Abschluss

Bild der Kürbispflanze unter künstlichem Glühbirnenlicht (60W):

Die Kürbispflanze ist relativ gross (ca. 10cm hoch), hat aber im Verhältnis zur Grösse relativ kleine Blätter. Des Weiteren sind die Blätter nicht grün wie bei der Pflanze unter natürlichem Sonnenlicht, sondern gelblich. Die Kürbispflanze unter künstlichem Glühbirnenlicht hat sich langsamer entwickelt und macht den Anschein, als hätte sie Mangelerscheinungen im Vergleich zur Pflanze unter natürlichem Sonnenlicht. 

Bild der Kürbispflanze am natürlichen Sonnenlicht: 

 

Die Kürbispflanze ist gewachsen. Die Blätter haben sich weiterentwickelt und sind gewachsen. Es ist keine Ungewöhnlichkeit fest zu stellen. (Bild nach 16. Tage seit der Pflanzung des Saatguts) 

Zusammenfassend ist zu sagen, dass mit dem Experiment gezeigt werden konnte, dass unsere These bestätigt wurde. 

Anfangsthese: Wenn eine Pflanze mit Sonnenlicht und eine zweite Pflanze mit künstlich ähnlicher Strahlenzusammensetzung (normale 60W-Glühbirne) bestrahlt wird und anschliessend das Wachstum durch Beobachten genau protokolliert wird, dann wird die Pflanze, welche mit Sonnenlicht bestrahlt wurde, in der gleichen Zeit mehr gewachsen sein, als jene im künstlichen Glühbirnenlicht.

Rückblick auf das 5E- Verfahren

Das 5E-Verfahren ist ein spannender Ansatz ein Thema, das von Interesse ist, aufzuarbeiten.

Die einzelnen Phasen kurz im Überblick mit Überlegungen zum Thema:

Engage:

Das finden eines geeigneten Themas, dass erforscht werden kann, war herausfordernd aber auch spannend. Unsere Gruppe hat sich stark für den Wachstum der Pflanzen, speziell die Fotosynthese interessiert. Wir mussten uns also Gedanken über die Fotosynthese und die dazugehörigen Edukte und Produkte machen. Nach langen Diskussionen kamen wir dann zum Entschluss, dass wir das Edukt Licht untersuchen wollen.

Explore:

Nun mussten wird unsere Fragestellung konkretisieren und erforschen. Eine These wurde erstellt. Anschliessend erarbeiteten wir einen geeigneten Versuch, der das gewünschte Resultat bringen sollte.

Explain:

Und wir wurden nicht enttäuscht. Unsere Vermutungen, welche wir in der These (Explore) festhielten, wurden bestätig. Die Pflanze unter natürlichem Sonnenlicht durchbrach schneller die Erdoberfläche als die Pflanze unter künstlichem Glühbirnenlicht (60W). Die Ergebnisse des Versuchs wurden zusammen diskutiert und ausgewertet. Anschliessend wurden Erklärungen gesucht.

Elaborate:

Die Erklärungen wurden durch Praxis Beispiele aus dem Alltag ergänzt und von anderen Seiten beleuchtet. Zum Beispiel kann der Effekt von künstlichem Licht in der Pflanzenaufzucht auch mit positiver Wirkung eingesetzt werden, wenn die richtige Kombination des Lichts verwendet wird.

Evaluate:

Im Auswertungsbereich wurde versucht auf die Resultate des Versuchs genauer einzugehen und Erklärungen zur Absorption von verschiedenen Farben des Lichts und deren Auswirkungen zu formulieren. Des Weiteren kamen neue Fragen auf, welche weitere Nachforschungen und Versuche zur Klärung bräuchten. Das Suchen nach Antworten kann weiter gehen...

