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Wasserpest Temperatur Fotosynthese

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by

Max Wilke

on 22 May 2014

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Transcript of Wasserpest Temperatur Fotosynthese

Fragestellung
Versuchsaufbau
Versuchsmaterial
12 Digitales Thermometer mit externem Fühler
Faktometer
40 Zweige der Wasserpest (möglichst gleiche Grösse, Anzahl an Trieben etc.)
Kühlschrank (12 unabhängig Temperierbare Kühlfächer mit Glas-Front)
Skalpell
Wärmeschrank (12 unabhängig Temperierbare Fächer mit Glas-Front)
Leitungswasser
Stoppuhr
EnerGrow-Lampe (Grow-Lampe)
12 Bechergläser mit min. je 0,3l Fassungsvermögen
Doppelseitiges Klebeband
Kreide
ExE-1
Von Max Wilke, Alex Horstmann und Tim Amme
Ökologie S2
Versuchsdurchführung
Die Versuchsdurchführung erwies sich als besonders einfach, da lediglich gewartet werden musste, dass das Wasser die richtige Temperatur hat und dann konnte der Versuch auch schon losgehen. Es wurde sich eine Auslauf der Wasserpest genommen und am Stängel mit dem Skalpell Seitlich angeschnitten und dann in das Faktometer gesteckt, dass zuvor schon mit kaltem Wasser etwas näher an die Zieltemperatur gebracht wurde, dieses wurde dann an die voreingezeichnete Zielposition gestellt und das Wasser aus dem Becherglas aus dem Kühlfach wurde in das Faktometer gegossen, der Fühler des Thermometers wurde noch ins Wasser des Faktometers gelegt und dann die Glas Tür schnell wieder verschlossen. Nun wird ganz schnell die eingeschaltete und vorjustierte Grow Lampe auf das Kühlfach gerichtet ca 30 cm entfernt stehend platziert. Nun kann gezählt werden.
Wie wirkt sich die Wassertemperatur auf die Sauerstoffproduktion der Wasserpest aus?
Einleitung
In unserer Arbeitsgruppe haben wir uns dafür entschieden, die Auswirkungen der Wassertemperatur auf die Sauerstoffproduktion der Wasserpest zu untersuchen. Hierzu haben wir uns ein Versuch ausgedacht, der uns brauchbare Versuchsergebnisse liefert, mit Hilfe welcher wir dann hoffentlich eine Antwort auf unsere Frage herausarbeiten können. Aufgrund eines, von uns nicht erwünschten, ständigem Auftreten von Standarbedingungen die eine eventuelle Verfälschung unserer Ergebnisse zur Folge haben könnten, haben wir uns dazu entschieden, da glücklicherweise die Möglichkeit bestand, unseren Versuch in ein Labor der Sicherheitsstufe S2 zu verlagern und dort mit professioneller und fortschrittlicher Technologie die auftretenden Störfaktoren nahezu zu eliminieren, um auf ein unverfälschtes und damit gültiges Ergebnis zu kommen.
Wie wirkt sich die Wassertemperatur auf die Sauerstoffproduktion der Wasserpest aus?
Die, zuvor reichlich im Zoo-Geschäft gekaufte, Wasserpest wird, wie vom Verkäufer empfohlen bei 18-22 Grad Wassertemperatur in einem geeigneten Gefäß untergebracht. Es hat sich als hilfreich herausgestellt alle Objekte der Materialliste die man sonst später immer holen gehen müsste geordnet herauszulegen. Es wird damit begonnen die 12 einzelnen Kühlfächer von 1-12 Grad Celsius einzustellen, da diese um einen Temperaturunterschied von 5 Grad zu erreichen, minus oder plus spielt dabei keine Rolle, ca. 3 Minuten brauchen. Danach wird in jedem Kühlfach die Position des Faktometers eingezeichnet , es wird quer hineingestellt mit ungefähr 5-10cm Abstand zur Scheibe und so mittig wie möglich platziert und mit Kreide werden die Ecken eingezeichnet. Nebenbei werden die 12 Bechergläser, am Wasserhahn, mithilfe des Thermometers, jeweils mit ungefähr 1-12 Grad kaltem Wasser befüllt (1. Glas--1 Grad Celsius, 2. Glas --2 Grad Celsius usw.), die Temperaturen dürfen dabei ungefähr in der Nähe des angepeilten Wertes liegen und müssen nicht genau den Wert erreichen. Hierbei lohnt sich eine Beschriftung der einzelnen Gläser mit dem jeweils angepeilten Wert zu Organisationszwecken. Diese werden dann direkt in die einzelnen Fächer gestellt, wichtig hierbei ist, dass jedes Becherglas in sein eigenes Fach gehört. Diese werden dann nach Temperatur geordnet in das jeweilige zugehörige Fach gepackt (1 Grad Celsius Becherglas-- 1 Grad Celsius Kühlfach), die aktuelle Temperatur und die die erwünscht ist lassen sich an jedem Kühlfach vorne auf einem kleinem Display ablesen. Danach wird in jedes Becherglas der Fühler eines Thermometers hineingesteckt und das Thermometer selber an die Glasscheibe mit dem Doppelseitigem Klebeband geklebt. Nun wird gewartet bis das Wasser in den Gläsern die erwünschte Temperatur erreicht hat. Währenddessen wird die Grow Lampe auf das vorgesehene Stativ aufgesetzt und um 45 Grad nach unten verstellt, so dass der Leuchtradius dreiviertel eines Kühlfachs einnimmt. Hat das Wasser die gewünschte Temperatur erreicht wird der Versuch Durchgeführt. Wenn dies geschehen ist werden die Kühlfächern jeweils von 13-24 Grad eingestellt und der gesamte Vorgang der bei 1-12 Grad durchgeführt wurde wird jetzt mit 13-24 Grad gearbeitet und der Versuch wiederholt. Die Raumtemperatur betrug glücklicherweise genau 24 Grad weswegen wir diesen Versuch nicht in einem Kühlfach durchführen mussten. Bei allen Wärmeren Temperaturen benutzten wir den Wärmeschrank. Dieser Hatte auch 12 Fächer so wird der ganze Ablauf den wir bei den Kühlfächern hatten einfach auf die Fächer des Wärmeschrankes übertragen und das mit einmal 25-36 und 37-48 Grad.
