christine fischer kriminell gut experimentieren - auer verlag · bio = biologie – che = chemie...

Christine Fischer

Kriminell gut experimentierenKräuterkiller

Kriminell gut

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Christine Fischer

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Sekundarstufe I

Downloadauszug

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Kräuterkiller

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Kriminell gut experimentieren 1

Inhalt

Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Kräuterkiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Hinweis:Bei allen Experimenten sind selbstverständlich die allgemeinen Richtlinien zur Sicherheit im natur-wissenschaftlichen Unterricht zu beachten!


Einführung

Situatives Lernen im naturwissenschaftlichen UnterrichtAllgemeinbildung ist ohne naturwissenschaftliche Bildung nicht denkbar. Die jüngste PISA-Studie zeigt allerdings, dass sich viele Jugendliche nicht für die Naturwissenschaften interessieren. Um Schüler1 nach-haltig für Naturwissenschaften zu motivieren, dürfen im Unterricht nicht nur naturwissenschaftliche Fakten vermittelt werden, vielmehr ist das Interesse an diesen Inhalten zu fördern.2 Situative Kontexte können das Interesse an Lerninhalten fördern. Dabei werden die Inhalte in Zusammenhänge eingebettet, die möglichst viel Bezug zum Alltag der Schüler haben und den Schülern den Nutzen ihrer Kenntnisse deutlich machen. Positiv auf die Motivation der Schüler wirkt zudem ein problemorientiertes Vorgehen im Unterricht, das den Schülern Spielräume für eigene Entscheidungen, Entdeckungen und Lernwege lässt, sie jedoch nicht überfordert.Die hier präsentierten Unterrichtsvorschläge verwirklichen diese allgemeinen lerntheoretischen Grund-sätze. Sie gehen von Alltagskontexten aus und regen die Fantasie und Kreativität der Schüler an, die naturwissenschaftlichen Fragestellungen in den Geschichten zunächst zu erkennen und dann zu lösen. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur „Scientific Literacy“ der Schüler.3

Integrierter Unterricht der NaturwissenschaftenWenn es „Scientific Literacy“ geben soll, sollten dann Naturphänomene nicht zunächst integrativ betrachtet werden, anstatt sie von vornherein in die Fachdisziplinen Biologie, Chemie und Physik einzugliedern? – Die themenbezogene Herangehensweise der dargestellten Unterrichtsvorschläge fragt nicht nach den Einzel-disziplinen, sondern verlangt eher allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen. Die Schüler müssen den dargestellten Sachverhalt analysieren, Hypothesen bilden, experimentelle Lösungsstrategien entwerfen, durchführen und reflektieren. Selbstverständlich erarbeiten die Schüler auch die nötigen fachspezifischen Inhalte, um die dargestellten Phänomene zu verstehen. Der Schwierigkeitsgrad der einzelnen Aufgaben ist jedoch größtenteils so gewählt, dass keine oder nur grundlegende Fachkenntnisse als Vorwissen benötigt werden. Die Aufgaben fördern vor allem die für naturwissenschaftliches Arbeiten wichtigen Kompetenz-bereiche der Erkenntnisgewinnung und der Kommunikation. In den „Didaktischen Hinweisen“ werden zu jedem Unterrichtsvorschlag die entsprechenden Standards der Kompetenzbereiche aufgelistet.4

Abgestufte LernhilfenNicht alle Schülerinnen und Schüler werden in der Lage sein, die dargestellten Fälle ohne Hilfe zu lösen. Die relativ offenen Fragestellungen können einzelne Schüler überfordern. Zudem besitzen die Schüler sicherlich verschiedene Vorkenntnisse. Zur Differenzierung ist das Schülermaterial mit abgestuften Lern-hilfen versehen: Zu jeder Teilaufgabe (auf dem Arbeitsblatt) gibt es einen Tipp zur Lösungsstrategie bzw. die jeweilige Lösung (auf besonderen Karten). Diese Tipps und Lösungen sollten so zugänglich gemacht werden, dass die Schüler selbst über den Zeitpunkt und das Ausmaß der Nutzung dieser Hilfen entschei-den können. Man könnte sie beispielsweise in Briefumschläge verpacken und auf einem zentralen Tisch im Klassenzimmer platzieren. Alle Kapitel enthalten weitere Aufgaben und Experimente, die die Schüler machen können, nachdem sie den jeweiligen Fall gelöst haben. Die Beschäftigung mit diesen Aufgaben führt zu einem tieferen Einblick in die dem Fall zugrunde liegende naturwissenschaftliche Thematik. Die Schüler können nach ihren Neigungen und Vorkenntnissen entscheiden, welche dieser Aufgaben sie lösen wollen, und variieren so den Schwierigkeitsgrad des jeweiligen Kapitels individuell.

1 Wenn in diesem Buch von Schüler gesprochen wird, ist immer auch die Schülerin gemeint. Ebenso verhält es sich mit Lehrer und Lehrerin.