Anschliessender Kommentar:

Im Allgemeinen hat uns das 5E-Verfahren grossen Spass bereitet, da wir selbst ein Thema wählen konnten und auch selbst recherchieren und selbst nachforschen konnten. Die Präsentation auf blogger.com fanden wir aber nicht geeignet, da die Reihenfolge der 5E nicht eingehalten werden konnte. Des Weiteren wirkt der Blog unübersichtlich, vor allem wenn längere Einträge und mehrere Seiten vorhanden sind. Besser wäre aus unserer Sicht zum Beispiel ein Portfolio zu erstellen.

Abschliessend ist zu sagen, dass uns das Lernen durch selbstangeleitetes Erforschen von Fragestellungen gut gefallen hat und ein guter Ausgleich zur Vorlesung bot.

Evaluate - Evaluieren

Wie bereits durch das Experiment festgestellt und anfangs vermutet, kann die Pflanze trotz künstlichem Licht wachsen. Fotosynthese-Aktivitäten finden also statt.

Die Pflanze mit künstlichem Glühbirnenlicht ist langsamer gewachsen und die Farbe der Blätter(gelblich) ist markant unterschiedlich zu den Blätter der Pflanze im natürlichem Sonnenlicht (grün).

Was liegt diesem Farbunterschied zu Grunde? Hat sich die Pflanze dem Licht angepasst? Das künstliche Glühbirnenlicht kann man wie das natürliche Sonnenlicht in die verschiedenen Wellenlängen zerlegen. Die Blätter unsere Pflanze im natürlichen Sonnenlicht sind grün. Sie enthalten also Chlorophyll, welches das Sonnenlicht absorbiert. Blaues, rotes, gelbes, oranges und violettes Licht wird von der Pflanze absorbiert. Das grüne Licht wird reflektiert. Das natürliche Sonnenlicht enthält aber am meisten grünes Licht. Warum reflektiert die Pflanze denn das Licht, welches am meisten vorhanden ist?

°Die ersten Urlebewesen (Pflanzen) haben sich im Wasser gebildet. Rotes und grünes Licht werden bereits nach wenigen Metern vom Wasser vollständig absorbiert. Die Fotosynthese der Urlebewesen entwickelte sich also hauptsächlich in einer Umgebung, in der blaues Licht dominierte. Blaues Licht besitzt am meisten Energie und konnte am ehesten den Fotosynthese-Zyklus antreiben. Die Urpflanzen waren also auf die Absorption des blauen Lichts spezialisiert. 

Die Landpflanzen haben sich aber bis heute nicht an das neue Lichtspektrum auf dem Land angepasst. Gründe für die Nichtanpassung könnten in der Komplexität des Vorgangs Fotosynthese und/oder in dem ständig anhaltenden Konkurrenzkampf der Lebewesen, der keine Zeit für eine Optimierung von lebensnotwendigen Vorgängen lässt, gefunden werden. Zudem würde eine effektivere Fotosynthese in vielen Lebensräumen keine Vorteile bringen, da das Wachstum der Pflanzen nicht durch das Licht, sondern durch die Wasser- und 

CO2-Verfügbarkeit begrenzt wird. 

°(Quelle: http://www.wer-weiss-was.de/theme50/article777447.html, 15.05.08)

Warum sind jedoch die Blätter unsere Pflanze unter künstlich gehaltenem Glühbirnenlicht nicht grün? Haben sie weniger Chlorophyll oder hat es mit der Absorption bzw. Reflexion von bestimmten Farben des Lichts zu tun?

Wie wird sich unsere Pflanze weiter entwickeln? Werden sich weitere Unterschiede zur Pflanze unter natürlichem Sonnenlicht bemerkbar machen? Wir sind gespannt auf die weiter Entwicklung unsere Pflanzen.

Explore - Erforschen Sie ihre Fragestellung

Wie wir bereits zu Beginn des Versuches vermutet haben, spriesst der Kunstlichtkürbis später (erst jetzt) als der Sonnenlichtkürbis (bereits vor einigen Tagen).
Auf den beiden Fotos (unten) kann man auch erste Unterschiede ausmachen. So besitzt der Kunstlichtkürbis (Abbildung oben) gelbliche Blätter während der "normal" gezogene Kürbis (Abbildung unten) klassische Blätter hat. Nun sind wir gespannt ob sich die Kürbisse noch in anderen augenfälligen Punkten unterscheiden werden.

