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Pflanzen

Ein 5 Pfund schwerer Weidensteckling wuchs in fünf Jahren zu einem 169 Pfund schweren Baum heran, während der Boden nur etwa 2 Unzen verlor. Finde heraus, woher diese Masse kam. Verändere Licht, CO₂ und Temperatur beim Fotosyntheseversuch, öffne ein Blatt, verfolge Wasser von der Wurzel zur Spaltöffnung und sieh, wie aus Blüten Samen und Früchte entstehen.

Fortschritt

Über diesen Kurs

Im 17. Jahrhundert (1600er-Jahre) zog Jan Baptist van Helmont eine Weide in 200 Pfund getrockneter Erde. Nach fünf Jahren hatte der Baum 164 Pfund zugenommen, ein Setzling von 5 Pfund war zu einem Baum von 169 Pfund geworden, während die Erde etwa 2 Unzen verloren hatte. Woher kam die Masse? Die erste Einheit lässt dich das herausfinden, und der Rest des Kurses liefert die Bausteine. Im September 2026 enthielt die Luft am Mauna Loa 426.07 Teile pro Million Kohlenstoffdioxid, etwa 52 Prozent mehr als die rund 280 ppm vor der Industriellen Revolution.

Die sechs Einheiten beginnen damit, wie die Photosynthese funktioniert. Im Jahr 1771 ließ Joseph Priestley eine Kerze in einem geschlossenen Gefäß brennen, stellte einen Minzzweig hinein, und einige Tage später brannte in dieser Luft wieder eine Kerze. Im Jahr 1779 zeigte Jan Ingenhousz, dass das nur im Licht und nur mit grünen Teilen geschah. In der Einheit „Licht, CO₂ und Temperatur“ zeichnet ein Labor dann Kurven für jeden Faktor, mit gestrichelten Linien für die Luft vor der Industriellen Revolution und heute. Die Einheit „Im Inneren eines Blattes“ weist darauf hin, dass ein Blatt oft nur wenige Zellen dick ist und doch eine wasserdichte Hülle, zwei Arten von Zellen für die Nahrungsherstellung, Luftgänge, Leitungen und verstellbare Türen hat. Die Einheit „Spaltöffnungen und Transpiration“ erklärt, dass bis zu 90 Prozent des aufgenommenen Wassers einer Pflanze als Dampf entweichen können. Die Einheit „Wurzeln, Xylem und Phloem“ zeigt, dass die drei Arbeitszonen einer Wurzelspitze in etwa den ersten Zentimeter passen, und die letzte Einheit nennt mindestens 25 000 benannte Orchideenarten. Im Labor klickst du jede Schicht des Blattes an, vergleichst Xylem und Phloem und vergleichst den Wasserverlust pro CO₂ an einem sonnigen Morgen und an einem heißen, trockenen Nachmittag.

Bevor du anfängst

Die Fotosynthese findet in Zellen statt, in den Chloroplasten, daher hilft Zellen, wenn diese Wörter neu sind. Das Weidenrätsel von van Helmont in der ersten Einheit wird verständlicher, wenn du weißt, dass Kohlenstoffdioxid ein Gas aus Atomen ist, was Aggregatzustände streift.

Wenn du fertig bist

Du kannst erklären, woher der größte Teil der Trockenmasse eines Baumes stammt, vorhersagen, wie Licht, CO₂ und Temperatur die Geschwindigkeit der Fotosynthese verändern, und die Schichten im Inneren eines Blattes beschriften. Du beschreibst, wie Spaltöffnungen Wasser gegen Kohlenstoffdioxid tauschen, wie Xylem und Phloem Wasser und Zucker transportieren, was der Caspary-Streifen tut und warum Bienenblüten selten rot sind.

  1. 1So funktioniert FotosyntheseIn den 1600er-Jahren zog Jan Baptist van Helmont eine Weide in 200 Pfund getrockneter Erde. Nach fünf Jahren hatte der Baum 164 Pfund zugenommen, während die Erde etwa 2 Unzen verloren hatte.
  2. 2Licht, CO₂ und TemperaturIm September 2026 enthielt die Luft am Mauna Loa 426.07 ppm (Teile pro Million) Kohlenstoffdioxid, etwa 52 Prozent mehr als die rund 280 ppm vor der industriellen Revolution.
  3. 3Im Inneren eines BlattsEin Blatt ist oft nur wenige Zellen dick und besitzt doch eine wasserdichte Hülle, zwei Arten nahrungsbildender Zellen, Luftwege, Leitungen und verstellbare Türen.
  4. 4Spaltöffnungen und TranspirationBis zu 90 Prozent des Wassers, das eine Pflanze über ihre Wurzeln aufnimmt, können als Wasserdampf durch die Spaltöffnungen wieder entweichen.
  5. 5Wurzeln, Xylem und PhloemAlle drei Arbeitszonen einer wachsenden Wurzelspitze liegen ungefähr innerhalb ihres ersten Zentimeters.
  6. 6Blüten, Samen und FrüchteMindestens 25 000 Orchideenarten wurden benannt. Manche lassen sich bestäuben, indem sie Wespen täuschen.

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Quellen zu diesem Kurs (16)
  • -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
  • the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
  • 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
  • 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
  • 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
  • 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
  • 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
  • 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
  • 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
  • Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
  • Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
  • van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
  • quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
  • F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
  • NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
  • NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).

Abgerufen: 2026-10-17