2 PISA-Konsortium Deutschland (Hrsg.): PISA 2006 in Deutschland. Die Kompetenzen der Jugendlichen im dritten Länder-vergleich. Waxmann, 2008

3 OECD: Glossary of Statistical Terms. 2003. Über: http://stats.oecd.org/glossary/detail.asp?ID=5425 (10. 1. 2010)4 Die Standards beziehen sich auf die • Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) • Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) • Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) Für die Fächer werden folgende Abkürzungen verwendet: Bio = Biologie – Che = Chemie – Phy = Physik Für die Kompetenzbereiche werden folgende Abkürzungen verwendet: F = Fachwissen – E = Erkenntnisgewinnung – K = Kommunikation – B = Bewertung

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Didaktische Hinweise

Lehrplanbezug

• Diffusion und Osmose• Plasmolyse und Deplasmolyse

Vorwissen

Um die Aufgaben 1 bis 7 im Schülermaterial mithilfe der Tipps durchzuführen, benötigen die Schüler keinerlei Vorwissen. Die Erklärungen zu den osmotischen Prozessen sind sehr stark didaktisch reduziert. Für Aufgabe 8 benötigen sie ein Mikroskop und sollten die Technik beherrschen, eine Zwiebelschuppenepidermis (Zwiebelschuppenhäutchen) zu präparieren und das Präparat zu interpretieren (Zellmembran, Zellwand, Va kuole).

Alle Versuche können die Schüler auch zu Hause machen.

Bildungsstandards

Bezug zu den Aufgaben und Anforde rungen beim Fall „Kräuterkiller“

Standards für die Kompetenzbereiche der Fächer Biologe und Chemie

Die Schülerinnen und Schüler ...

… verwenden die Informationen des Textes zu mög-lichen Ursachen für das Absterben der Pflanzen, um die Variablen herauszuarbeiten, die sie für ein geeignetes Experiment brauchen,

… entwerfen ein experimentelles Vorgehen, welches beweist, dass zu viel Salz Pflanzen zum Absterben bringt, und führen dieses Experiment durch,

Bio K 4: … werten Informationen zu biologischen Fra-gestellungen aus verschiedenen Quellen zielgerichtet aus und verarbeiten diese auch mit Hilfe verschiedener Techniken und Methoden adressaten- und situations-gerecht,

Bio E 5: … führen Untersuchungen mit geeigneten qua-lifizierenden oder quantifizierenden Verfahren durch,

Bio E 6: … planen einfache Experimente, führen die Experimente durch und/oder werten sie aus,

… suchen die Ursache für die schädigende Wirkung von Salz auf Pflanzen zunächst auf der makroskopischen, phänomenologischen Ebene, indem sie durch einen einfachen Versuch herausfinden, welche Stoffe den Pflanzen Wasser entziehen können,

… führen diese Eigenschaft der Stoffe auf deren Was-serlöslichkeit und Konzentration zurück,

… erklären schließlich das Absterben der Pflanzen auf der zellulären Ebene und erhalten eine propädeutische Vorstellung osmotischer Vorgänge,

Che E 1: ... erkennen und entwickeln Frage stellungen, die mit Hilfe chemischer Kenntnisse und Untersu-chungen, insbesondere durch chemische Experimente zu beantworten sind,

Bio F 1.4: … beschreiben und erklären Wechselwir-kungen im Organismus, zwischen Organismen sowie zwischen Organismen und unbelebter Materie,

Bio F 1.5: … wechseln zwischen den Systemebenen,

Bio E 5: … führen Untersuchungen mit geeigneten qua-lifizierenden oder quantifizierenden Verfahren durch,

… wenden diese Vorstellung an, um den Zellen wei-terer Versuchsobjekte Wasser zu entziehen bzw. sie mit Wasser zu versorgen. Dies geschieht auf der makrosko-pischen und auf der mikroskopischen Ebene.

Bio E 1: … mikroskopieren Zellen und stellen sie in einer Zeichnung dar,

Bio E 7: … wenden Schritte aus dem experi mentellen Weg der Erkenntnisgewinnung zur Erklärung an.


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Fachinformation

Pflanzen und Salz

Die Auswirkung von Salz auf Pflanzen ist im Alltag aus der Streusalz-Problematik bekannt. Die im Winter ausge-brachten Salzmengen bringen zwar Sicherheit für Passanten und Fahrzeuge, gelangen jedoch in den Boden und ins Grundwasser. Hohe Salzanteile im Boden verändern nicht nur den Mineralstoffgehalt des Bodens, sondern auch seine Struktur. Die Wasser- und die Mineralstoff auf nahme der Pflanzen werden beeinträchtigt, junge Wurzeln werden geschädigt, Blätter verbräunen und schlimmstenfalls sterben die Pflanzen ab. Bei jahrelangen Streusalzanwendungen werden Böden im Extremfall unfruchtbar. Nur salztolerante Pflanzen, die z. B. aus küstennahen Gebieten stammen und an hohe Salzmengen im Boden angepasst sind, könnten dann noch wachsen.Zu viel Salz im Gießwasser hat ebenfalls den Effekt, dass Pflanzen welken und vertrocknen, weil sie kein Wasser mehr aufnehmen können. Dieser Effekt beruht auf osmotischen Vorgängen.