Elaborate – Elaborieren [Ersatz des Tageslichts]

Zum Ersatz des Tageslichts wird Kunstlicht in sogenannten Treibräumen eingesetzt, die völlig vom natürlichen Tageslicht abgeschlossen sind. In einem sogenannten "Pytotron" können Beleuchtungsstärken benötigt werden, die dem Sonnenlicht im Sommer entsprechen (ca. 100.000 - 150.000 Lux). Um in solchen Treibräumen gedeihen zu können müssen die Pflanzen bestimmte Bedingungen erfüllen. So muss die Pflanze beispielsweise klein sein, eine geringe Strahlungsdichte (z.B für Stecklinge) und hohe Temperaturen (extreme klimatische Verhältnisse) benötigen. Des Weiteren wird ein schnelles Wachstum der Pflanze vorausgesetzt, damit der vorhandene Raum nur kurz in Anspruch genommen wird (so wird die Wirtschaftlichkeit des Betriebes erhöht).

Quelle: http://www.muselmann.de/anwend.htm

Elaborate – Elaborieren

Mit künstlicher Belichtung kann die Länge eines Tages auf relativ einfache und billige Weise ausgedehnt werden. Besonders für den gewerblichen Züchter ist es interessant, die Blütezeit von Pflanzen durch den Einsatz von Kunstlicht zu manipulieren. Diese Manipulation wird entweder durch Verlängerung des Tages (Kunstlicht wird bei Einbruch der Dunkelheit für eine gewisse Zeit eingeschaltet) oder aber durch unterbrechung der Nacht (Beleuchtung wird nachts für kurze Perioden eingeschaltet) erreicht. Die zweite Methode wird in der Regel bevorzugt, weil sie hinsichtlich des Energieverbrauches wirtschaftlicher ist. Will man mit Hilfe des Kunstlichtes jedoch auch die Photosynthesetätigkeit der Pflanze fördern, so greift man auf die Methode der Tagesverlängerung zurück.

Quelle: http://www.muselmann.de/anwend.htm

Elaborate – Elaborieren [Ergänzung des Tageslichts]

Zu den Kulturen bei denen Kunstlicht zur Förderung der Photosynthese eingesetzt wird, gehören Gemüse (z.B. Gurken, Tomaten und Kopfsalat), Schnittblumen und verschiedene Topfpflanzen, Sträucher und Bäume. Die Stärke sowie die Dauer der Bestrahlung sind abhängig von Pflanzenart, Tageslänge, geographischer Lage und Anbaumethode der jeweiligen Pflanze.
Richtig angewendet stimuliert die zusätzliche Belichtung die schrittweise Stoffumwandlung körperfremder in körpereigene Stoffe (Assimilation) und damit das Wachstum und führt so zu einem kürzeren Produktionszyklus. Des weiteren resultieren stärkere, gesündere Pflanzen und eine früheren Blüte. Typische Beleuchtungsstärken zur Photosynthese liegen zwischen 5000 und 20.000 Lux. Deshalb werden zur künstlichen Beleuchtung sehr oft sogenannte Entladungslampen (Licht entsteht durch Gasentladunsprozess) eingesetzt.

