Lektion 2.2

Pflanzen als Produzenten: Einblick in die Fotosynthese

15 min Lesezeit

Im Frühjahr legst du eine Kartoffel in die Erde. Im Herbst gräbst du eine Pflanze mit vielen neuen Kartoffeln aus. Du hast nur gegossen. Woher kommt das viele neue Material? Aus der Erde? Aber die Erde im Beet ist nicht weniger geworden.

Du isst, um zu wachsen und Kraft zu haben. Die Pflanze isst nichts. Trotzdem wächst sie, und sie macht sogar Nahrung für dich. Wie geht das? Und was hat das mit der Luft zu tun, die du atmest?

Definition

Fotosynthese und Produzenten

Grüne Pflanzen stellen ihre Nährstoffe selbst her. Das heißt Fotosynthese. „Foto“ bedeutet Licht, „Synthese“ bedeutet Aufbau. Fotosynthese ist also der Aufbau von Stoffen mit Licht.

Lebewesen, die selbst Nährstoffe aufbauen, heißen Produzenten. Grüne Pflanzen sind Produzenten. Tiere und Menschen heißen dagegen Konsumenten, denn sie verbrauchen Nährstoffe, die andere hergestellt haben. Sie müssen fressen.

Definition

Was die Pflanze aufnimmt

Für die Fotosynthese braucht die Pflanze Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid. Dazu kommen Mineralsalze zum Wachsen.

StoffAufnahmeWoher
LichtLaubblätterSonne
WasserWurzel, von dort im Spross nach oben in die BlätterBoden
MineralsalzeWurzel, gelöst im WasserBoden
KohlenstoffdioxidSpaltöffnungen der Blätter, winzige Löcher meist auf der BlattunterseiteLuft

Kohlenstoffdioxid ist ein Gas in der Luft. Du atmest es aus. Es ist nur ein winziger Teil der Luft. Blattgrün (Chlorophyll) färbt die Blätter grün und fängt das Licht ein. Mineralsalze sind Baustoffe zum Wachsen, aber kein Teil der Fotosynthese selbst.

Definition

Die Wortgleichung der Fotosynthese

Eine Wortgleichung zeigt, was verbraucht wird (links vom Pfeil) und was entsteht (rechts). Der Pfeil bedeutet „wird umgewandelt zu“. Über dem Pfeil steht das Licht, unter dem Pfeil das Blattgrün, denn beides wird für den Aufbau gebraucht.

Es entstehen Traubenzucker, ein Nährstoff, und Sauerstoff, ein Gas. Der Traubenzucker dient der Pflanze zum Wachsen und als Energiequelle. Der Sauerstoff geht durch die Spaltöffnungen in die Luft.

Kohlenstoffdioxid+Wasser→Blattgru¨nLichtTraubenzucker+Sauerstoff\text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser} \xrightarrow[\text{Blattgrün}]{\text{Licht}} \text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff}
Beispiel

Wasserpest im Licht und im Dunkeln

Du stellst einen Zweig Wasserpest, eine Wasserpflanze, in ein Glas Wasser und deckst ihn mit einem Trichter ab. Auf den Trichter steckst du ein Reagenzglas voller Wasser. Dann stellst du das Glas ans Fenster oder unter eine Lampe.

Das beobachtest du:

  • Am Zweig steigen Gasbläschen auf und sammeln sich im Reagenzglas. Es ist Sauerstoff.
  • Rückst du das Glas näher an die Lampe oder ans helle Fenster, steigen mehr Bläschen auf. Mit mehr Licht läuft die Fotosynthese schneller.
  • Stellst du das Glas ins Dunkle, hören die Bläschen auf. Ohne Licht gibt es keine Fotosynthese.
Beispiel

Stärke im Blatt nachweisen

Eine Pflanze stand einen Tag im Dunkeln. Du deckst ein Blatt zur Hälfte mit Alufolie ab und stellst die Pflanze einen Tag ins Licht. Dann pflückst du das Blatt und entfärbst es mit Hilfe deiner Lehrerin oder deines Lehrers in warmem Alkohol, damit das Grün verschwindet. Zum Schluss tropfst du Iod-Lösung darauf. Sie färbt Stärke blauschwarz.

So lautet das Ergebnis:

  • Der belichtete Teil färbt sich blauschwarz. Dort ist Stärke.
  • Der abgedeckte Teil bleibt braun-gelb, das ist nur die Farbe der Lösung. Dort ist keine Stärke.