Erläuterungen / Fehlerquellen / Fazit
Aufgrund der Tatsache, dass sich zwei unterschiedliche Temperaturquellen zusammen ausgleichen und in diesem fall das Kühlfach eine Temperatur vorgibt und diese sich nicht verändern kann gleicht sich die Temperatur des Wasser im Becherglas an die des Raumes um es herum an (10 Grad Kühlfach und 12 Grad Wasser wird zu 10 Grad Kühlfach und 10 Grad Wasser), können wir dafür sorgen, dass wir den Störfaktor der sich sonst unter normalen Versuchsbedingungen ständig ändernden Temperatur des Wasser nahezu eliminieren zugleich sorgt das Ausnutzen dieser Ausgleichströmung dafür das wir es wesentlich einfacher haben die Wassertemperatur auf einen genauen Wert zu bringen. Die Grow-Lampe wir um 45 Grad nach unten geschwenkt da sich in der vorhergegangen Testphase diese Position als die Optimalste erwies. Ihr Lichtradius hatte den Hauptfokus auf der schon für das Faktometer voreingezeichneten Stelle. Insgesamt haben wir durch das benutzen professioneller Gerätschaften mögliche Störfaktoren drastisch gesenkt oder komplett eliminiert. Die Versuche weisen dennoch mögliche Fehlerquellen auf, wie zum Beispiel das keine der Pflanzen exakt gleich ist, was das Ergebnis beeinträchtigen könnte. Alles in allem sind/waren wir sehr zufrieden mit unserer Arbeit und bedanken uns noch einmal für die Möglichkeit selber mal forschen zu dürfen.
Beobachtung
Während des ersten Durchgangs des Versuches mit 1-12 Grad Celsius kaltem Wasser wurde deutlich, dass fast gar keine Blasenbildung stattfand. Es dauerte durchschnittlich zwei Minuten und 15 Sekunden bis die Blasen einen Zentimeter Entfernung zurückgelegt hatten. Bei dem zweite Durchgang mit 13-24 Grad Celsius warmen Wasser dauerte es dahingegen durchschnittlich nur noch eine Minute und 45 Sekunden, wobei bei dem Becherglas mit 24 Grad Celsius nur eine Minute und 10 Sekunden gebraucht wurden um einen Zentimeter zurückzulegen. Der dritte Durchgang war da schon deutlich interessanter, da hier eine deutliche Veränderung zu bemerken war. Bei 25 Grad Celsius brauchte die Wasserpest noch eine Minute und fünf Sekunden, wohingegen bei 36 Grad Celsius nur noch ca. 15 Sekunden benötigt wurden. In dem vierten Durchgang (37-48 Grad Celsius) war dann jedoch die größte Veränderung zu bemerken. Bei 37 Grad Celsius waren es nur 13 Sekunden, die der Sauerstoff für einen Zentimeter benötigte und ab 42 Grad Celsius gab überhaupt keine Sauerstoffproduktion zu bemerken. Und nach 37 Grad Celsius fiel der Wert auch dermaßen rapide ab, dass der Abstieg nicht ansatzweiße mit dem Anstieg zu vergleichen wäre
Erklärung
Um zu erklären wieso die Temperatur auf die Sauerstoffproduktion Einfluss hat muss man den genetischen Bereich der Biologie betreten. Auch die Wasserpest besitzt Enzyme, die Abläufe steuern. Enzyme bestehen aus Proteinen und Proteine funktionieren nur in Temperaturen bis zu ca 42 grad Celsius. Das einfachste Beispiel dafür wieso sie danach nicht mehr funktionieren wäre die Beobachtung eines Spiegeleis in einer Pfanne, wie es sich direkt zusammenzieht und die Enzyme auf jeden Fall nicht mehr das tun können was ihre primär Funktion vorher gewesen ist.
Genauso ist es mit den Enzymen, die für die Sauerstoffproduktion da sind. Die Proteinbiosynthese schaltet bei über 42 grad Celsius ab.
Der Grund weswegen die Produktion bei 0 grad Celsius abschaltet ist, weil die Substanz in der Enzyme sich bewegen Wasser ist. Wasser gefriert bei 0 grad Celsius was bedeutet dass Enzyme sich nicht mehr bewegen werden wenn diese Temperatur erreicht oder gar unterschritten wird. Unsere Kurve zeigt nicht nur die Sauerstoffproduktion einer Wasserpest in verschiedenen Temperaturen, sondern gilt auch als die allgemeine Aktivitätskurve für Enzyme in verschiedenen Temperaturen.
Nun ist es aber so, dass die Aktivität nicht konstant bleibt bis zu den Punkten 0 und 42 grad Celsius, sondern auch bis zu einer Temperatur steigt und wieder absinkt. Diese Temperatur, die die höchste Aktivität bewirkt nennt sich Optimum. Sie liegt bei ca 37 grad Celsius. Jede Abweichung zu dieser Temperatur führt auch zu einer Verringerung der Enzymaktivität.

Optimum
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