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Wie bekommen Pflanzen ihr O₂ für die Atmung während der Nacht?

Wie bekommen Pflanzen ihr O₂ für die Atmung während der Nacht?


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Wenn ich mich nicht irre, sind die Stomata nachts geschlossen. Daher kann ich mir nur schwer vorstellen, wie die Pflanze die O bekommen kann2 es braucht während der Nacht zum Atmen. Ich dachte, die Pflanze könnte das O . produzieren2 intern durch eine chemische Reaktion. Eine solche Reaktion könnte die Aufspaltung von H . umfassen2O absorbiert durch die Wurzeln in zwei. Oder vielleicht die O2 diffundiert gut genug durch das Pflanzengewebe.

Wie bekommen Pflanzen ihr O2 zum Atmen in der Nacht?


Nicht alle Pflanzen haben ihre Spaltöffnungen während der Nacht geschlossen. Eine bemerkenswerte Ausnahme sind Crassulaceen-Säuremetabolismus-(CAM)-Pflanzen, die ihre Spaltöffnungen während der Tag und öffnen Sie es während der Nacht. Dies ist eine gemeinsame evolutionäre Strategie bei Xerophytes.

Es gibt auch 2 andere Arten von Stoffwechselwegen, nämlich C3 und C4. Als Konsequenz erhalten wir eine sogenannte C3- und C4-Pflanze, die den vorherrschenden Stoffwechselweg, den sie verwendet, treffend darstellt.

Außerdem können Pflanzenzellen, wie alles Leben, durch Glykolyse Energie ohne Sauerstoff produzieren. Darüber hinaus wird bei geschlossenen Spaltöffnungen die Sauerstoffatmung eingeschränkt, nicht vollständig blockiert. Schließlich ist es wichtig zu beachten, dass der Pflanzenstoffwechsel während der Nacht reduziert wird.

Vollständige Offenlegung, ich bin kein Botaniker. Bitte lassen Sie mich wissen, wenn es eklatante Fehler gibt.


Das Problem liegt hier in Ihrer Annahme:

Die Stomata sind nachts geschlossen.

Trotz der Tatsache, dass die meisten (C3)-Pflanzen ihre Spaltöffnungen nachts tatsächlich schließen und sie öffnen, wenn sie morgens blaues Licht erkennen, sind die Spaltöffnungen nicht vollständig geschlossen, dh sie sind nicht so geschlossen, dass sie es nicht zulassen irgendein Leitfähigkeit.

Laut Snyder (2003):

Es ist allgemein anerkannt, dass der Verschluss der Stomata bei C3- und C4-Pflanzen den transpirativen Wasserverlust (E) nachts minimiert, wenn keine Möglichkeit zur Kohlenstoffgewinnung besteht. Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass einige Arten nachts eine beträchtliche stomatale Leitfähigkeit (g) und E aufrechterhalten. Arabidopsis, Betula, Brassica, Chrysothamnus, Fraxinus, Picea, Rosa, Sarkobatus, und Tilia alle weisen einen beträchtlichen Nacht-g auf, basierend auf Gasaustauschmessungen.

Somit absorbieren diese Pflanzen O2 in der Nacht.

Quelle:

  • Snyder, K. (2003). Nachtleitfähigkeit bei C3- und C4-Arten: Verlieren Pflanzen nachts Wasser?. Journal of Experimental Botany, 54(383), S. 861-865.

Du liegst nicht falsch. Pflanzen können den aus der Photolyse (Lichtbrechung) von Wasser gewonnenen Sauerstoff nutzen, um die Zellatmung anzutreiben. Für jedes produzierte $C_6H_{12}O_6$ (Glukose) werden 6 $CO_2$ und 12 $H_2O$ verbraucht. Außerdem werden noch 6 $H_2O$ und 6 $O_2$ produziert. Aber die primäre Art und Weise, wie Pflanzen Sauerstoff aufnehmen, ist die gleiche Art und Weise, wie sie Kohlendioxid aufnehmen - durch ihre Spaltöffnungen.

Ich möchte jedoch Niobes Standpunkt zu CAM-Pflanzen betonen. CAM-Pflanzen haben sich an heiße, trockene Bedingungen angepasst, indem sie tagsüber ihre Spaltöffnungen schließen und sie nachts öffnen, um $CO_2$ zu sammeln.


Ja, jeder von Ihnen hat Recht, denn es gibt viele Möglichkeiten, wie Pflanzen O2 aufnehmen können, da Pflanzen nicht nur durch Blätter, sondern auch durch Stängel und Wurzeln atmen, die ihnen helfen, Sauerstoff im Boden und in der Nähe der Oberfläche zu erhalten Photolyse haben.


Wie atmen Pflanzen?

Der Atmungsprozess ist für alle Lebewesen wichtig, weil sie ihn nutzen, um am Leben zu bleiben. Dies gilt auch für Pflanzenzellen. Sie brauchen den Prozess der Atmung genauso wie Menschen und Tiere. Pflanzen atmen durch den Prozess der Zellatmung. Das bedeutet, dass sie die aus dem Boden gewonnenen Nährstoffe nutzen und in Energie umwandeln. Diese Energie wird verwendet, um alle ihre zellulären Aktivitäten anzutreiben. Dieser Prozess unterscheidet sich von der Photosynthese.

Photosynthese ist der Prozess, bei dem Pflanzen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln. Sie speichern diese Energie in Glukose, die sie später zur Atmung verwenden. Der Unterschied besteht also darin, dass die Pflanzen während der Atmung verschiedene Nährstoffe verbrauchen, um ihre Zellen am Leben zu erhalten, während sie während der Photosynthese ihre Nahrung herstellen.


