Das Blatt als Ort der Fotosynthese: Stärkenachweis

Einstieg: Ein Blatt als Fabrik

Ein Laubblatt ist flach, dünn und breit. Es ist meist so ausgerichtet, dass viel Licht darauf fällt. An der Unterseite hat es winzige Öffnungen, durch die Gase ein- und ausströmen. Durch die Adern fließt Wasser hinein und Zuckerlösung heraus. All das passt zu einer Aufgabe: Fotosynthese. Ob ein Blatt wirklich nur dort Stoffe herstellt, wo Licht hinkommt, kannst du mit einem einfachen Versuch prüfen.

Erklärung: Der Bau des Laubblatts

Schneidet man ein Blatt quer durch und betrachtet den Schnitt im Mikroskop, sieht man mehrere Schichten:

Schicht	Bau	Aufgabe
Wachsschicht	dünner, glänzender Überzug	schützt vor Wasserverlust
obere Epidermis	eine Lage durchsichtiger Zellen ohne Chloroplasten	Abschluss, lässt Licht durch
Palisadengewebe	lange, dicht stehende Zellen mit sehr vielen Chloroplasten	Hauptort der Fotosynthese
Schwammgewebe	locker liegende Zellen mit Lufträumen dazwischen	Gasaustausch im Blattinneren, ebenfalls Fotosynthese
Blattadern (Leitbündel)	Röhren für Wasser und für Zuckerlösung	Transport
untere Epidermis mit Spaltöffnungen	Öffnungen zwischen zwei bohnenförmigen Schließzellen	Kohlenstoffdioxid hinein, Sauerstoff und Wasserdampf hinaus

Die Spaltöffnungen können sich öffnen und schließen. Bei Trockenheit schließen sie sich, damit die Pflanze nicht zu viel Wasser verliert. Dann gelangt aber auch weniger Kohlenstoffdioxid ins Blatt.

Versuch: Stellt ein Blatt nur im Licht Stärke her?

Den Traubenzucker aus der Fotosynthese wandelt das Blatt zum Teil sofort in Stärke um. Stärke lässt sich leicht nachweisen: Mit Iod-Kaliumiodid-Lösung färbt sie sich blauschwarz. Ohne Stärke bleibt die Lösung gelbbraun.

Frage: Bildet ein Blatt nur dort Stärke, wo es Licht bekommt?

Vermutung: Wenn Fotosynthese Licht braucht, dann enthält ein abgedeckter Blattteil nach einiger Zeit keine Stärke.

Durchführung:

1. Eine Topfpflanze (zum Beispiel eine Pelargonie) steht zwei Tage im Dunkeln. So verbraucht sie die Stärke, die schon in ihren Blättern war.
2. Ein Blatt wird zur Hälfte beidseitig mit Alufolie abgedeckt. Die Pflanze steht danach einen Tag im hellen Licht.
3. Das Blatt wird abgenommen, die Folie entfernt. Das Blatt kommt kurz in heißes Wasser.
4. Das Blatt kommt in ein Glas mit Brennspiritus, das in einem heißen Wasserbad steht. Der Alkohol löst das grüne Chlorophyll heraus. Das Blatt wird blass. Kein offenes Feuer in der Nähe, der Alkohol ist leicht entzündlich. Trag dabei eine Schutzbrille.
5. Das Blatt wird mit Wasser abgespült, flach in eine Schale gelegt und mit Iod-Kaliumiodid-Lösung bedeckt.

Beobachtung: Der Teil, der im Licht lag, färbt sich blauschwarz. Der abgedeckte Teil bleibt gelblich.

Deutung: Nur im belichteten Teil hat das Blatt Stärke gebildet. Für die Bildung von Stärke ist Licht nötig. Das stützt die Vermutung, dass die Fotosynthese Licht braucht.