Osmose

Pflanzen bestehen aus Zellen. Zellen enthalten unter anderem Wasser und in Wasser gelöste Stoffe (z. B. Salze). Wie verhalten sich Stoffe in einer Lösung?Die gelösten Teilchen (Wassermoleküle, „Salz-Teilchen“1) können sich bewegen. Sie haben die Tendenz, einen zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig auszufüllen. Befinden sich also in einem (barrierefreien!) Raum auf einer Seite weniger Wassermoleküle und mehr Salz-Teilchen als auf der anderen Seite, vermischen sich die beiden Teil-chensorten aufgrund ihrer Eigenbewegung, bis sie schließlich den Raum gleichmäßig ausfüllen. Dieses Phänomen nennt man Diffusion. Diffusion führt dazu, dass sich die gelösten Teilchen gleichmäßig verteilen:

Gibt es eine Barriere zwischen den beiden Teilchensorten, die nur die kleineren Teilchen hindurchtreten lässt, kann sich nur die kleinere Teilchensorte gleichmäßig im ganzen Raum verteilen:

Pflanzenzellen besitzen mit ihrer Zellmembran eine Barriere. Diese Barriere ist für manche Stoffe durchlässig oder permeabel (z. B. für Wassermoleküle), für andere Stoffe undurchlässig oder imper meabel (z. B. für Salz-Teilchen, Zuckermoleküle und viele andere mehr). In der Summe bezeichnet man Zellmembranen als „teilweise durchlässig“ oder semipermeabel. Ob ein Teilchen die Membran passieren kann oder nicht, ist abhängig von seiner Größe und seinen chemischen Eigenschaften.Diffusion durch eine semipermeable Membran nennt man Osmose. Wassermoleküle können sehr leicht durch die Membran diffundieren. Wenn sich innerhalb der Zellmembran mehr Wasser-Teilchen als außerhalb der Zell-membran befinden, diffundieren sie entlang ihres Konzentrationsgefälles so lange nach außen, bis sie innen und außen gleichmäßig verteilt sind.2

Wenn sich mehr Salz-Teilchen außerhalb der Zellmembran befinden als innerhalb, würden sie ihrem Konzentra-tionsgefälle folgen und in die Zelle diffundieren. Da die Zellmembran für Salz-Teilchen jedoch impermeabel ist, müssen sie „draußen bleiben“.

1 Gemeint sind die hydratisierten Ionen.2 Tatsächlich handelt es sich um einen „Nettofluss“ nach außen, d. h., es diffundieren viel mehr Teilchen nach außen als nach

innen. Im Gleichgewicht findet keine Nettoveränderung mehr statt, d. h., für jedes einwandernde Teilchen tritt ein anderes wieder aus der Zelle aus.


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Wenn sich verschiedene Mengen an einer bestimmten Teilchensorte, z. B. Salz-Teilchen, also ver schiedene Konzen-trationen dieses Stoffes in zwei Lösungen befinden, die durch eine semipermeable Membran getrennt ist, werden drei Begriffe verwendet, um die möglichen Verhältnisse zu beschreiben:• Zwei isotonische Lösungen enthalten gleiche Konzentrationen an gelösten Stoffen. Befindet sich eine Zelle in einer isotonischen Umgebung, befinden sich auf beiden Seiten der semipermeablen

Membran gleich viele gelöste Teilchen. Da gleich viele Teilchen innerhalb und außerhalb der Zelle gelöst sind, befinden sich auch gleich viele Wasser-

Teilchen auf beiden Seiten. Einige diffundieren hinaus, genauso viele diffundieren herein, in der Summe verän-dern sich die Mengenverhältnisse nicht.

(Dies ist der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 3!)• Eine hypotonische Lösung hat eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen als die Vergleichslösung.

Befindet sich die Zelle in einer hypotonischen Umgebung, befinden sich im Zellinnenraum mehr gelöste Teil-chen als außen. Dies bedeutet auch, dass im Zellinnenraum relativ weniger Wasser moleküle sind als außen. So diffundieren Wasser moleküle entlang ihres Konzentrationsgefälles nach innen, die Zelle wird immer „praller“. Menschliche und tierische Zellen würden irgendwann platzen, wenn der Wasser-Einstrom zu groß wird. Dies geschieht beispielsweise, wenn man rote Blutkörperchen in destilliertes Wasser legt. Pflanzliche Zellen haben ein „Korsett“ außerhalb ihrer Zellmembran, die Zellwand. Sie verhindert dieses Platzen. Sie ist stabil genug, um dem Druck der einströmenden Wassermoleküle zu wider stehen. Der hydrostatische Druck, der sich schließlich innerhalb der Zelle einstellt, wird als Turgor bezeichnet. Er hält die Pflanzen aufrecht und gibt ihnen Stabilität. (Dies ist der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 1!)