Wie bekommen Pflanzen ihr O₂ für die Atmung während der Nacht? - Biologie

Sensemaking-Checkliste

Lehrer und Familien im ganzen Land stehen vor einer neuen Realität, den Schülern Möglichkeiten zu bieten, tun Wissenschaft durch Fern- und Heimunterricht. Die Tägliches Tun ist eine der Möglichkeiten, wie NSTA Lehrer und Familien dabei unterstützt. An jedem Wochentag wird NSTA eine sinnstiftende Aufgabe teilen, mit der Lehrer und Familien ihre Schüler in authentisches, relevantes naturwissenschaftliches Lernen einbeziehen können. Wir ermutigen Familien, sich Zeit für das familienwissenschaftliche Lernen zu nehmen (Wissenschaft ist ein sozialer Prozess!)

Möchten Sie mehr über andere Möglichkeiten erfahren, wie NSTA Lehrer und Familien unterstützt? Besuchen Sie die NSTA-Homepage.

Sensemaking versucht aktiv herauszufinden, wie die Welt funktioniert (Wissenschaft) oder wie man Lösungen für Probleme entwickelt (Ingenieurwesen). Studenten tunWissenschaft und Technik durch die wissenschaftlichen und technischen Praktiken. Die Teilnahme an diesen Praktiken erfordert, dass die Schüler Teil einer Lerngemeinschaft sind, um Ideen auszutauschen, konkurrierende Ideen zu bewerten, Kritik zu geben und zu erhalten und einen Konsens zu erzielen. Unabhängig davon, ob diese Lerngemeinschaft aus Klassenkameraden oder Familienmitgliedern besteht, bauen Schüler und Erwachsene gemeinsam naturwissenschaftliches und technisches Wissen auf und verfeinern es.

Einführung

Haben Sie sich jemals gefragt, was Pflanzen die ganze Nacht tun? Schlafen sie? Machen sie überhaupt was? Die Schüler verstehen wahrscheinlich, dass Pflanzen Lichtenergie durch Photosynthese aufnehmen. Sie verstehen jedoch möglicherweise nicht, dass Pflanzen auch Zellatmung durchführen müssen, um nutzbare Energie aus den organischen Molekülen freizusetzen, die als Ergebnis der Photosynthese produziert werden. Manche Studenten denken vielleicht, dass Pflanzen nur Photosynthese betreiben, während andere denken, dass Pflanzen tagsüber Photosynthese und nachts atmen.

Die heutige Aufgabe, Was tun Pflanzen im Dunkeln?, baut auf dem Verständnis der Schüler für die Prozesse der Photosynthese und Atmung auf und hilft ihnen, Ideen über die Beziehung zwischen diesen beiden Prozessen zu klären. Die Schüler laden Daten aus einer bereits abgeschlossenen Untersuchung herunter und analysieren sie und verwenden das Denkwerkzeug der Muster, um eine Erklärung dafür zu erstellen, was Pflanzen die ganze Nacht lang tun. Während Studierende Gelegenheiten brauchen, das Wissen und die Fähigkeiten des Planens und Durchführens von Untersuchungen zu entwickeln und zu nutzen, ist das heutige Daily Do ein Beispiel dafür, wie Studierende als Wissenschaftler Sensemaking betreiben können, ohne die Untersuchung selbst physisch durchzuführen.

Sich mit dem Phänomen beschäftigen

Fragen Sie die Schüler: "Haben Sie sich jemals gefragt, was Pflanzen die ganze Nacht lang tun?" Geben Sie den Schülern Zeit, unabhängig darüber nachzudenken und Ideen darüber aufzuzeichnen, was Pflanzen nachts tun, und bitten Sie sie dann, ihre Ideen mit einem Partner zu teilen. Bitten Sie die Schüler, der Klasse eine Idee oder eine Frage ihres Partners mitzuteilen, die sie neugierig gemacht hat.

Teile das "Licht und Dunkel"" formative Beurteilungsprobe mit Ihren Schülern. Wenn Sie diese tägliche Übung in einem Fernunterrichtsszenario absolvieren, sollten Sie diese Google Docs-Version des formativen Bewertungstests für Hell und Dunkel mit den Schülern teilen. Fragen Sie die Schüler: „Mit welchem ​​Freund stimmen Sie am meisten überein?“ Geben Sie den Schülern unabhängige Denkzeit, um die formative Bewertungsprobe abzuschließen. Bitten Sie sie, ihre Ideen in ihr wissenschaftliches Notizbuch zu schreiben. Ermutigen Sie die Schüler, Wörter, Bilder und/oder Symbole zu verwenden, um ihr Denken zu kommunizieren. Sie können die Schüler bitten, die Sonde wegzulegen (versichern Sie den Schülern, dass Sie später auf ihre Sonden zurückkommen) und sie dann zu befragen, welche Behauptung sie ausgewählt haben. Bitten Sie die Schüler, ihre Behauptungen auf Haftnotizen zu schreiben und dann ein Balkendiagramm an einer Klassenzimmerwand zu erstellen. Sie können auch ein kostenloses digitales Tool verwenden, um Studenten wie Mentimeter oder Socrative zu befragen.

Fragen Sie die Schüler: „Wie können wir herausfinden, welcher Freund den besten Anspruch hat?“ Wenn Schüler Schwierigkeiten haben, auf Ideen zu kommen, stellen Sie ihnen die chemischen Gleichungen für Photosynthese und Atmung zur Verfügung.

  • Photosynthese: 6H 2 O + 6CO 2 + Lichtenergie → C 6 h 12 Ö 6 + 6O 2
  • Zellatmung: C 6 h 12 Ö 6 + 6O 2 → 6H 2 O + 6CO 2 + Energie

Wenn die Schüler weiterhin Schwierigkeiten haben, fragen Sie sie: „Was könnten wir messen, um festzustellen, ob Photosynthese und/oder Zellatmung stattfindet?“

Die Schüler können viele verschiedene Ideen zur Messung der Inputs oder Outputs jedes Prozesses teilen. Praktisch sind die Gase (O 2 oder CO 2 ), die konsumiert oder freigesetzt werden, sind am einfachsten zu messen. In dieser Aufgabe führen wir die Analyse von Daten aus einer Untersuchung voran, bei der Sensoren verwendet wurden, um Veränderungen in den Mengen dieser Gase zu messen.