Quelle: http://www.muselmann.de/anwend.htm

Elaborate – Elaborieren [Dekorative Pflanzenbeleuchtung]

In Büros und Wohnungen erfüllt die Beleuchtung der Pflanzen nicht nur einen dekorativen Effekt sondern ist nötig, dass die Pflanze wächst. Es gibt aber einen Unterschied zwischen der Aufzucht von Pflanzen unter Kunstlicht und der dekorativen Beleuchtung von Pflanzen. Die Zusammensetzung des Lichts sollte nicht nur den Pflanzenbedürfnissen entsprechen, sondern auch die Bedürfnisse des menschlichen Auges berücksichtigen, um so die Farben von Blättern und Blumen in das richtige Licht zu setzen. Für die Zusatzbeleuchtung können Halogen-Glühlampen verwendet werden, die aber mit Tageslicht oder anderen Kunstlichtquellen z.B. Leuchtstofflampen, kombiniert werden, um übermässiges Längenwachstum zu vermeiden. Es ist darauf zu achten, dass Strahler in ausreichendem Abstand von den Pflanzen montiert werden. Dadurch wird verhindert, dass die Strahlungshitze die Pflanzen austrocknet. Die Mindestbeleuchtungsstärke sollte in der Regel zwischen 500 und 1500 Lux (je nach Pflanzenart) liegen.

Quelle: http://www.muselmann.de/anwend.htm

Explain – Erklären und begründen

Wie wir bereits vermuteten entwickelt sich die Pflanze unter künstlichem Licht langsamer als die Pflanze unter Normalbedingungen (Sonnenlicht). Wir sind der Meinung, dass dieses Phänomen deswegen auftritt, weil sich unser Kürbis auf Sonnenlicht spezialisiert hat und für ihn die Verwendung von künstlichem Licht ungewohnt ist. Zudem fehlen dem Glühbirnenlicht für das Wachstum und die Entwicklung wesentliche Spektralbereiche.
Internetrecherchen (http://www.mdr.de/mdr-garten/2409828.html) zu Folge enthält das Spektrum des Glühbirnenlichtes hauptsächlich den Rotanteil. Pflanzen, so auch unser Testkürbis, benötigen jedoch für die schrittweise Stoffumwandlung körperfremder in körpereigene Stoffe, sowohl den Rot- als auch den Blauanteil des Lichtspektrums. Unser Indoorkürbis ist also nicht in der Lage optimal Photosynthese zu betreiben. Ihm fehlt also der wichtige Blauanteil. Dies ist wohl mit ein Grund weshalb er erst nach dem Outdoorkürbis gesprossen ist. Doch Glühbirnen bergen noch eine weitere Gefahr. Wird die Lampe nämlich direkt und relativ nah über der Pflanze angebracht, so können die Pflanze oder mindestens Teile der Pflanze verbrennen. Bringt man die Lampe jedoch etwas entfernt von der Pflanze an, so erreicht kaum genügend Licht den Keimling und die Pflanze läuft ebenfalls Gefahr zugrunde zu gehen.

Explore – Erforschen Sie ihre Fragestellung [Pflanzenwachstum]

Die Pflanze im Freien wächst weiter und entfaltet die ersten beiden Blätter. Während die Pflanze mit künstlichem Licht noch nicht entwickelt ist.

Explore – Erforschen Sie ihre Fragestellung

Bereits acht Tage nach Beginn unseres Experiments spross die erste Kürbispflanze, welche draussen unter natürlichem Sonnenlicht gehalten wurde. Die Kürbispflanze, welche unter künstlichem Glühbirnenlicht (60W) gehalten wurde, durchbrach die Erdoberfläche noch nicht. Unsere These wird somit bestätigt, dass die Pflanze mit natürlichem Licht sich normal entwickelt und die Pflanze im Keller unter Kunstlicht sich langsamer entwickelt. Im Vergleich zur Pflanze, die draussen steht, ist die Pflanze im Keller noch nicht aus der Erde gekommen.

Explore - Erforschen Sie ihre Fragestellung!

Licht(natürlich/künstlich?) + 6H2O + 6CO2 --> C6H12O6 + 6O2

These: Wenn eine Pflanze mit Sonnenlicht und eine zweite Pflanze mit künstlich ähnlicher Strahlenzusammensetzung (normale 60W-Glühbirne) bestrahlt wird und anschliessend das Wachstum durch Beobachten genau protokolliert wird, dann wird die Pflanze, welche mit Sonnenlicht bestrahlt wurde, in der gleichen Zeit mehr gewachsen sein, als jene im künstlichen Glühbirnenlicht.