Legt man welke Salatblätter in Leitungswasser, werden sie wieder prall. Durch den Wasser-Einstrom gewinnen sie ihren Turgor zurück.

• : Wasser-Teilchen (können die Zellmembran durchdringen) O : gelöste Teilchen, z. B. Salz-Teilchen (können die Zellmembran nicht durchdringen) Die Zellwand ist nicht dargestellt.

• Eine hypertonische Lösung hat eine höhere Konzentration an gelösten Stoffen als die Vergleichslösung. Befindet sich die Zelle in einer hypertonischen Umgebung, befinden sich im Zellinnenraum weniger gelöste

Teilchen als außen. Dies bedeutet, dass sich innerhalb der Zelle mehr Wasser moleküle als außen befinden, dass also Wasser aus der Zelle ausströmt. Die Zellen verlieren Wasser und schrumpfen.

(Dies ist der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 2!) Das Korsett der Pflanzenzellen, die Zellwand, schrumpft zwar nicht mit, enthält aber in seinem Inneren eine ge-

schrumpfte restliche Zelle. Dieses Phänomen bezeichnet man als Plasmolyse (vgl. Aufgabe 8 im Schülermaterial).Salzt man rohen Rettich, beginnt er zu „weinen“, er verliert Wasser. Gießt man Pflanzen mit einer konzentrierten Salzlösung, vertrocknen sie, weil die Wassermoleküle aus ihren Zellen in die Salzlösung strömen (vgl. Aufgaben 2, 3 und 8 im Schülermaterial).


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Anmerkung:

Die in der Geschichte genannte Aktion „Gemeinsam Frühstück schaffen“ gibt es tatsächlich, sie ist eins von drei Modellen des „Forums Schulfrühstück“, das sich zum Ziel gesetzt hat, ein gemeinsames Frühstück an weiterfüh-renden Schulen in Niedersachsen zu initiieren und langfristig zu etablieren. Es richtet sich in erster Linie an Schulen mit einem hohen Anteil von ausländischen Schülern und beruht auf wechselnden ländertypischen Frühstücksan-geboten und der Einbindung der Eltern.

Literaturhinweise• Projekt: Wir frühstücken. Die große Frühstücksaktion an weiterführenden Schulen in Niedersachsen. Über: http://

milchwirtschaft.de/schulen-und-kitas/fruehstuecksprojekte.pdf• W. K. Purves, D. Sadava, G. H. Orians, H. C. Heller: Biologie. Spektum Akadem. Verlag, 2006, S. 114–117• N. A. Campbell, J. B. Reece: Biologie. Pearson, 2006, S. 898–901• K. Freytag (Hrsg.): Biologische Kurzversuche. Band 2. Zoologie Botanik Mikroorganismen. Aulis Verlag Deubner,

2007, S. 570–579• E. Müllenbach, F. Scherler: Pflanzen der Salzwiesen – Modellversuche zur Osmose. In: Unterricht Biologie 317,

2008, S. 27–31


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Kräuterkiller

„Oh Gott, was ist denn hier passiert!“ Marie blickte entsetzt auf ihre Pflänzchen. „Die sind ja total hin. Wer hatte denn letzte Woche Gieß-Dienst?“

Patrick schaute im Pflegeplan der Schulgarten-AG nach, der an der Wand des Gemein-schaftsraums hing. „Paula und Moni. Glaubst du echt, dass ausgerechnet Paula die Pflan-zen vertrocknen lässt? Die gibt doch immer damit an, dass sie einen grünen Daumen hat!“

„Nee, die beiden haben ganz sicher gegossen, einmal bin ich sogar mitgekommen“, überlegte Marie, „das war am Mittwoch. Und fühl doch mal, die Erde ist sogar noch ein bisschen feucht. Also müssen die beiden am Freitag noch mal da gewesen sein.“

„Was sollen wir denn jetzt machen? Die Salatpflänzchen und die Zucchini sollten doch nächste Woche in den Schulgarten rausgepflanzt werden. Wir können doch jetzt nicht noch mal von vorne anfangen!“ Patrick dachte daran, wie lange sie gebraucht hatten, die Samen zum Keimen und die Keimlinge zum Wachsen zu bringen. Das ganze Schulhaus hatten sie abgesucht, um einen Raum mit guten Licht- und Temperaturverhältnissen zu finden, wo sie die Pflanzen vorziehen konnten. Eigentlich wollten sie Salat und Gemüse im Juli ernten und in Form von irgendwas Leckerem beim Abschlussfest der Schule verkaufen.