Sagen Sie den Schülern: „Wir befinden uns möglicherweise nicht in einer Situation, in der wir diese Untersuchung durchführen können, aber wir können veröffentlichte Daten analysieren, die in einer ähnlichen Untersuchung wie der von uns vorgeschlagenen gesammelt wurden.“

Untersuchen, was Pflanzen im Dunkeln tun

Anleitung für Lehrer: Die Schüler werden gebeten, Daten aus der Experiment- und Beispieldatenbibliothek von Vernier mit der kostenlosen Software Graphical Analysis 4 von Vernier zu analysieren. Diese Datensätze wurden mit Vernier-Probeware gesammelt, die gleichen Experimente, die von Schülern im Klassenzimmer durchgeführt wurden, würden zu ähnlichen Ergebnissen führen. Sehen Sie sich das Video zur Verwendung von Vernier-Daten und -Software an, um Unterstützung beim Herunterladen und Verwenden von Vernier-Daten- und Analysesoftware zu erhalten.

Geben Sie den Schülern das Handout zur Untersuchung von Photosynthese und Atmung und bitten Sie sie, das Verfahren zu lesen. Sie können die Folien 1 und 2 im Abschnitt How Do Plants Get Energy in the Dark? verwenden. Präsentation, um durch den Untersuchungsaufbau zu gehen. Verwenden Sie die folgenden Fragen, um eine Diskussion zu leiten, um das Verständnis der Schüler für das Verfahren zu klären.

  • Warum ist die Kammer in Folie verpackt, um Datensatz 1 zu sammeln?
  • Warum wird das Licht benötigt, um Datensatz 2 zu sammeln?
  • Warum wird der Kühlkörper benötigt, um Datensatz 2 zu sammeln?
  • Warum ist es wichtig, frische, pralle Spinatblätter zu haben?
  • Wie werden wir wissen, ob Photosynthese stattfindet?
  • Wie werden wir wissen, ob die Zellatmung stattfindet?

Lassen Sie die Schüler den Hypothesen-Grafik-Organizer (Folie 3) basierend auf der Behauptung ausfüllen, der sie zugestimmt haben. Wenn Sie eine große Gruppe von Schülern haben, können Sie sie basierend auf ihrem ausgewählten Anspruch als Partner wählen. Dieser grafische Organizer wurde aus den Lehrressourcen von Argument-Driven Inquiry übernommen. Lassen Sie die Schüler ihre Vorhersagen und Argumente zuerst in kleinen Gruppen und dann mit der Klasse teilen.

Die Tabelle im Leitfaden für Lehrer für Was tun Pflanzen im Dunkeln? fasst die erwarteten Ergebnisse basierend auf den Behauptungen jedes Freundes in der formativen Bewertungsprobe "Hell und Dunkel" zusammen.

Analyse der Daten

Bitten Sie die Schüler, die Daten aus dem Experiment und der Software Graphical Analysis 4 herunterzuladen. Lassen Sie die Schüler die Schritte 8, 13 und 14 nachlesen, um die Daten für die Datensätze zu analysieren und die Photosynthese- und/oder Atmungsraten zu bestimmen. Lassen Sie die Schüler das Kurvenanpassungstool wie im Handout zur Untersuchung von Photosynthese und Atmung beschrieben verwenden und die Raten in die Datentabelle auf dem Handout eintragen.

Zusätzlich zu den Schritten, die im Untersuchungshandbuch aufgeführt sind, wird die Ausführung der folgenden Schritte das Lesen und Interpretieren der Diagramme erleichtern.

  1. Klicken Sie oben rechts auf die Schaltfläche "Ansichtsoptionen". Der Button sieht aus wie ein kleiner Tisch.
  2. Klicken Sie auf "Tabelle".
  3. Klicken Sie auf die drei Punkte neben jedem Datensatztitel.
  4. Klicken Sie auf „Datensatz umbenennen“.
  5. Benennen Sie Datensatz 1 in „Dunkel“ und Datensatz 2 in „Hell“ um.
  6. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Ansichtsoptionen" und klicken Sie auf "2 Diagramme".
  7. Klicken Sie für jede Grafik auf die Schaltfläche Grafiktools und schalten Sie auf "Grafiklegende" um.

Die endgültigen Grafiken sollten wie im Screenshot unten aussehen:

Bitten Sie die Schüler, mit einem Partner zusammenzuarbeiten, um die folgenden Fragen zu beantworten und ihre Gedanken in ihre wissenschaftlichen Notizbücher aufzunehmen:

  • Wie verhält sich die Menge an O 2 mit der Zeit im Licht ändern? Im Dunkeln?
  • Wie hoch ist die CO .-Menge 2 mit der Zeit im Licht ändern? Im Dunkeln?
  • Welche Muster beobachten Sie in den in den Grafiken dargestellten Daten?
  • Wie verändern sich die Veränderungsraten im Zeitverlauf? Wie könnten Sie diese Änderungsraten mathematisch darstellen?

Überarbeitung von Ansprüchen

Verwenden Sie die Fragen 1 bis 4 aus dem Handout zur Untersuchung von Photosynthese und Atmung, um eine Diskussion zu führen und den Schülern zu helfen, das Phänomen zu verstehen.

  1. War einer der Ratenwerte für CO 2 eine positive Zahl? Wenn ja, welche biologische Bedeutung hat das?
  2. War einer der Ratenwerte für O 2 eine negative Zahl? Wenn ja, welche biologische Bedeutung hat das?
  3. Haben Sie Beweise dafür, dass in den Blättern Zellatmung stattgefunden hat? Was ist der Beweis?
  4. Haben Sie Beweise dafür, dass in den Blättern Photosynthese stattfand? Was ist der Beweis?

Lehrerleitfaden: Frage 5 und die Erweiterungen werden nicht benötigt, um zu beantworten „ Was machen Pflanzen im Dunkeln?“ , aber sie können zu weiteren Sensemaking-Möglichkeiten führen.

Lassen Sie die Schüler zu ihren grafischen Organisatoren für Hypothesen zurückkehren und diese Fragen zuerst einzeln oder paarweise beantworten. Lassen Sie die Schüler dann mit der ganzen Gruppe teilen.

