Aufgabe 3.1 – Regulation des Gasaustausches bei Landpflanzen
Landpflanzen sind in der Lage, ihren Wasserhaushalt so zu regulieren, dass er unabhängig vom Wasserangebot weitgehend konstant bleibt. Eine strukturelle Voraussetzung dieser Lebensweise ist die Abgrenzung des Pflanzenkörpers gegenüber der Atmosphäre durch ein Abschlussgewebe. Dieses kann durch regulierbare Spaltöffnungen (Stomata) durchbrochen sein.
Nenne die gekennzeichneten Strukturen A - D des Laubblattquerschnittes sowie jeweils eine Funktion dieser Strukturen (Material 1).
Beschreibe die stomatäre Transpiration beim Berg-Gamander Teucrium montanum im Tagesverlauf (Material 2).
Erläutere unter Bezugnahme auf Wasser und Kohlenstoffdioxid als Ausgangsstoffe der Fotosynthese die Bedeutung regulierbarer Spaltöffnungen für den Berg-Gamander (Material 2, Material 3).
Stelle ein Abzugspräparat der unteren Epidermis vom Laubblatt des Alpenveilchens her (Material 4).
Mikroskopiere das Frischpräparat.
Stelle einen Spaltöffnungsapparat in einer mikroskopischen Zeichnung dar (Material 3, Material 4).
Zeige nach Fertigstellung der mikroskopischen Zeichnung das Präparat unter dem Mikroskop der Aufsicht führenden Fachlehrkraft vor.
Sollte die Durchführung nicht gelingen oder das Ergebnis unbrauchbar erscheinen, fordere das Ersatzergebnis von der Aufsicht führenden Fachlehrkraft an. Für die Durchführung werden in diesem Fall 6 BE nicht erteilt.
Erläutere mit Hilfe deiner mikroskopischen Zeichnung den Einfluss von Licht auf den Öffnungszustand der Spaltöffnung (Material 3, Material 4, Material 5).
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monatlich kündbarSchulLV Plus-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Material 1: Laubblattquerschnitt
Abb. 1 zeigt einen lichtmikroskopischen Ausschnitt des Blattquerschnitts eines Laubblattes.
Abbildung 1: Lichtmikroskopischer Ausschnitt eines Blattquerschnitts
Material 2: Stomatäre Transpiration beim Berg-Gamander
Der Berg-Gamander ist eine Pflanzenart aus der Gattung Teucrium innerhalb der Familie der Lippenblütengewächse. Die Pflanzenart ist von Mitteleuropa über Südosteuropa bis in den Mittelmeerraum verbreitet und wächst meist auf Trockenrasen und steinigen Böden.
Abb. 2 stellt die stomatäre Transpiration beim Berg-Gamander an einem trockenen, sonnigen Standort im Tagesverlauf dar. Die stomatäre Transpiration bezeichnet die Wasserdampfabgabe über die Spaltöffnungen.
Abbildung 2: Stomatäre Transpiration beim Berg-Gamander im Tagesverlauf
Material 3: Spaltöffnungen
Spaltöffnungen (Stomata) bestehen aus zwei sogenannten Schließzellen, die meist bohnenförmig um einen Spalt angeordnet und nur an ihren Enden fest miteinander verbunden sind. Der Spalt stellt die Verbindung zwischen der Außenluft und dem Interzellularraum her. Der Öffnungsgrad des Spaltes wird durch die Schließzellen reguliert. Bei vielen Pflanzenarten grenzen daran Nebenzellen an, die indirekt an der Funktion der Schließzellen beteiligt sind. Spalt, Schließzellenpaar und Nebenzellen bilden zusammen den Spaltöffnungsapparat.