„Wieso sieht denn die Erde so komisch aus? Das gibt’s doch nicht, sind das Brotkrümel?!“ Marie sah sich die traurigen Reste ihrer wochenlangen Bemühungen genauer an. „Wer hat denn da Krümel reingetan?“

„Na toll, am Ende hat irgendjemand meine Salatpflanzen vergiftet. Ich hol jetzt mal Frau Süß!“ Marie und auch alle anderen Mädchen der AG waren sich einig, dass Patrick und Matti nur wegen Frau Süß im Schulgarten mitmachten. Frau Süß, die junge Biologie-lehrerin, leitete das Ganze. Naja, so hatten sie wenigstens zwei Jungs dabei, ansonsten schien die Gärtnerei eher die Mädchen anzusprechen.

Kaum zehn Minuten später kam Patrick mit Frau Süß zurück. Sie sahen sich die Pflanzen noch einmal genau an. Frau Süß erzählte, dass der Gemeinschaftsraum am Freitag in der dritten und vierten Stunde von Herrn Dr. Holzschuh für seine 8a reserviert war. Wie übrigens jeden Freitag seit März, die Klasse 8a machte bei der Aktion „Gemeinsam Frühstück schaffen“ mit.

Herr Dr. Holzschuh wollte die Klassengemeinschaft durch dieses gemeinsame Frühstück stärken, was auch dringend nötig war. Zu Beginn des Jahres hatte es einige hässliche Vorkommnisse zwischen den Schülern gegeben, eine türkische Schülerin wurde regelrecht gemobbt. Andererseits hoffte er, die Eltern einiger Schüler mehr an die Schule zu binden. Kern der Aktion war nämlich ein wechselndes „ländertypisches“ Frühstücksangebot, das die Eltern mit gestalteten. Letzten Freitag gab es ein bayerisches Weißwurst-Frühstück, was zur großen Erheiterung des Lehrerkollegiums beitrug, das diese Aktion mit Interesse verfolgte. Ob er denn ernsthaft glaubte, Bayern würde sich integrieren lassen? Ob er denn nicht wüsste, dass zu einem ordentlichen Weißwurst-Frühstück auch Weißbier gehöre? Ob er schon die Blasmusik bestellt hätte?


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Nichtsdestoweniger ließen sich Herr Dr. Holzschuh und seine 8a die von Frau Höll dobler direkt aus München importierten Weißwürste und den süßen Senf schmecken. Für die muslimischen Kinder gab es Tofu-Würste, die ganz ähnlich aussahen. Ihre Tochter Katrin hatte mit einigen Mädchen aus der Klasse extra Brezeln aufgebacken, natürlich reichlich mit dem typischen grobkörnigen Brezelsalz bestreut.

Nach dem Frühstück teilten sich die Schüler selbstständig die Aufräum- und Abspülar-beiten, was Herrn Dr. Holzschuh sehr freute. Ein regelmäßiges gemeinsames Frühstück hat eben doch seinen Sinn!

Patrick hatte inzwischen noch Matti geholt, der in der 8a und am Freitag beim Schulfrüh-stück dabei war. „Jetzt schau dir das bloß mal an! Was habt ihr denn da gemacht?“ Marie hielt ihm eine der Pflanzschalen unter die Nase. „Keine Ahnung, nicht Besonderes, wie immer halt …“, verteidigte sich Matti.

„Was soll das heißen – ‚wie immer halt?‘ – kippt ihr immer euere Essensreste in unsere Pflanzen?“

„Naja, nur die paar Brösel von den Tischen, das kann’s doch wohl nicht gewesen sein. Das machen wir schon die ganze Zeit so. Und den Pflanzen hat das noch nie geschadet. Meine Mama kippt zu Hause auch immer ihren alten Kaffee in den Topf vom Ficus …“

Marie inspizierte die Tische. So ganz sauber waren sie nun ja nicht gerade, immer noch lagen Brezelkrümel und Salzkörner herum. Sogar ein Senffleck war zu sehen. Frau Süß kam mit Svenja, der Klassensprecherin der 8a, in den Gemeinschaftsraum.

Marie legte wieder los. „Geht’s dir noch gut? Wieso bist du eigentlich in unserer Schul-garten-AG, wenn dir die Pflanzen so egal sind!“

„Mir sind sie ja nicht egal“, verteidigte sich Matti. „Woher willst du denn überhaupt wissen, dass die Krümel schuld sind?“ „Ja, genau“, mischte sich Svenja – von Frau Süß bereits infor-miert – ein. „Jetzt habt euch nicht so, das bisschen Grünzeug wächst doch schnell wieder nach. Außerdem hättet ihr das Gemüse halt gescheit gießen sollen.“

„Also jetzt mal halblang“, sagte Frau Süß. „Was haltet ihr davon: Wenn die Schulgarten-AG beweisen kann, dass eure Salzkrümel schuld sind am Eingehen der Pflanzen, kauft ihr alle Pflanzen aus der Gärtnerei aus eurer Klassenkasse nach. Einverstanden?“

„Einverstanden!“, sagte Svenja. „Na, da bin ich ja mal gespannt.“


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Sind die Salzkörner schuld am Eingehen der Pflanzen?