  • Unterstützen oder widerlegen die Ergebnisse Ihre ausgewählte Behauptung?
  • Stimmen die Ergebnisse mit anderen Behauptungen überein?

Sagen Sie den Schülern: „Lassen Sie uns die Behauptungen, die wir bewerten, noch einmal durchgehen. Können wir anhand unserer Datenanalyse feststellen, welcher Anspruch am genauesten ist? Woher wissen wir?" Ermöglichen Sie eine Diskussion, um einen Konsens über die Behauptung zu erzielen, dass Pflanzen im Dunkeln zwar atmen, aber keine Photosynthese betreiben.

Studenten fragen sich vielleicht immer noch, warum Pflanzen überhaupt atmen. Fragen Sie sie: "Sollen wir diese Frage als nächstes untersuchen?" (Diese Frage wird in einem demnächst erscheinenden Daily Do untersucht.)

NSTA hat a . erstellt Was machen Pflanzen im Dunkeln? Sammlung von Ressourcen, um Lehrer und Familien bei dieser Aufgabe zu unterstützen. Wenn Sie ein NSTA-Mitglied sind, können Sie diese Sammlung zu Ihrer Bibliothek hinzufügen, indem Sie oben auf der Seite auf Zu meiner Bibliothek hinzufügen klicken.

Das NSTA Daily Do ist eine offene Bildungsressource (OER) und kann von Pädagogen und Familien verwendet werden, die den Schülern Fern- und Heimunterricht bieten. Greifen Sie auf die gesamte Sammlung von NSTA Daily Dos zu.


Wie bekommen Pflanzen ihr O₂ für die Atmung während der Nacht? - Biologie

Wie und warum atmen Pflanzen?

Sie wissen, dass alle Lebewesen atmen, um Energie aus Glukose freizusetzen und in Form von ATP für chemische, osmotische und andere Arbeiten zur Verfügung zu stellen.

Pflanzen sind keine Ausnahme. Sie müssen praktisch die ganze Zeit atmen, um ihren Energiebedarf zu decken. Sie sind nicht in der Lage, das bei der Photosynthese erzeugte ATP für diese Zwecke zu verwenden.

Pflanzen atmen auf normale Weise durch Glykolyse, Krebs-Zyklus, oxidative Phosphorylierung usw.

Oft wird die Atmung durch die Tatsache maskiert, dass die Photosynthese schneller Sauerstoff produziert als die Atmung ihn aufnimmt und die Photosynthese Kohlendioxid schneller verbraucht als die Atmung es produziert. Erst im Dunkeln zeigt sich die volle Wirkung der Atmung, wenn die Photosynthese gestoppt wird.

Pflanzen brauchen Energie, um Mineralsalze aus dem Boden aufzunehmen, wo sie in sehr geringer Konzentration vorhanden sind - dies erfordert Arbeit (Energie), um das Mineral in der Pflanze zu konzentrieren. Pflanzen, die in wassergesättigten Böden (mit Sauerstoffmangel) wachsen, können nicht in ihren Wurzeln atmen und zeigen bald die Symptome eines Mineralienmangels (wie gelbe Blätter). (Reis ist interessant, weil er einen kernigen Stängel hat, durch den Sauerstoff aus dem Wasser bis zu den Wurzeln gelangen kann und Reis daher auf "Reisfeldern" gedeiht.).

Wasser wird der Pflanze teilweise mit Hilfe von Energie zugeführt, aber der größte Teil der Energie für die Wasseraufnahme entsteht durch die Verdunstung der Blätter, die das Wasser „aufsaugen“. Der Transport von Zucker durch die Pflanze scheint jedoch Energie zu erfordern, da tote Phloemzellen keinen Zucker transportieren.

Komplexe Chemikalien (wie Proteine) benötigen Energie, um sie aus einfachen Chemikalien herzustellen – auch hierfür benötigen die Pflanzen Energie.


Verwandte Begriffe aus der Biologie

  • Kohlenstoffzyklus – Der Kreislauf, in dem sich Kohlenstoffatome durch lebende Ökosysteme bewegen, von Pflanzen und anderen photoautotrophen Stoffen in Zucker „fixiert“ und von Tieren als Abfallprodukt des Zuckerabbaus ausgeatmet werden.
  • Kohlenstoff-Fixierung – Der Prozess, bei dem Kohlenstoffatome aus CO2 aus der Atmosphäre werden in Einfachzucker eingebaut, die von Lebewesen als langfristiger Brenn- und Baustoff genutzt werden können.
  • Photosynthese – Der Prozess, bei dem Pflanzen Energie von der Sonne nutzen, um die Funktionen des Lebens zu erfüllen.

1. Warum wird CAM manchmal als „C“ bezeichnet4" Kohlenstoff-Fixierung?
A. Denn 4 ist besser als 3.
B. Denn es dauert 4 Umdrehungen des CAM-Zyklus, um ein Glukosemolekül zu produzieren.
C. Denn die CAM-Kohlenstofffixierung verwendet Malat, einen Zucker, der 4 Kohlenstoffatome enthält.
D. Nichts des oben Genannten.

2. Welche der folgenden Pflanzen nutzt am ehesten die CAM-Photosynthese?
A. Eine Pflanze, die in einem gemäßigten Wald lebt.
B. Eine Pflanze, die in einem tropischen Wald lebt.
C. Eine Pflanze, die in der arktischen Tundra lebt.
D. Eine Pflanze, die in einer Wüste lebt.

3. Was ist eine fakultative CAM-Pflanze?
A. Eine Pflanze, die CAM nur zum Fixieren von Kohlenstoff verwenden kann.
B. Eine Pflanze, die CAM nicht verwenden kann, um Kohlenstoff zu binden.
C. Eine Pflanze, die bei Bedarf CAM verwenden kann, aber auch andere Methoden zur Kohlenstofffixierung verwenden kann.
D. Nichts des oben Genannten.


