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Versuche zur Fotosynthese Versuch 1: Ernährung der Pflanze Der Niederländer Jan Baptist van Helmont führte 1640 einen Versuch durch. Der Forscher wollte mit diesem Versuch klären, wovon sich Pflanzen ernähren. Hierbei nahm er einen Kübel, der mit 90 kg Erde gefüllt war. Dann suchte er sich einen kleinen wild aufgegangenen Weidenbaum und wog ihn ebenfalls ab, nachdem er die Erde in seinem Wurzelraum entfernte. Dieser hatte eine Masse von ca. 2,5 kg. Er versorgte den kleinen Sprössling ausschließlich mit Regenwasser und überließ ihn sonst sich selbst. Fünf Jahre lang ließ er den Baum wachsen. Danach wog er den Baum und die Erde wieder. Erstaunlicherweise ist das Gewicht der Pflanze auf 84,5 kg angestiegen. Die Erde hingegen wog 89,43 kg, also nicht viel weniger, wie zu anfangs. Was kann man aus diesem Experiment schlussfolgern? Die Pflanze muss entweder der Erde und dem Wasser, der Erde und der Luft oder allen drei Elementen die lebensnotwendigen Stoffe entziehen. Voraussetzung ist natürlich, dass die Erde nicht ausgetauscht wird und die Menge gleich bleibt. Van Helmont erklärte das Wachstum der Pflanzen mit Wasseraufnahme und Mineralstoffentzug aus der Erde. Bei seiner These berücksichtigte aber nicht das Gasgemisch Luft. Versuch 2: Atmung der Pflanze 1772 führte der englische Forscher Joseph Priestley Experimente zum Stoffwechsel der Pflanzen durch. In einem Brief an einen befreundeten Forscher beschrieb er seinen Versuchsaufbau und seine Ergebnisse. Hier eine verkürzte Version:
London, 1. Juli 1772 Lieber Herr Franklin, Ich habe mich gänzlich davon überzeugt, dass Luft, die durch Atmung in höchstem Grade schädlich geworden ist, durch Pflanzen, die darin wachsen, wiederhergestellt wird. In einem Gefäß habe ich verbrauchte Luft gesammelt und dieses Gefäß luftdicht verschlossen. Sieben Tage später habe ich in dieses Gefäß eine Maus gesetzt. In einen an deren Glasbehälter mit derselben verbrauchten Luft habe ich eine Pflanze gestellt. Sieben Tage später habe ich in dieses Gefäß ebenfalls eine Maus gesetzt. Die Maus in dem Gefäß ohne Pflanze starb bereits nach 5 Sekunden. Die Maus in dem Gefäß mit der Pflanze lebte unbekümmert für mehrere Minuten in dem Gefäß. Dann habe ich sie raus genommen und in das Gefäß ohne Pflanze gesetzt. Auch diese Maus, der es in dem Behälter mit der Pflanze so gut ergangen war, konnte nur mit knapper Not wiederbelebt werden, nachdem sie nur wenige Sekunden in der an deren Luft gewesen war. Dieses Experiment zeigt, dass Pflanzen verbrauchter Luft ihre Frische zurückgeben können. Hochachtungsvoll Joseph Priestley
Versuch 3: Gase Man hat verschiedene Versuche mit der Wasserpflanze Elodea durchgeführt, um zu ergründen wie Gase bei dem Stoffwechsel grüner Pflanzen beteiligt sind. Bringt man einen Trieb der Pflanze unter ein komplett mit Wasser gefüllten Glaszylinder und belichtet ihn, steigen Gasblasen von den grünen Pflanzenteilen auf und sammeln sich oben im Gefäß. Bei dem aufsteigenden Gas handelt es sich um Sauerstoff (O2). Dies findet man mithilfe der Glimmspanprobe heraus. Die Erhöhung des Kohlenstoffdioxid- Gehalts (CO2) im Wasser bei gleicher Lichtintensität hatte eine Erhöhung des Sauerstoff- Gehalts zur Folge. Was bringen Variationen der Lichtstärke bei konstantem CO 2- Gehalt? Erhöht man die Lichtstärke im toleranten Bereich, wird mehr O2 produziert, bei Dunkelheit hört die Produktion auf.
Versuch 4: Stärke Das Blatt einer jungen Linde wird 24 Stunden lang mit Alufolie abgedunkelt, alle anderen werden normal belichtet. Nun schneidet man das abgedunkelte Blatt sowie ein anderes ab. Bei dem abgedunkelten entfernt man die Alufolie. Beide Blätter werden in in siedenden Alkohol getaucht und entfernt somit das Blattgrün (Chlorophyll ist alkohollöslich). Nun nimmt man Iod- Kaliumiodid- Lösung und tropft es auf beide Blätter. Was geschieht? Bei dem vorher abgedunkelten Blatt verändert sich kaum etwas, bei dem „normalen“ Blatt hingegen sehr: Es verfärbt sich Blauschwarz. Die Iod-KaliumiodidLösung verfärbt sich in Verbindung mit Stärke. Das Chlorophyll wurde entfernt, damit man die Verfärbung besser erkennt.
Hier die Iod-Kaliumiodid-Lösung am Beispiel eines Brotstücks.
Was kann man nun aus diesem Versuch folgern? Das Endprodukt der Fotosynthese ist entweder Stärke, oder besser, da sie ja die Speicherform des Traubenzuckers darstellt, der Traubenzucker selbst.