Aufgaben für Detektive: Protokolliere alle Ideen, Experimente und Ergebnisse in deinem Heft!

1. Wie musst du grundsätzlich vorgehen, um zu beweisen, dass Salz oder die Gebäckkrümel am Eingehen der Pflanzen schuld sind?

Wenn du Hilfe brauchst, hole dir die Tippkarte 1!

2. Entwirf ein Experiment, mit dem du eindeutig beweisen kannst, ob Salz oder die Gebäck-krümel die Pflanzen umbringen. Führe dieses Experiment durch!

Die Anleitung (oder eine Kontrolle deiner Idee für das Experiment) findest du in Tipp 2!Vergleiche deine Vermutung mit der Lösungskarte 2!

Für wissbegierige Detektive, die herausfinden wollen, warum man Pflanzen mit Salz umbringen kann:

3. Salz bringt Pflanzen zum „Weinen“. Führe folgenden Versuch durch:

Du brauchst ein großes Radieschen, ein Küchenmesser, ein kleines Glas, auf das du das Radieschen setzen kannst, eine Stricknadel und Salz.

• Schneide ein großes Radieschen am oberen Ende (mit den Blattansätzen) mit einem Küchenmesser durch. Du erhältst einen „Radieschen-Deckel“.

• Höhle mit einem Messer oder einem kleinen Löffel den unteren Teil aus. Achte darauf, dass die Radieschen-Wände, die die Höhle umgeben, möglichst genauso dick sind, wie die Höhle weit ist.

• Stich mit einer dünnen Stricknadel (oder einer dicken Stopfnadel) einen Kanal in das untere Ende des Radieschens. Der Kanal muss ganz durch die Wand gehen!

• Fülle die Höhle vollständig mit Salz und setze den „Radieschen-Deckel“ wieder auf den unteren Teil.

• Setze das gefüllte Radieschen auf ein kleines Glas. • Protokolliere, wann es anfängt zu „weinen“ und wie viel Flüssigkeit es insgesamt abgibt.

Wenn du Hilfe brauchst, hole dir die Tippkarte 3!

4. Kannst du das Radieschen mit jedem beliebigen Stoff zum „Weinen“ bringen?Wiederhole den Versuch 3 und ersetze das Salz gegen a) Zucker,

b) Mehl.Lösung 4 bestätigt dir, ob deine Ergebnisse richtig sind!

5. Mit Wasser kannst du herausfinden, welche Eigenschaft Zucker, Salz und Mehl voneinander unterscheidet! Dann weißt du auch, welche Eigenschaft ein Stoff haben muss, um das Radieschen zum „Weinen“ zu bringen.

Kontrolliere deine Ergebnisse mit Lösungskarte 5!


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6. „Weinen“ bedeutet, das Radieschen gibt Wasser ab. Das Wasser stammt aus den Zellen des Radieschens. Um zu verstehen, wieso das Wasser herauskommt, musst du noch drei Dinge wissen:

• Die Wasser-Teilchen können aus der Zelle heraus. Genauso gut könnten sie auch umge-kehrt wieder in die Zelle hinein.

• Die Salz- oder Zucker-Teilchen können nicht in die Zelle hinein. Die Zellen besitzen eine Grenzschicht, die Zellmembran, die diese Teilchen nicht durchlässt.

• Alle Teilchen, die ungleich verteilt sind, möchten sich gerne so verteilen, dass überall gleich viele von ihnen sind.

Jetzt deine Aufgaben: a) Finde heraus, wo sich mehr „Salz-Teilchen“ in Versuch 3 befinden – in den Zellen des

Radieschens oder in der Höhle? Ein Tipp: Überlege, was salziger schmeckt! b) Überlege, wo mehr Wasser-Teilchen sein werden – in den Zellen der Radieschen oder in

der mit Salz gefüllten Höhle? c) Erkläre nun, wieso die Wasser-Teilchen aus den Zellen des Radieschens kommen!

Dann weißt du auch, wieso man Pflanzen mit Salz umbringen kann.Lösungskarte 6 bestätigt, ob deine Ergebnisse richtig sind!

„Wasser marsch!“ Für die Wasser-Kommandeure unter den Detektiven

7. Denke dir ein Experiment aus, a) mit dem du Wasser in Pflanzenzellen hineinlockst, b) mit dem du Wasser aus den Pflanzenzellen herausholst, c) mit dem du den Wasser-Gehalt der Pflanzenzellen nicht veränderst. Du brauchst dazu • eine rohe Kartoffel, • ein Küchenmesser und ein Schneidbrett, • Gläser, • destilliertes Wasser, • eine gesättigte Kochsalz-Lösung, • eine einprozentige Kochsalz-Lösung (1 g Kochsalz auf 100 ml Wasser), • saugfähige Tücher (z. B. eine Küchenrolle). • Um messen zu können, ob Wasser in die Pflanzenzellen hinein- oder aus ihnen heraus-

kommt, benötigst du eine Waage. Notfalls geht es auch mit einem Lineal.Die Anleitung (oder eine Kontrolle deiner Idee für das Experiment) findest du in Tipp 7!