Wie wachsen Pflanzen - Die Biologie der Pflanzen

Pflanzen sind erstaunlich, besonders wenn Sie sich fragen, wie Pflanzen wachsen. Es gibt über 350.000 Pflanzenarten, oberirdische und Unterwasserpflanzen. Jeder muss einige raue Bedingungen überleben, um zu wachsen, und Sie können die Zähigkeit der Pflanzen sehen, wenn Sie sie an den Wänden der Canyons sitzen oder sich durch alte Gehwege nach oben drängen. Ihr Überlebens- und Fortpflanzungswille ist groß!

Zu den Pflanzen gehören Blumen, Bäume, Sträucher, Büsche, Gras, Moos, Weinreben, Kräuter, Algen und Grünalgen. Diese haben viel gemeinsam. Ihr Überleben hängt von der Natur und den Inhalten anderer lebender und natürlicher Dinge ab. Sie brauchen Sonnenlicht (außer Tiefseepflanzen), Wasser, Luft, Bienen und Insekten, Erde, Tiere und Feuer zum Leben. Manche Kiefern geben ihre Samen erst nach einem großen Feuer ab, sie brauchen die Hitze, um die Zapfen und Samen zu öffnen.

Einige Unterwasserpflanzen beziehen ihre Nährstoffe aus Wasser und überleben ohne Sonnenlicht. Beim hydroponischen Anbau werden Pflanzen nur in Wasser anstelle von Erde gezüchtet, und Sie können das Wurzelwachstum sehen. Das Wasser muss die benötigten Nährstoffe oder die Zugabe von Pflanzennahrung enthalten, damit die Pflanze gedeihen kann.

Um die Frage zu beantworten, wie Pflanzen wachsen, müssen Sie sich die Vermehrung ansehen. Einige Pflanzen haben sowohl männliche als auch weibliche Teile, andere nicht, aber sie alle sind auf Wind, Luft, Tiere, Bienen und Insekten angewiesen, um bei der Bestäubung und Befruchtung zu helfen. Andere senden Ausläufer und Knollen aus oder erzeugen Knollen, Zwiebeln, Saugnäpfe und Adventivknospen, um neue Pflanzen durch den Boden an neue Standorte zu vermehren. Der Mensch hilft beim Spleißen für Kreuzungen und Neuaustrieb an alten Pflanzen.

Pflanzen, die Samen haben, bilden kleine Pakete (Samen), die einen Nahrungsvorrat und einen Baby-Pflanzenembryo enthalten, ähnlich einem befruchteten Ei, und über dem Samen befindet sich eine schützende Samenhülle. Bei der Befruchtung durch Bestäubung bildet sich der Samen nach dem Absterben einer Blüte. Die Blüte enthält männliche und/oder weibliche Teile, die eine befruchtungsbereite Eizelle bilden. Dies wird der Samen oder die Frucht, die Samen enthält.

Der Samen fällt auf den Boden und beginnt mit Feuchtigkeit aufzuweichen, bis sich die Samenschale weit genug öffnet, damit die Keimung mit einer Pfahlwurzel, Wurzelhaaren durchbricht und die Pflanzenoberseite beginnt, in Richtung Licht und Wärme zu wachsen. Dies ist die Sämlingspflanze. Die Wurzeln wachsen nach unten, um mehr Feuchtigkeit zu finden, und die Spitze der Pflanze wächst nach oben, um Nahrung und Energie zu finden.

Pflanzliche Nahrung kommt aus dem Wasser und dem Boden. Pflanzen nehmen Nahrung und Energie durch Photosynthese aus Sonnenlicht und Atmung durch ihre Blätter (Osmose) auf. Sie nehmen bei Tageslicht Kohlendioxid aus der Luft auf und geben nachts Sauerstoff ab. Für Pflanzen ist es wichtig, die richtigen Mineralien aus dem Boden zu gewinnen. Glücklicherweise funktioniert Mutter Natur in den meisten Fällen einfach perfekt und Pflanzen gedeihen.

Wenn man sich alles ansieht, was die Natur braucht, um in perfektem Gleichgewicht zu sein und die Frage zu beantworten, wie Pflanzen wachsen, ist dies ein erstaunlicher Gedanke und ein wundersamer Prozess.


Wie nutzen Pflanzen aerobe und anaerobe Atmung?

Frage: Wie nutzen Pflanzen die aerobe und anaerobe Atmung?

Bevor wir in die ganze Wissenschaft einsteigen, verwenden wir eine kurze Abkürzung, nur bei mir wird es helfen! Sagen wir, ich hatte Hunger und wollte etwas zu essen bekommen. Wenn ich Essen im Kühlschrank hätte oder zum Mitnehmen bestellen würde, würde ich das zubereitete Essen vielleicht nur ein wenig aufwärmen und dann verschlingen. Einfach richtig? Wenn ich jedoch nur einfache Zutaten/Teile hätte, die für sich genommen nicht appetitlich/sättigend sind, müsste ich Zeit und Mühe investieren, um diese Mahlzeit zuzubereiten, aber das Endergebnis ist das gleiche. Ich würde es einfach essen.

Für Pflanzen ist Photosynthese das Kochen der Mahlzeit und die Atmung verschlingt sie! Dies liegt daran, dass die Photosynthese einen nahrhaften Zucker namens Glukose aus Teilen in der Luft, Blättern und Wurzeln herstellt und dann Glukose bei der aeroben Atmung verwendet wird, um chemische Energie zu erzeugen, die die Pflanze für Wachstum und Erhaltung verwenden kann. Hier sind die Gleichungen für Energiepfade in Pflanzen:

Photosynthese: Kohlenstoff + Wasser + Lichtenergie von der Sonne -> Glukose + Sauerstoff + Wasser

Aerobe Atmung: Glucose + Sauerstoff -> Kohlendioxid + Wasser + chemische Energie (ATP)

Nun ist es wichtig zu verstehen, dass Pflanzen tagsüber aufgrund von Sonnenmangel mehr Photosynthese betreiben als nachts. Daher haben sie während des Tages, während sie Glukose produzieren, mehr als sie für die Pflanzenfunktion benötigen und belassen etwas überschüssige Glukose in der Glukosespeicherung, die als Stärke bezeichnet wird. Dann, während der Nacht, werden diese Speicher durch aerobe Atmung aufgebraucht, da die Pflanze durch Photosynthese weniger Glukose produziert als normal. Daher wird die Glukose während der Nacht aufgebraucht und während des Tages hergestellt.

