel Sauerstoff durch Atmung verbraucht wie durch Fotosynthese produziert wird. Bei höheren Lichtintensitäten überwiegt die Fotosynthese und es wird Kohlenstoffdioxid aufgenommen.

Wasserpest

Einfache Versuche zur Fotosynthese kann man mit Wasserpflanzen durchführen. Ein Versuch zur Abhängigkeit der Fotosynthese von Licht und Kohlenstoffdioxid wird mit einem Spross der Wasserpest durchgeführt. Die Wasserpest produziert bei Belichtung Sauerstoff, der als Bläschen sichtbar wird. Diesen Sauerstoff kann man mittels eines Trichters und eines Reagenzglases auffangen. Mit der Glimmspanprobe kann Sauerstoff nachgewiesen werden.

In Dunkelheit wird kein Sauerstoff freigesetzt, so dass dieser Versuch sehr anschaulich die Lichtabhängigkeit und die Sauerstoffproduktion der Fotosynthese zeigt. Wenn man das Wasser, in das die Wasserpest gelegt wird, vor Versuchsbeginn abkocht und so das gelöste Kohlenstoffdioxid entfernt, bilden sich bei Belichtung keine Bläschen. Dieses Experiment zeit dir also, dass auch Kohlenstoffdioxid für die Fotosynthese benötigt wird.

Fotosyntheseaktivitäten

Ein weiteres Experiment wurde von Engelmann mit Schraubenalgen durchgeführt. Dieser bestrahlte längliche Schraubenalgen mit Licht verschiedener Wellenlängen. Das kann man machen, indem man weißes Licht mittels einem Prismas in die einzelnen Wellenlängen zerlegt.

Engelmann konnte beobachten, dass sich aerobe, also sauerstoffabhängige, Bakterien in bestimmten Bereichen der Schraubenalge ansammeln. Das liegt daran, dass in diesem Bereichen Sauerstoff gebildet wird, der von den aeroben Bakterien benötigt wird.

Die Bakterien sammeln sich vor allem in den Bereichen, wo blaues und rotes Licht auf die Algen trifft. Dort wo grünes Licht auf die Algen trifft, sammeln sich nur wenig Bakterien an. Engelmann konnte daraus schließen, dass für Fotosynthese rotes und blaues Licht notwendig ist, während grünes Licht für die Fotosynthese nahezu unwirksam ist.

Stärke

Wie Du ja sicher weißt, entsteht bei der Fotosynthese zunächst Traubenzucker, der dann in Stärke umgewandelt wird. Das kann man leicht in einem Versuch mit zum Beispiel einem Laubblatt eines Baumes zeigen. Dazu deckt man einen Teil des Blattes mit einem Streifen Alufolie ab, während der andere Teil des Blattes dem Licht ausgesetzt ist.

Entfernt man nach einiger Zeit die Blattfarbstoffe mit Alkohol und behandelt dann das Blatt mit einer Jod-Lösung, die ein Nachweis für Stärke ist, färben sich die belichteten Bereiche des Blattes schwarzblau. Die rot-braune Jodlösung wird bei Vorhandensein von Stärke nämlich schwarzblau. Damit zeigt man, dass in diesem Bereichen des Blattes Stärke gebildet wird.

Nichtgrüne Bereiche eines Blattes bilden wie die abgedeckten Bereiche keine Stärke. Das zeigt dir also auch, dass die grünen Blattfarbstoffe, die Chlorophylle, für die Fotosynthese notwendig sind.

Zusammenfassung

Jetzt hast Du jede Menge Versuche zur Fotosynthese und Atmung kennengelernt. Du hast gesehen, dass die Lichtintensität und die Wellenlängen des Lichtes entscheidend für die Fotosynthese ist und wie man am Wasserpest die Abhänigkeit des CO2 für die Fotosynthese zeigen kann. Außerdem weißt du nun, dass bei der Fotosynthese Sauerstoff frei wird und dass Glukose in den Chloroplasten entsteht. Den Sauerstoff weist du mit der Glimmspanprobe nach, die Glukose in den Chloroplasten mit einer Iodlösung. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

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