Vergleiche deine Vermutung mit der Lösungskarte 7!

8. Wenn du ein Mikroskop hast, kannst du mit etwas Geduld den Zellen zusehen, wie sie Wasser verlieren und dann das verlorene Wasser wieder aufnehmen. Am einfachsten ist dies mit Zellen der roten Küchenzwiebel.

Wenn du Hilfe brauchst, hole dir Tipp 8!


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Tipp- und Lösungskarten

Tipp 1 Aufgabe 1Um zu beweisen, dass das Salz schuld ist, musst du Pflanzen mit Salzwasser gießen und dann beo-bachten. Man könnte z. B. Kresse-Keimlinge dafür hernehmen.

Um zu beweisen, dass die gebackenen Teigkrümel schuld sind, gibst du Gebäckkrümel (ohne Salz) auf die Erde, gießt mit normalem Leitungswasser und beobachtest einige Zeit.

Tipp 2 Aufgabe 2Falls du Kresse-Keimlinge anziehen willst:

• Nimm drei flache Schalen und gib etwas Watte hinein. Die Watte ersetzt die Erde.• Befeucht die Watte mit Leitungswasser.• Streue in jede Schale etwa gleich viele Kresse-Samen auf die Watte.• Bedecke die Schalen mit Haushaltsfolie, damit die Watte nicht austrocknen kann.• Nach einigen Tagen keimen die Samen aus.• Halte die Watte feucht (nicht überschwemmen!).• Wenn die Pflänzchen 2 cm hoch sind, kannst du mit dem Experiment beginnen.

Falls du keine Kresse-Keimlinge anziehen willst:

• Du erhältst Kresse beim Gemüsehändler oder in jedem Supermarkt. Du benötigst drei Schalen.

Durchführung des Experiments:

• Stelle eine gesättigte* Salzlösung her: In 100 ml Wasser löst du 36 g Kochsalz auf. Du kannst auch einfach so viel Salz in das Wasser geben, bis sich nichts mehr im Wasser auflöst. Sollte deine Lö-sung trüb sein, liegt dies an den „Rieselstoffen“, die dem Salz zugegeben werden, damit es nicht klumpt. Diese Stoffe stören das Experiment nicht. Wenn du eine klare Lösung haben möchtest, nimm echtes Brezelsalz oder Kochsalz aus dem Chemielabor.

* „gesättigte Lösung“ bedeutet: Im Wasser hat sich so viel Kochsalz aufgelöst wie möglich. Wenn man noch weiteres Kochsalz in eine gesättigte Lösung hineingibt, kann es sich nicht mehr auflösen und liegt als festes Salz auf dem Boden des Gefäßes.

• Bereite Gebäckkrümel vor. Als Alternative kannst du auch Mehl verwenden.• Beschrifte eine Schale Kresse mit „Salz“ und gieße die Pflanzen mit der Salzlösung.• Beschrifte eine weitere Schale Kresse mit „Krümel“, gib die Gebäckkrümel (bzw. das Mehl) auf die

Watte zwischen den Pflanzen und gieße mit genauso viel Leitungswasser, wie die „Salz-Pflanzen“ Salzwasser erhalten haben.

• Beschrifte eine dritte Schale Kresse mit „Kontrolle“ und gieße mit genauso viel Leitungswasser wie die „Krümel-Pflanzen“.

• Stelle die drei Schalen nebeneinander an einen geeigneten Ort (z. B. auf das Fensterbrett) und beobachte sie etwa 24 Stunden lang.


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Lösung 2 Aufgabe 2Die mit Salzwasser gegossenen Pflanzen sterben ab.Die mit Mehl behandelten Pflanzen wachsen weiter.Die Kontrollpflanzen wachsen ebenfalls und zeigen, dass das Absterben der „Salz-Pflanzen“ nicht auf andere Gründe zurückzuführen ist (z. B. einen falschen Standort, falsche Temperatur, zu wenig Licht ...).

Mit Salzwasser gegossene Pflanzen Kontrollpflanzen

Die Schüler der 8a sind tatsächlich schuld am Eingehen der Pflanzen, weil sie die Erde mit ihren Früh-stücksabfällen versalzen haben. Sie müssen der AG Schulgarten die Pflanzen ersetzen!

Tipp 3 Aufgabe 3Diese Bilder helfen dir bei der Durchführung des Versuchs:

Lösung 4 Aufgabe 4Zucker bringt das Radieschen zum „Weinen“, Mehl jedoch nicht!