Wenn der Nettoglukosespiegel niedriger ist als das, was die Pflanze zum Funktionieren benötigt, kommt es aufgrund des Mangels an ATP für die ersten Schritte zu einer Verringerung der Glykolyse (Glukoseabbau). Dies kann zu einer Zunahme der anaeroben Atmung oder einer unregelmäßigen Atmung/Produktion von ATP führen.

Bei viel Wind, wenig gasförmigem Sauerstoff oder wenig wassergelöstem Sauerstoff kann anaerobe Atmung auftreten. Anaerobe Atmung ist Atmung ohne Sauerstoff und dies gilt für alle Wege.

Während Tiere unter anaeroben Bedingungen Milchsäure aus Glukose produzieren und einen reversiblen anaeroben Prozess (unter Sauerstoff) durchlaufen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Pflanzen anders sind. Pflanzen haben einen ähnlichen anaeroben Atmungsweg wie Pilze wie Hefe, wo sie Glukose in Ethanol und Kohlendioxid abbauen, um geringe Konzentrationen von ATP zu produzieren. Es ist jedoch sehr wichtig, sich daran zu erinnern, dass dieser Weg nicht nachhaltig und reversibel ist, weshalb Pflanzen, wenn sie unter schlechten Bedingungen bleiben, entweder abnormal wachsen oder absterben.

Dies war ein Beispiel dafür, wie ich einem Studenten das obige Konzept erklären würde. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass verschiedene Schüler auf unterschiedliche Weise lernen, und wenn ich sah, dass ein Schüler Schwierigkeiten hatte, würde ich einen anderen Ansatz wählen oder mir gerne Zeit mit einigen Konzepten nehmen. Ich freue mich sehr, diese Art von Studenten zu unterrichten, da ich mehr positive Auswirkungen hätte und ich helfe wirklich gerne. Auch einige Schüler lernen stimmlich besser als durch Lesen, aber ich hoffe, dass dieser Artikel zumindest der Mehrheit helfen kann.


C 4 Pflanzen

Über 8.000 Arten von Angiospermen haben Anpassungen entwickelt, die die Verluste bei der Photoatmung minimieren. Sie alle verwenden eine ergänzende Methode von CO 2 Aufnahme, die ein 4-Kohlenstoff-Molekül anstelle der beiden 3-Kohlenstoff-Moleküle des Calvin-Zyklus bildet. Daher heißen diese Pflanzen C 4 Pflanzen. (Pflanzen, die nur den Calvin-Zyklus haben, sind also C 3 Pflanzen). Einige C 4 Pflanzen - CAM-Pflanzen genannt - trennen ihr C 3 und C 4 Zyklen von Zeit, während andere C 4 Pflanzen haben strukturelle Veränderungen in ihrer Blattanatomie, so dass ihr C 4 und C 3 Bahnen werden in verschiedenen Teilen des Blattes mit RUBISCO sequestriert, wo das CO 2 Pegel ist hoch der O 2 Niveau niedrig.

Nach dem Eintritt durch die Stomata, CO 2 diffundiert in a Mesophyllzelle. Da sie sich in der Nähe der Blattoberfläche befinden, sind diese Zellen hohen O .-Konzentrationen ausgesetzt 2 , aber sie haben kein RUBISCO, können also die Photorespiration nicht starten (auch nicht die Dunkelreaktionen des Calvin-Zyklus).

Stattdessen wird das CO 2 wird eingefügt in a 3-Kohlenstoff Verbindung (C 3 ) namens Phosphoenolbrenztraubensäure (PEP) bilden die 4-Kohlenstoff Verbindung Oxalessigsäure (C 4). Oxalessigsäure wird in Äpfelsäure oder Asparaginsäure (beide haben 4 Kohlenstoffatome) umgewandelt, die (durch Plasmodesmen) in a . transportiert wird Bündelhüllenzelle. Bündelscheidenzellen befinden sich tief im Blatt, sodass Luftsauerstoff nicht leicht zu ihnen diffundieren kann und haben oft Thylakoide mit reduzierten Photosystem-II-Komplexen (derjenige, der O . produziert). 2 ). Beide Eigenschaften halten den Sauerstoffgehalt in den Bündel-Hüllenzellen niedrig, wo die 4-Kohlenstoff-Verbindung zerlegt wird Kohlendioxid, das in den Calvin-Zyklus eintritt, um Zucker und Stärke zu bilden, und Brenztraubensäure (C 3), das zurück in eine Mesophyllzelle transportiert wird, wo es wieder in . umgewandelt wird PEP.

Die S 4 Pflanzen sind gut an Lebensräume mit hohen Tagestemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung angepasst (und sind wahrscheinlich in ihnen zu finden). Einige Beispiele sind Krabbengras, Mais, Zuckerrohr und Sorghum. Obwohl nur

3% der Angiospermen, C 4 Pflanzen sind verantwortlich für

25 % der gesamten Photosynthese an Land.

Die Fähigkeit, das C . zu verwenden 4 Der Stoffwechselweg hat sich in verschiedenen Familien von Angiospermen wiederholt entwickelt - ein bemerkenswertes Beispiel für konvergente Evolution. Vielleicht steckt das Potenzial in allen Angiospermen.

Ein Bericht in der Ausgabe vom 24. Januar 2002 von Natur (von Julian M. Hibbard und W. Paul Quick) beschreibt die Entdeckung, dass Tabak, ein C 3 Pflanze, hat Zellen, die Kohlendioxid durch das C . binden können 4 Weg. Diese Zellen sind um die Adern (die Xylem und Phloem enthalten) der Stängel und auch in den Blattstielen gruppiert. An dieser Stelle sind sie weit entfernt von den Spaltöffnungen, die atmosphärisches CO . liefern könnten 2 . Stattdessen bekommen sie ihr CO 2 und/oder die 4-Kohlenstoff-Äpfelsäure im Saft, die im Xylem aus den Wurzeln aufgezogen wurde.