Warum der Dunkelschritt? Ohne Schritt 1 könnte alte Stärke im ganzen Blatt liegen. Dann färbte sich auch die abgedeckte Hälfte, und du könntest nicht entscheiden, ob Licht nötig ist. Der abgedeckte Teil ist der Kontrollansatz: Er unterscheidet sich vom Rest nur im Licht.

Beispiele

Beispiel 1: Ein gestreiftes Blatt Manche Zierpflanzen haben Blätter mit grünen und weißen Bereichen. Die weißen Bereiche enthalten kein Chlorophyll. Nach dem Stärkenachweis sind nur die grünen Bereiche blauschwarz. Deutung: Für die Fotosynthese ist Chlorophyll nötig.

Beispiel 2: Ein misslungener Versuch Nils hat die Pflanze nicht ins Dunkle gestellt. Nach dem Test ist das ganze Blatt blauschwarz. Er schließt: „Die Pflanze braucht kein Licht.“ Der Schluss ist falsch. Die Stärke war schon vor dem Versuch vorhanden. Ohne Dunkelphase ist der Versuch nicht auswertbar.

Merksatz

Das Laubblatt ist das Organ der Fotosynthese. Im Palisadengewebe liegen die meisten Chloroplasten, über die Spaltöffnungen tauscht das Blatt Gase aus. Iod-Kaliumiodid-Lösung färbt Stärke blauschwarz. Ein Blatt bildet Stärke nur dort, wo es Licht und Chlorophyll hat.

Übungen

Grundlagen

1. Nenne die Schicht im Blatt, in der die meisten Chloroplasten liegen.
2. Welche Aufgabe haben die Spaltöffnungen? Welche Gase strömen bei der Fotosynthese hinein, welche hinaus?
3. Wie weist du Stärke nach? Nenne Nachweismittel und Farbe.

Weiter

4. Erkläre, warum die Pflanze vor dem Versuch zwei Tage im Dunkeln stehen muss.
5. Warum wird das Blatt vor dem Iodtest in Alkohol gelegt?
6. Die obere Epidermis hat keine Chloroplasten. Erkläre, warum das für das Blatt sinnvoll ist.

Knobeln

7. Lara schneidet aus Alufolie den Buchstaben L aus und klebt die Folie mit dem Loch auf ein Blatt. Beschreibe, wie das Blatt nach dem Stärkenachweis aussieht, und begründe.
8. An heißen, trockenen Tagen schließen viele Pflanzen mittags ihre Spaltöffnungen. Stelle eine begründete Vermutung auf, wie sich das auf die Fotosynthese auswirkt.

Lösungen

1. Im Palisadengewebe.
2. Über die Spaltöffnungen tauscht das Blatt Gase mit der Luft aus. Kohlenstoffdioxid strömt hinein, Sauerstoff und Wasserdampf strömen hinaus.
3. Mit Iod-Kaliumiodid-Lösung. Stärke färbt sich blauschwarz.
4. Im Dunkeln verbraucht die Pflanze die Stärke, die schon in den Blättern war. Nur so lässt sich zeigen, dass die Stärke im Versuch neu im Licht gebildet wurde.
5. Alkohol löst das Chlorophyll heraus. Ohne diesen Schritt würde die grüne Farbe die blauschwarze Färbung verdecken.
6. Durch die farblose obere Epidermis gelangt das Licht ungehindert in das darunterliegende Palisadengewebe, wo die Fotosynthese stattfindet.
7. Nur das ausgeschnittene L war belichtet. Nach dem Test erscheint ein blauschwarzes L auf hellem Grund. Stärke entsteht nur dort, wo Licht auf das Blatt fiel.
8. Mit geschlossenen Spaltöffnungen gelangt kaum Kohlenstoffdioxid ins Blatt. Kohlenstoffdioxid ist ein Ausgangsstoff der Fotosynthese. Die Fotosynthese wird daher mittags langsamer, obwohl genug Licht da ist. Die Pflanze spart dafür Wasser.