Erklärungsversuch: Die Pflanze holt sich die Energie für die Fotosynthese aus dem Sonnenlicht. Wir wissen, durch messen mit dem Lux-Meter, dass die Energie im natürlichen Sonnenlicht um den Faktor 100 grösser ist, als die Energie im künstlichen Licht. Folglich sollte die Pflanze mit natürlicher Sonnenlichteinstrahlung mehr Energie für die Photosynthese zur Verfügung haben und deshalb auch schneller gedeihen.

















Experiment: Eine Kürbispflanze wird im Keller unter künstlichem Glühbirnenlicht aufgezogen. Dabei wird die Pflanze gänzlich vom Kontakt mit Sonnenlicht abgehalten. Das Wachstum und die Entwicklung unserer Testpflanze wird beobachtet und mit Bildern protokolliert. Parallel zur Indoorpflanze wird auch eine Pflanze unter Normalbedingungen (also unter Tages- bzw. Sonnenlicht) gepflanzt und aufgezogen. Auch hier wird das Wachstum und die Entwicklung beobachtet und fotografisch protokolliert. Es wird natürlich darauf geachtet, dass beiden Pflanzen die selben Anfangsbedingungen (Erde, Kürbissorte, Anzahl Samen die eingepflanzt werden, ...) mitgegeben werden. Dadurch wird versucht, das Ergebnis so wenig wie möglich zu beeinflussen.
Unser Ziel ist auf diese Weise der Beantwortung unserer Fragestellung einen Schritt näherzukommen.

Versuchsanordnung:

- Kürbissamen

- Indoorpflanze (Pflanze unter künstlichem Licht (Glühlampe))

Informationen zur Versuchspflanze

- Zierkürbis Bischofsmütze (Cucurbita pepo)

- Beschreibung: Mittelgrosser Zierkürbis mit mützenförmiger Ausbuchtung. Orange, grün- bis crèmefarben marmoriert. Zum Begrünen von freien Flächen und Abdecken von Komposthaufen. Für Binderei, zum Aufstellen und Basteln.

- Platzbedarf: 5 m2

- Aussaat: April bis Mai, je 2 Samenkörner in 9 cm Töpfe, auch direkt ins Freie.

- Keimdauer: 10 – 14 Tage bei 18-20°Auspflanzen: ab Mitte Mai im Abstand von 70 x 100 cm an sonnigen Standort.

- Pflege: Boden lockern, giessen, düngen. An Drahtgitter hochziehen oder frei über den Boden ranken lassen.

Engage - Engagieren sie sich!

Reicht es Pflanzen nur mit künstlichem Licht zu versorgen?

Nach Angaben aus dem Biologieunterricht, müsste es sein dass die Pflanze langsamer wächst, da künstliches Licht weniger Energie enthält als natuürliches Sonnenlicht. Wenn wir aus Pressemitteilungen Informationen über grossflächige Indooranbaustätten für Cannabis lesen, fragen wir uns, warum diese Pfanzen bei künstlichem Licht so gut gedeihen können.(http://www.blick.ch/news/schweiz/artikel27712)
Wir haben uns für diese Thematik entschieden, weil wir schon oft solche Artikel (siehe Link) gelesen haben und uns anschliessend sofort die Frage stellten, weshalb Indooranbaustätten eine solch effiziente Wirkungsweise ohne Sonnenlicht erreichen können.
So haben wir doch während Jahren im Biologieunterricht immer wieder zu Hören bekommen, dass Sonnenlicht unheimlich wichtig für unsere Pflanzenwelt ist und dass es für die Photosynthesetätigkeit einer Pflanze unumgänglich sei.

Im Folgenden möchten wir nun mit unserem Blog anhand eines selber durchgeführten Experiments (siehe Explore-Phase) sowie mit Hilfe des Internet und sonstiger Literatur der Sache mit dem Kunstlicht auf den Grund gehen.