Wenn sich herausstellt, dass dies für viele C . zutrifft 3 Pflanzen, es würde erklären, warum es für C . so einfach war 4 Pflanzen entwickeln sich aus C 3 Vorfahren.


Atmung in Pflanzen – Live Proof

An einem Wintersonntagnachmittag machten meine Töchter und ich einen Spaziergang in unserem Garten und genossen die Sonne. Immer bereit, Gelegenheiten zu ergreifen, meine Mädchen dazu zu bringen, etwas Neues zu lernen oder neugierig zu sein, halte ich mich mit einigen Fragen, interessanten Kleinigkeiten oder Experimentierideen gewappnet.

An diesem Tag haben wir uns unsere Pflanzen angesehen und ich habe ihnen gezeigt, wie unterschiedlich jede einzelne ist. Mein jüngerer hat eine Hibiskusblüte gepflückt, und der gewissenhafte ältere war verärgert darüber, dass Tisha Blumen pflückte! Ich stimmte zu, dass es falsch war, Blumen zu pflücken, sagte jedoch: „Lasst uns diese Blume gut gebrauchen und ein Experiment damit machen! Lass mich auch ein paar Blätter pflücken!“ So begannen wir zu lernen, ob Pflanzen atmen.

Die Frage – Atmen Pflanzen?

(Die Antwort – Ja, sie „atmen“ durch Poren auf ihrer Oberfläche von Blättern, Blütenblättern usw. und werden als Stomata bezeichnet).

Beide Mädchen wussten auf ihre Weise, dass Pflanzen Lebewesen sind. Also sagte ich zu ihnen: „Wenn sie leben, atmen sie wahrscheinlich auch!“ Der Ältere meldete sich sofort: „Der Lehrer hat uns gesagt, dass wir Sauerstoff einatmen und beim Ausatmen Kohlendioxid abgeben. Der Lehrer sagte auch, dass wir Sauerstoff von Pflanzen bekommen, also sollten wir sie retten.“ Der Jüngere wurde interessiert, konnte aber nicht mitbekommen, was der Ältere sagte. Also machten wir alle drei gerade ein paar Atemübungen! (Denken Sie daran – Sie müssen das Interesse und die Beschäftigung der Kinder aufrechterhalten und daher verschiedene Dinge ausprobieren, insbesondere wenn zwei oder mehr Altersgruppen beteiligt sind).

Jetzt hatten wir festgestellt, dass das Atmen (wir haben uns nicht an „Atmung vs. Atmung“ gewagt) das Aufnehmen von etwas „Luft“ und das anschließende Ausgeben von „Luft“ beinhaltet.

Ich musste meinen Kindern jetzt zeigen, dass dies auch Pflanzen tun, nicht durch die Nase, sondern durch ihre Oberfläche.

Das Experiment – ​​Wie wir die Frage in detaillierten Schritten untersucht haben

Ich bat Pritika, eine Glasschüssel aus dem Haus zu bringen, und erinnerte sie daran, vorsichtig mit dem Glas umzugehen. (Obwohl jede Schüssel ausreichen würde, macht Glas es einfacher, Dinge zu beobachten).

Ich gieße Wasser in die Schüssel und bat den Jüngeren, Blätter in die Schüssel zu legen. Ich hatte ihr gesagt, sie solle vorsichtig sein und die Blätter nicht zerknüllen und sie vorsichtig ins Wasser legen und waagerecht halten. Ich drückte es leicht nach unten, so dass die Blätter im Wasser untergetaucht waren.

Wir mussten es dann ungefähr eine Stunde lang in Ruhe lassen, ohne es zu stören. Sie waren neugierig und ungeduldig, was passieren würde, und behielten die Schüssel im Auge. Ich war glücklich – sie gewannen einige Beobachtungsfähigkeiten und bauten ihre Geduld auf. Ich habe keine ihrer Fragen beantwortet, weil ich als nächstes wollte, dass sie mehr Beobachtungen machen und versuchen, die Dinge selbst zu schlussfolgern.

In weniger als einer Stunde konnte ich sehen, was wir tun sollten – Blasen auf der Oberfläche der untergetauchten Blätter und einige Blasen, die an die Wasseroberfläche stiegen. Ich habe darauf nicht hingewiesen und gewartet, in der Hoffnung, dass sie die Veränderung selbst bemerken würden. Sie taten! Beide sahen die Blase, als sie anfingen, an die Wasseroberfläche zu steigen, und fragten, ob das passieren sollte. Ich war selbst aufgeregt und sagte: „Was könnte das Vorhandensein von Blasen bedeuten? Wenn das unsere Frage nach der Atmung von Pflanzen beantwortet, dann ja, darum ging es bei dem Experiment, ansonsten müssen wir auf eine andere Änderung warten.“

Nach einer Weile musste ich ihnen einen Hinweis geben – „Was ist in Blasen?“ “Luft!” sprang die Ältere und begriff sofort die Antwort und erklärte sie dann der Jüngeren. Unser Tag war gemacht und wir endeten mit einigen weiteren Fragen? – Wird das gleiche mit Blumen passieren? Wird das bei allen Pflanzen passieren? Wird es mit Früchten passieren? Wird es auch nachts passieren (dies vom älteren, weil der Lehrer ihnen gesagt hatte, dass Pflanzen tagsüber Sauerstoff abgeben)?

Also haben wir dieses Mal das Experiment mit Blumen wiederholt.

Wir konnten Luftblasen sehen, die aus Blumen austreten, sowie einen Nachweis der Atmung.

Die untergetauchten Blütenblätter „atmeten“ noch. Beim Ablassen der Luft (Ausatmen) bildeten sich an der Oberfläche kleine Bläschen, weil sich die Pflanze in einem anderen Medium, Wasser (Ist das nicht eine clevere Art, Luft zu „sehen“??!). Da Luft leichter als Wasser ist, stiegen auch die Blasen an die Oberfläche der Schüssel.