Lösung 5 Aufgabe 5Salz und Zucker lösen sich in Wasser auf, Mehl nicht!Nur wenn ein Stoff in Wasser löslich ist, bringt er das Radieschen zum „Weinen“!


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Lösung 6 Aufgabe 6a) In den Zellen des Radieschens befinden sich weniger Salz-Teilchen als in der mit Salz gefüllten

Höhle.

b) Dafür befinden sich in den Zellen des Radieschens mehr Wasser-Teilchen als in der Salz-Höhle.

c) Die Wasser-Teilchen möchten sich so gleichmäßig wie möglich verteilen. Weil sie durch die Zell-membran hindurch können, wandern sie nach außen. Im Inneren der Zelle sind dann nur noch wenige Wasser-Teilchen, die Wand des Radieschens fühlt sich deswegen ganz schlaff an.

Da jedes Lebewesen Wasser in seinen Zellen benötigt, kann man Pflanzen so umbringen. Salz trock-net die Pflanzen regelrecht aus.Übrigens: In der feuchten Höhle des Radieschens lösen sich ein paar Salz-Teilchen auf. Jetzt könnten sie wandern! Die Salz-Teilchen würden sich auch gerne so gleichmäßig wie möglich verteilen. Doch sie passen nicht durch die Zellmembran, können also nicht in die Zelle hinein.

Tipp 7 Aufgabe 7Durchführung:• Schneide möglichst gleich große Würfel (die Kantenlänge soll zwischen 1,5 und 2,5 cm betragen)

aus der Kartoffel heraus. Wenn du eine Schneidemaschine zur Herstellung von Pommes frites hast, kannst du die Kartoffel hindurchdrücken. Die „Pommes“ musst du dann nur auf die gleiche Länge (z. B. 5 cm) zuschneiden.

• Wiege die Kartoffelstückchen und protokolliere ihre Masse und die Uhrzeit.(Hast du keine Waage, miss die Kantenlänge.)

• Lege die Kartoffelstückchen in verschiedene Lösungen:

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Destilliertes Wasser Gesättigte Kochsalz-Lösung Einprozentige Kochsalzlösung

2 3

• Nimm die Kartoffelstückchen nach einer Stunde heraus, trockne sie sorgfältig mit dem Papier ab und wiege sie erneut. Protokolliere ihre Masse und die Uhrzeit. Achte darauf, wie sie sich anfühlen!

• Wiederhole dies nach zwei, drei und vier Stunden.


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Lösung 7 Aufgabe 7Du solltest folgende Ergebnisse erhalten:

In Glas 1 werden die Kartoffelstückchen immer schwerer und nehmen an Volumen zu. Sie fühlen sich sehr fest an. Die umgebende Flüssigkeit ist destilliertes Wasser. In den Zellen der Kartoffel stückchen befinden sich weniger Wasser-Teilchen als im destillierten Wasser, welches fast nur aus Wasser-Teil-chen besteht. Deswegen drängeln sich einige Wasser-Teilchen in die Zellen hinein.

Ein Kartoffelstückchen kann innerhalb von vier Stunden von 7,5 g auf 9,0 g an Gewicht zunehmen.

In Glas 2 werden die Kartoffelstückchen immer leichter. Sie fühlen sich weich und schlaff an.Die umgebende Flüssigkeit ist eine gesättigte Kochsalz-Lösung. Sie enthält weniger Wasser-Teilchen als die Zellen der Kartoffelstückchen. Deswegen wandern einige Wasser-Teilchen aus den Zellen hinaus.

Ein Kartoffelstückchen kann innerhalb von vier Stunden von 7,5 g auf 5,5 g an Gewicht abnehmen.

In Glas 3 sollte sich nichts verändern. Eine einprozentige Kochsalz-Lösung enthält etwa so viele Was-ser- und Salz-Teilchen wie die Zellen selber. Die Wasser-Teilchen sind also schon gleichmäßig verteilt.

Tipp 8 Aufgabe 8Wenn du ein Mikroskop besitzt, hast du sicher schon einmal die Haut der Zwiebelschuppen mikroskopiert. Stelle ein Präparat von einem solchen Häutchen (rote Seite!) her und lege es auf den Objektträger in einen Tropfen Leitungswasser. Bedecke das Präparat mit einem Deckglas und mikros-kopiere.

• Tropfe nun an den rechten Rand des Deckglases eine gesättigte Kochsalz-Lösung.Halte an den linken Rand des Deckglases ein saugfähiges Papier. So saugst du das Leitungswasser vom Häutchen weg und die Kochsalz-Lösung zum Häutchen hin.Beobachte, wie die Zellen schrumpfen!

• Sauge nun auf die gleiche Weise mehrmals destilliertes Wasser durch das Häutchen. Beobachte, wie sich die Zellen wieder voll Wasser saugen!


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Autorin: Christine FischerIllustrationen: Steffen JähdeUmschlagfoto: panthermedia

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