Planung der 1

5A - 32. Unterrichtseinheit, am 29.1.´14
Die Formenvielfalt der Pflanzen
Das Pflanzenreich
Lebewesen können in 4 Lebensreiche (Organismengruppen) eingeteilt werden. Es werden
die Reiche der Bakterien, der Pilze, der Tiere und der Pflanzen unterschieden.
Das Pflanzenreich besteht aus Algen-, Farn-, Moos- und Samenpflanzen. Pflanzen
bestehen aus Pflanzenzellen (Bild 1). Diese Zellen enthalten die üblichen Zellbestandteile
Zellkern, Zellmembran, Zellplasma und Mitochondrien. Im Unterschied zu den anderen
Organismengruppen sind in den Pflanzenzellen zusätzlich Chloroplasten mit dem
Chlorophyll (grüner Farbstoff), raues und glattes endoplasmatisches Retikulum,
Ribosomen, Dictyosomen, Vakuolen und Zellwände ausgebildet.
Die Samenpflanzen werden auch Blütenpflanzen genannt, da sie Blüten und Samen
ausbilden. Dagegen sind Algen-, Moos- und Farnpflanzen blütenlose Pflanzen, da sie
weder Samen noch Blüten ausbilden.
Zu den Algenpflanzen werden die Geißel-, Braun-, Rot- und Grünalgen gezählt. Bei den
Algen gibt es Einzeller (z.B. Chlorella) und Vielzeller (z.B. Volvox). Lebensraum der
Algen ist das Wasser.
Die vielzelligen Moospflanzen bevorzugen feuchte Standorte auf dem Land und werden in
Laubmoose (z.B. Torfmoos) und Lebermoose (z.B. Brunnenlebermoos) eingeteilt.
Farnpflanzen werden in die Klassen Urfarne, Bärlappe (z.B. Keulen-Bärlapp),
Schachtelhalme (z.B. Acker-Schachtelhalm) und Farne (z.B. Adlerfarn) unterteilt.
Am höchsten sind die Samenpflanzen entwickelt. Sie bevorzugen das Landleben. Es
werden die Nacktsamer (z.B. Eibe) und die Bedecktsamer unterschieden. Die
Bedecktsamer können weiter in die Klassen Einkeimblättrige (z.B. Tulpe) und
Zweikeimblättrige (z.B. Gänseblümchen) eingeteilt werden. Farn- und Samenpflanzen
bestehen aus Wurzel, Sprossachse und Laubblatt.
Ernährung der grünen Pflanzen
Fotosynthese
Die Pflanzen ernähren sich von anorganischen, energiearmen Stoffen (Kohlendioxid,
Wasser) und wandeln diese in organische, energiereiche Stoffe (Glukose, Sauerstoff) um.
Dabei werden äußere Lichtquellen (Sonnenlicht oder künstliche Lichtquellen) genutzt.
Dieser Stoff- und Energiewechselvorgang wird als autotrophe Assimilation bezeichnet.
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Dieser Vorgang wird als Fotosynthese bezeichnet und lässt sich in folgender
Summengleichung zusammenfassen:
6 CO2 + 12 H2O + Lichtenergie  C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Dabei wird Lichtenergie in chemische Energie (Glukose) umgewandelt.
Die Fotosynthese ist wegen des produzierten Sauerstoffs Voraussetzung für das
pflanzliche, tierische und menschliche Leben auf der Erde. Die Pflanzen sind außerdem
Bestandteile jeder Nahrungskette und bilden somit für die Menschen und Tiere eine
Hauptnahrungsquelle. Die Leistung der Fotosynthese ist u.a. abhängig von der Temperatur
(Bild 1).
Bild 1: Abhängigkeit der Fotosynthese von der Temperatur
Laubblatt
Pflanzen nehmen über die Laubblätter, in deren Zellen Chloroplasten mit Chlorophyll
enthalten sind, Kohlendioxid auf und wandeln diesen mit Hilfe des Wassers in Stärke und
Sauerstoff um. Der entstandene Sauerstoff wird an die Umwelt abgegeben. Grüne
Pflanzen, die im Wasser leben, geben den produzierten Sauerstoff an das Wasser ab (Bild
2).
Das Laubblatt besteht aus Kutikula, Epidermis, Palisadengewebe, Schwammgewebe,
Interzellularräumen, Blattadern und Spaltöffnungen (Bild 3). Die Blattadern dienen u.a. als
Leitbündel, in denen Wasserleitungsbahnen und Siebröhren unterschieden werden.