Material 4: Mikroskopie
Folgende Geräte und Materialien stehen zur Verfügung:
Geräte:
Lichtmikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Präparierbesteck, Pasteurpipette
Materialien:
Laubblatt vom Alpenveilchen, Leitungswasser, weißes Papier DIN A4
Material 5: Spaltöffnungsmechanismus
Der Öffnungsgrad der Spaltöffnungen wird durch verschiedene abiotische Umweltfaktoren, wie zum Beispiel Licht, Temperatur und Wasserangebot, reguliert. Des Weiteren beeinflusst die Kohlenstoffdioxid-Konzentration in den Schließzellen den Öffnungszustand der Spaltöffnungen.
Die Formänderung der Schließzellen eines Spaltöffnungsapparates erfolgt durch osmotische Prozesse. Wenn die Schließzellen Wasser aufnehmen, vergrößern sie ihr Volumen und verändern dadurch ihre Form, sodass sich der Spalt öffnet.
Eine Erhöhung des osmotischen Potenzials und die in der Folge eintretende Öffnung der Spaltöffnungen erfolgt bei einer niedrigen Kohlenstoffdioxid-Konzentration in den Schließzellen. Umgekehrt führt eine hohe Kohlenstoffdioxid-Konzentration zu einer Absenkung des osmotischen Potenzials der Schließzellen und die Spaltöffnungen schließen sich.
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|
Bezeichnung |
Funktion |
|
|---|---|---|
|
A |
Epidermis |
Abgrenzung |
|
B |
Palisadengewebe |
Fotosynthese |
|
C |
Schwammgewebe |
Fotosynthese |
|
D |
Spaltöffnung |
Gasaustausch |
Beschreiben:
-
Die Transpirationsrate steigt von ca. 8.00 bis 10.00 Uhr mit zunehmender Temperatur und erreicht bei einer Temperatur von ca.
ihr Maximum. -
Bei weiter steigenden Temperaturen sinkt die Transpirationsrate auf ein Minimum um ca. 12.00 Uhr. Anschließend Anstieg der Transpirationsrate bis ca. auf den Ausgangswert um 08.00 Uhr und konstanter Wert bis ca. 18.00 Uhr.
Erläutern:
-
Für die Pflanze ist es notwendig, die Öffnungsweite der Spaltöffnungen zu regulieren, um die Wasserdampfabgabe zu kontrollieren.
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Bei steigenden Temperaturen übersteigt die Wasserdampfabgabe die im Boden zur Verfügung stehende Wassermenge.
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Der Berg-Gamander öffnet und schließt die Spaltöffnungen in Abhängigkeit von der Temperatur.
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Kohlenstoffdioxid gelangt über die Spaltöffnungen in das Laubblatt.
-
Dies bedeutet, dass bei vollständig geschlossenen Spaltöffnungen die Pflanze nicht ausreichend Kohlenstoffdioxid aufnehmen kann.
Präparieren:
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Herstellen des Abzugspräparates der unteren Epidermis des Laubblattes vom Alpenveilchen
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Qualität des Präparats
Mikroskopieren:
-
sachgerechte Handhabung des Mikroskops
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Berücksichtigung der Sicherheitsbestimmungen
Darstellen:
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Spaltöffnungsapparat mit folgenden beschrifteten Strukturen:
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Schließzellen mit Chloroplasten
-
Spalt
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Nebenzellen
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-
Übereinstimmung von Präparat und Zeichnung
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Einhaltung der Kriterien für mikroskopische Zeichnungen
Hinweis:
Die Bewertungskriterien für die mikroskopische Zeichnung werden von der prüfenden Fachlehrkraft, wie im Unterricht behandelt, festgelegt.
Bei Anforderung des Ersatzergebnisses werden 6 Bewertungseinheiten nicht erteilt.
Erläutern:
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Aus der mikroskopischen Zeichnung geht hervor, dass die Schließzellen Chloroplasten besitzen.
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Bei ausreichendem Lichtangebot findet Fotosynthese statt.
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In der Sekundärreaktion wird dabei Kohlenstoffdioxid verbraucht.
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Die Konzentration von Kohlenstoffdioxid in den Schließzellen sinkt.
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Es kommt zu einer Erhöhung des osmotischen Potenzials.
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Der Wassereinstrom in die Schließzellen führt zur Öffnung des Spalts.