Lassen Sie mich ein paar wissenschaftliche Worte zu diesem Zusammenhang erklären Atmung in Pflanzen

  • Zellatmung bei Pflanzen – Atmung, bei der Kohlendioxid fehlt, wird als Zellatmung bezeichnet. Zellen atmen in dieser Situation.
  • Photosynthese – Der Prozess, durch den Blätter selbst Nahrung herstellen, wird Photosynthese genannt. Die Pflanze verwendet Sonnenlicht, Kohlendioxid, Wasser und Mineralien, um Nahrung zuzubereiten.
  • Spaltöffnungen – Poren, die die Pflanze atmen lassen. Durch die Spaltöffnungen können nur die Blätter Kohlendioxid aufnehmen und Sauerstoff abgeben.
  • Diffusion – Bei Pflanzen wird die von den Blättern zubereitete Nahrung durch Diffusion an alle Teile der Pflanze verteilt, wobei Einzelzellen die Nahrung zu allen Teilen des Pflanzenkörpers tragen.

Jedes Experiment mit Kindern erfordert Vorsicht. Dieses Experiment ist nicht anders. Lassen Sie mich jedoch die wenigen Bereiche auflisten, auf die Sie sich konzentrieren müssen.

Use a glass bowl for more visibility. But you need to be very careful to let kids deal with them as they may cause damage if they fall down.

Next, with plants, you need to select the right plant that will not cause any toxicity for kids. Not all plants are good hence exercise caution. Don’t let kids pick plants from the garden on their own.

Four-year old pre-school children are exposed to very basic ideas about living and non-living things. Some of them may be taught things like – ‘plants also have life’, ‘plants are helpful for us’, ‘you should not harm plants and flowers’, ‘they “Schmerz fühlen” too’ etc. It is easier for them to relate to other humans and animals, and even birds. Plants are similar to us in some ways! is too hard a concept for them to grasp. On top of that, they then build their own notions – we breathe through our noses, animals also have noses and breathe through those, plants don’t have noses.

Leave alone four-year-olds, even older children at least up to the age of eight, may not even think of the question of whether plants breathe. Eight-year-old children, i.e. those probably in class 3, would have studied a bit more about differences between living and non-living things, but even they do not really explore this question or become curious about wie they breathe if they don’t have noses.

Girls are more inclined towards playing with flowers and plants, hence this activity was thoroughly enjoyed by them. This, however, is a function of how we bring up our children and what they see around them! No stereotype here. Hence, it can be equally interesting and productive with boys.

Final thoughts

I am glad to let you know all these details and now it’s time for you to put this in action with your kids. Feel free to share your comments and also let us know if we missed any details related to this experiment.


What is Photosynthesis?

Photosynthesis is a process which uses six molecules of water and six molecules of carbon dioxide and converts these reactants into six molecules of carbohydrates (Glucose) and six molecules of oxygen under the presence of sunlight.

Oxygen is basically a byproduct of this process which is then released into the atmosphere to be inhaled by organisms which need oxygen to carry out aerobic respiration.

Aerobic respiration is just a fancy word for ‘using oxygen to make energy’.

Let me show you a chemical equation of how photosynthesis works:

Here’s a more detailed one 6 CO2 + 6 H2O ——> C6h12Ö6 + 3 O2

Rolle von Kohlendioxid in Photosynthesis

Plants get carbon dioxide directly from the atmosphere.

The atmosphere gets it from many sources like breathing out of various organisms, burning of fossils fuels, volcanic eruptions and other processes that evolve carbon dioxide.

Plants need to absorb carbon dioxide.

They do that through the underside of leaves which contains pore-like openings known as stomata.

The stomata are open throughout the day to allow ample amount of carbon dioxide to be absorbed by the plant so that photosynthesis can be carried out.

At night, this process reverses. The stomata remain closed and the plant produziert carbon dioxide since there is no sunlight available to carry out photosynthesis. Hence, during the night, plants respire just like other organisms to produce energy and carry out metabolic processes.

Rolle von Wasser in Photosynthesis

Water is absorbed by plants through roots embedded into the soil.

The plant consists of conducting vessels known as Xylem vessels which transport water through the stem up the plant against gravity. Phloem vessels running along xylem vessels carry nutrients from the soil up the tree.

Excess water is either stored by the plant for future use or evaporated from the leaves through stomata. Release of water into the atmosphere in the form of water vapors is known as transpiration.

After plants get Carbon dioxide and water, they are now ready to start producing oxygen and glucose (photosynthesis).

Sunlight – Most important element of Photosynthesis

Sunlight is an important catalyst for this process.

Look at it like this No sunlight, No Photosynthesis.

We need sunlight to provide energy which will break down carbon dioxide and water molecules. Sunlight is absorbed by organelles known as chloroplast which contain a pigment known as chlorophyll.

Chlorphyll pigment is the reason why plants appear green. It only absorbs a sicher wavelength of light (the red and blue parts), reflecting the green, giving the plant its natural Grün Aussehen.

That explains Why Plants are Green in Color!

This way the molecules of carbon dioxide and water are broken down in the presence of sunlight to produce glucose and oxygen.

Glucose (Carbon)

Glucose gives the plant energy, as it does to other organisms, allowing them to carry out various metabolic processes necessary for growth and repair of the plant.

Excess glucose is stored in the form of starch which can be used in future whenever the plant requires it.

It’s also a way of plants to store carbon inside their cells.

Loss of this carbon due to deforestation is the reason why we’re losing the fight to climate change.

Oxygen

Meanwhile, oxygen is released by plants into the atmosphere from stomata. This was the same opening through which carbon dioxide was taken in.

This way, plants are the largest contributors of oxygen on the planet. No organism comes close to the amount of oxygen produced by plants.

Without plants, we definitely won’t have enough oxygen to survive.

Now that we know about how Plants make oxygen for us How about we go and plant some trees?


Schau das Video: Sådan planter du surbundsplanter (Kann 2022).