Bild 2: Fotosynthese
Bild 3: Querschnitt eines Blattes
Wurzel und Sprossachse
Über die Wurzel (Bild 4) wird das Wasser mit darin gelösten Nährstoffen aufgenommen.
Die Wurzel besteht aus Haupt- und Nebenwurzel.
Die Wurzelspitze unterteilt sich in Wurzelhaube (Kalyptra), meristematische Zone,
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Zellstreckungs- und Wurzelhaarzone. An den Spitzen haben die Wurzeln die schützenden
Wurzelhauben; dort wächst die Wurzel. Hinter den Wurzelhauben befinden sich die
Wurzelhaare, welche die wasseraufnehmende Oberfläche der Wurzel vergrößern. Die
dünne Zellwand des Wurzelhaares nimmt das Wasser mit den gelösten Nährstoffen auf
und transportiert es durch die Wurzelrinde in das Kontrollgewebe. Dieses lässt bei Bedarf
Wasser in den Zentralzylinder durch, oder es verhindert die Wasseraufnahme. Über den
Zentralzylinder wird das Wasser durch die Leitbündel der Sprossachse bis zu den
Laubblättern transportiert.
Im Querschnitt lassen sich folgende Bestandteile unterscheiden: Rhizodermis, Exodermis,
Endodermis und Zentralzylinder, welcher das Xylem und das Phloem beinhaltet.
Die Sprossachse besteht aus Festigungsgewebe und Grundgewebe mit Leitbündeln. In den
Leitbündeln werden die Wasserleitungsbahnen und die Siebröhren unterschieden. In den
Siebröhren werden die von der Pflanze produzierten Stoffe zu den Speicherorganen
transportiert.
Stofftransport
Der Stofftransport in der Pflanze erfolgt durch Diffusion, Osmose und Transpirationssog.
Die Wasseraufnahme aus dem Boden durch die halbdurchlässige Membran (dünne
Zellwand) wird als Osmose bezeichnet. Diese basiert auf dem Prinzip der Diffusion. Auf
Grund der Eigenbewegung der Moleküle durchdringen sich angrenzende Flüssigkeiten.
Dadurch kommt es zum Konzentrationsausgleich (Druckausgleich) zwischen den Stoffen.
Wenn in den Wurzelzellen eine geringere Konzentration an Wassermolekülen herrscht als
im Erdreich, dann diffundieren die Moleküle in die Wurzelzellen. Die Diffusion ist
abgeschlossen, wenn die Konzentrationen gleich stark sind.
Durch die Spaltöffnungen wird an die Umwelt Wasserdampf abgegeben (Transpiration).
Das hat zur Folge, dass der Druck (Turgor) im Zellinneren absinkt. Es entsteht ein
Transpirationssog, der Wasser aus den umgebenden Zellen und Gefäßen durch Osmose
heranzieht.
Stoffspeicherung
Bei der Fotosynthese können Pflanzen normalerweise mehr Traubenzucker herstellen, als
zum sofortigen eigenen Bedarf verwendet wird. Der überschüssige Traubenzucker kann in
verschiedene Stoffe (Stärke, Fett, Eiweiß) umgewandelt werden. Diese energiereichen
Stoffe werden mit Hilfe der Siebröhren in spezielle Speicherorgane (z.B. Knollen,
Zwiebeln) geleitet und dort gespeichert.
Um Glukose, Stärke, Fett und Eiweiß in den Pflanzenteilen nachzuweisen, bedarf es
einfacher Experimente
Stärkenachweis
Um Stärke nachzuweisen, bedarf es eines einfachen Experimentes (Bild 5):
Ein stärkehaltiges Pflanzenteil wird in eine Glasschale gegeben und 2-3 Tropfen IodKaliumiodid-Lösung dazugegeben.

Die Probe färbt sich violett bis braun.
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Bild 4: Wurzelaufbau
Bild 5: Stärkenachweis
Die Atmung der grünen Pflanzen
Atmung
Pflanzen benötigen zur Aufrechterhaltung der grundlegenden Lebensprozesse Energie.