Die Pflanze baut den Traubenzucker aus der Fotosynthese zu Stärke um. Stärke entsteht also nur dort, wo Licht auf das Blatt fällt.

Definition

Speicherstoffe

Die Pflanze braucht Nährstoffe auch nachts, im Winter und beim Austreiben im Frühling. Darum legt sie Speicherstoffe an. Traubenzucker löst sich in Wasser. Stärke ist ein fester Stoff, der sich gut lagern lässt. Darum baut die Pflanze viel Traubenzucker zu Stärke um.

SpeicherstoffGespeichert inBeispiele
StärkeKnollen, Körnern, SamenKartoffel, Weizenkorn, Erbse
ZuckerWurzel, Stängel, FrüchtenZuckerrübe, Zuckerrohr, Trauben
Fett und ÖlSamenRaps, Sonnenblume, Walnuss

Aus diesem Vorrat lebt auch ein Keimling, bevor er grüne Blätter hat.

Definition

Nahrungsgrundlage und Energiequelle

Fast alle Nahrung stammt von grünen Pflanzen. Brot ist aus Getreide. Die Kuh frisst Gras und gibt Milch. Auch ein Stück Fleisch stammt von einem Tier, das Pflanzen gefressen hat.

Dazu kommt die Energie. Die Pflanze fängt Licht der Sonne ein und speichert einen Teil davon in Traubenzucker und Stärke. Wenn du ein Stück Brot isst, nutzt dein Körper diese Energie. Auch der Sauerstoff in der Luft, den du atmest, entsteht bei der Fotosynthese von grünen Pflanzen und Algen.

Häufige Fehler

Die Pflanze isst Erde

„Die Pflanze holt sich ihre Nahrung aus der Erde. Dünger ist ihr Essen.“

Richtig ist

Ein Forscher pflanzte im 17. Jahrhundert einen Weidenbaum in einen Topf mit abgewogener Erde und goss ihn fünf Jahre nur mit Wasser. Der Baum war viel schwerer geworden, die Erde fast gleich schwer geblieben. Der Großteil der Pflanze besteht aus Stoffen, die sie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser selbst aufbaut. Mineralsalze aus dem Boden machen nur einen kleinen Teil aus.

Häufige Fehler

Das Sonnenlicht ist die Nahrung

„Die Pflanze ernährt sich von Sonnenlicht.“

Richtig ist

Licht ist die Energie für die Fotosynthese, aber kein Nährstoff. Der Nährstoff ist der Traubenzucker. Den baut die Pflanze mit Hilfe des Lichts aus Kohlenstoffdioxid und Wasser auf.

Zusammenfassung

  • Grüne Pflanzen sind Produzenten: Sie bauen ihre Nährstoffe selbst auf. Tiere und Menschen sind Konsumenten.

  • Die Pflanze nimmt Licht und Kohlenstoffdioxid über die Blätter auf, Wasser und Mineralsalze über die Wurzel.

  • Wortgleichung: Kohlenstoffdioxid und Wasser werden mit Licht und Blattgrün zu Traubenzucker und Sauerstoff.

  • Aus dem Traubenzucker baut die Pflanze Stärke. Stärke weist man mit Iod-Lösung nach, sie färbt blauschwarz.

  • Speicherstoffe sind Stärke, Zucker, Fett und Öl, zum Beispiel in Kartoffel, Zuckerrübe und Raps.

  • Fast alle Nahrung und der Sauerstoff in der Luft stammen von grünen Pflanzen. Das Licht liefert die Energie.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Was entsteht bei der Fotosynthese?

Aufgabe 2Multiple Choice

Über welchen Teil des Blattes gelangt Kohlenstoffdioxid in die Pflanze?

Aufgabe 3Numerisch

Ein Zweig Wasserpest gibt im Licht in 1 Minute 12 Bläschen Sauerstoff ab. Es bleibt gleich hell. Wie viele Bläschen sind es in 5 Minuten?

Aufgabe 4Numerisch

Eine Tomatenpflanze wiegt im Mai 50 Gramm und im September 850 Gramm. Die Erde im Topf wiegt im Mai 2000 Gramm und im September 1990 Gramm. Um wie viele Gramm ist die Pflanze schwerer geworden?

Aufgabe 5Freitext

Bei dem Blatt mit der Alufolie bleibt die abgedeckte Stelle nach der Iod-Probe braun-gelb. Erkläre, warum.

Aufgabe 6Freitext

Erkläre in zwei oder drei Sätzen, warum ein Brot vom Licht der Sonne abhängt.