Diese wird durch die Fotosynthese bereitgestellt. Um diese Energie nutzen zu können,
bedarf es deren Umwandlung. Die Umwandlung energiereicher, organischer Stoffe in
energiearme, anorganische Stoffe erfolgt in den Zellen, speziell in den Mitochondrien
(Bild), und wird deshalb innere Atmung oder Zellatmung genannt. Dieser Vorgang ist eine
Form der Dissimilation. Die Atmung wird auch als die Umkehrung der Fotosynthese
bezeichnet. Beide Prozesse bedingen aber auch einander.
Die in der Stärke enthaltene Energie wird in Traubenzucker umgewandelt. Des Weiteren
werden Sauerstoff und Wasser benötigt. Es entstehen bei dieser Umwandlung
Kohlendioxid und Wasser.
Dieser Vorgang lässt sich in folgender Summengleichung zusammenfassen:
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2  6 CO2 + 12 H2O.
Bild: Mitochondrium
Die Atmung der Pflanze ist von verschiedenen äußeren und inneren Faktoren abhängig
(u.a. Temperatur, Wassergehalt der Zellen, Kohlendioxidgehalt der Luft, Aktivität,
Entwicklungszustand).
Erbsen beispielsweise keimen im Dunkeln und benötigen viel Energie. Diese Energie ist in
den Speicherstoffen der Samen enthalten.
Reizbarkeit bei Samenpflanzen
Reizbarkeit
Pflanzen verfügen über keine Sinnesorgane. Die Reize aus der Umwelt werden
normalerweise durch verschiedene Bewegungen beantwortet. Bei Samenpflanzen können
diese Bewegungen als Wachstumsvorgang oder als Druckänderung erfolgen.
Bewegungen, die durch eine Änderung des Druckes hervorgerufen werden, können schnell
ablaufen. Enthalten Organgewebe unterschiedliche Saugspannungen, kann es zur
Turgorbewegung kommen.
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Wächst eine Pflanze, so krümmt sie sich. Die sogenannten Krümmungsbewegungen
vollziehen sich sehr langsam und nur an wachsenden Pflanzenteilen. Die Bewegung kann
unabhängig davon erfolgen, aus welcher Richtung der Reiz kommt, z.B. beim sich Öffnen
und Schließen von Blüten. Die Krümmung kann aber auch in Richtung des auslösenden
Reizes erfolgen; so beim Tropismus. Dabei spielt der Wuchsstoff Auxin eine
entscheidende Rolle.
Krümmungsbewegungen
Wächst eine Pflanze, so krümmt sie sich. Die sogenannten Krümmungsbewegungen
vollziehen sich sehr langsam und nur an wachsenden Pflanzenteilen. Die Bewegung kann
unabhängig davon erfolgen, aus welcher Richtung der Reiz kommt, z.B. beim sich Öffnen
und Schließen von Blüten. Die Krümmung kann aber auch in Richtung des auslösenden
Reizes erfolgen, z.B. beim Photo- und Geotropismus. Dabei spielt der Wuchsstoff Auxin
eine entscheidende Rolle.
Phototropismus ist das Vermögen der Pflanzen, dem Licht entgegen zu wachsen. Auxin
wird vermehrt an die Schattenseite transportiert, woraufhin diese stärker, als die der
Lichtquelle zugewandten Seite wächst.
Geotropismus ist das Vermögen der Pflanzen, sich in Richtung der Schwerkraft zu
orientieren. Bei dieser Wachstumsbewegung tritt das Auxin vermehrt an der Unterseite der
Pflanze auf. Das bewirkt die Förderung des Sprosswachstums und die Hemmung des
Wurzelwachstums.
Arbeitsblatt „Aufbau
des Pflanzenblattes“
a. Beschriften Sie die linke Abbildung!
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b. Welche jeweiligen klimatischen Bedingungen erwarten Sie für die Standorte beider
Pflanzen? Begründen Sie Ihre Meinung.
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Erwartungen:
zu a: 1: obere Kutikula, 2: obere Epidermis, 3: Palisadengewebe, 4: Interzellularraum,
5: Schwammgewebe, 6: Atemhöhle, 7: untere Epidermis, 8: untere Kutikula,
9: Schließzelle, 10: Spaltöffnung
zu b:
links Trockengebiet (dicke Kutikula, versenkte Spaltöffnung, dicke Assimilationszone), rechts Standort mit hoher Luftfeuchtigkeit (dünnes Blatt, vorgewölbte Spaltöffnung)
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