Stofftransport und Assimilate

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Schülerinnen und Schüler die abstrakte Druckstromtheorie durch eigene Modellierung und Beobachtung greifbar machen können. Der Transport von Assimilaten im Phloem ist ein dynamischer Prozess, der sich durch physische Experimente und Mikroskopie direkt nachvollziehen lässt.

• Klasse 10
• Biologie 10: Leben, Erbe und Verantwortung
• 4 Aktivitäten
• 35 Min.–50 Min.

Lernziele

1. Erklären Sie den Massenstrom von Assimilaten im Phloem anhand der Druckstromtheorie.
2. Analysieren Sie die strukturellen und funktionellen Anpassungen von Siebröhren und Geleitzellen für den Assimilattransport.
3. Vergleichen Sie die Mechanismen des Stofftransports im Xylem und Phloem hinsichtlich Energieaufwand und Richtung.
4. Bewerten Sie die Bedeutung des Assimilattransports für die Versorgung verschiedener Pflanzenorgane mit Nährstoffen.

Concept-Mapping

⏱ 45 Min.·Kleingruppen

Modellbau: Druckstrom-Simulation

Schüler füllen eine U-Röhre mit zuckerhaltiger Gelatine an einer Seite und Wasser an der anderen, bedecken sie und beobachten den Fluss durch osmotischen Druck. Sie messen den Transport mit Markierungen und diskutieren Einflussfaktoren. Ergänzen Sie mit Diagrammen zur Pflanze.

Vorbereitung & Details

Erklären Sie den Massenstrom im Phloem nach der Druckstromtheorie.

Moderationstipp: Lassen Sie Gruppen beim Modellbau die Druckstromtheorie mit einfachen Materialien wie Spritzen und Schläuchen nachbauen, um den osmotischen Druck aktiv zu erleben.

Setup: Tische für große Papierformate oder Wandflächen

Materials: Begriffskarten oder Haftnotizen, Plakatpapier, Marker, Beispiel für eine Concept Map

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Concept-Mapping

⏱ 50 Min.·Partnerarbeit

Mikroskopie: Phloem-Präparate

Bereiten Sie Querschnitte von Stängeln vor, färben Sie Siebröhren und lassen Schüler unter dem Mikroskop die Struktur skizzieren. Sie vergleichen mit Xylemen und notieren Funktionsunterschiede. Abschließende Gruppenpräsentation.

Vorbereitung & Details

Analysieren Sie die Bedeutung der Siebröhren und Geleitzellen für den Assimilattransport.

Setup: Tische für große Papierformate oder Wandflächen

Materials: Begriffskarten oder Haftnotizen, Plakatpapier, Marker, Beispiel für eine Concept Map

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Concept-Mapping

⏱ 35 Min.·Partnerarbeit

Vergleichsdiagramm: Xylem vs. Phloem

In Paaren zeichnen Schüler Fließschemata beider Gewebe, markieren Richtung, Treiber und Ladung. Sie testen mit Rollenspiel: Eine Gruppe simuliert Transpiration, die andere osmotischen Druck. Diskussion der Parallelen und Unterschiede.

Vorbereitung & Details

Vergleichen Sie den Wassertransport im Xylem mit dem Assimilattransport im Phloem.

Setup: Tische für große Papierformate oder Wandflächen

Materials: Begriffskarten oder Haftnotizen, Plakatpapier, Marker, Beispiel für eine Concept Map

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Concept-Mapping

⏱ 40 Min.·Kleingruppen

Pflanzenexperiment: Aphiden-Milch

Setzen Sie Blattläuse auf Pflanzen, sammeln Sie Honigtau und analysieren Zuckergehalt mit Feuchtigkeitsstreifen. Schüler verknüpfen mit Druckstrom und diskutieren Transportwege.

Vorbereitung & Details

Erklären Sie den Massenstrom im Phloem nach der Druckstromtheorie.

Setup: Tische für große Papierformate oder Wandflächen

Materials: Begriffskarten oder Haftnotizen, Plakatpapier, Marker, Beispiel für eine Concept Map

• Verstehen
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbstwahrnehmung
• Selbststeuerung

Dieses Thema unterrichten

Unterrichten Sie dieses Thema am besten über eine Kombination aus hands-on-Modellen und Mikroskopie, da Schülerinnen und Schüler sonst die Dynamik des Phloemtransports schwer verstehen. Vermeiden Sie reine Theorieblöcke, da die Prozesse zu komplex sind. Forschung zeigt, dass Peer-Feedback bei der Korrektur von Fehlvorstellungen besonders wirksam ist.

Was Sie erwartet

Am Ende sollen die Lernenden die Druckstromtheorie erklären und die Struktur von Siebröhren mit Geleitzellen korrekt beschreiben können. Sie identifizieren Quelle und Senke im Phloemtransport und unterscheiden diesen klar vom Xylemtransport.

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Häufige Fehlvorstellung

Während der Aktivität 'Modellbau: Druckstrom-Simulation' achten Sie darauf, dass Schülerinnen und Schüler nicht davon ausgehen, dass der Transport aktiv gepumpt wird wie im Xylem.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Nutzen Sie die Phase des Modellbaus, um zu betonen, dass der Druckgradient passiv durch Osmose entsteht. Fragen Sie gezielt: 'Wo kommt der Druck her?' und lassen Sie die Lernenden die Rolle der Geleitzellen im Modell berücksichtigen.

Häufige Fehlvorstellung

Während der Aktivität 'Vergleichsdiagramm: Xylem vs. Phloem' könnte die Annahme entstehen, dass Phloem nur bergab zur Wurzel transportiert.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler im Vergleichsdiagramm gezielt Beispiele für verschiedene Senken (z. B. Früchte, Wurzeln, Triebspitzen) eintragen und die Richtung des Transports flexibel darstellen.

Häufige Fehlvorstellung

Während der Aktivität 'Mikroskopie: Phloem-Präparate' könnte der Eindruck entstehen, dass Siebröhren isoliert funktionieren.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Fordern Sie die Lernenden auf, im Mikroskopiebild gezielt nach Geleitzellen zu suchen und deren direkte Nachbarschaft zu den Siebröhren zu dokumentieren. Nutzen Sie Peer-Feedback, um die Abhängigkeit der Zelltypen voneinander zu erkennen.

Ideen zur Lernstandserhebung

Lernstandskontrolle

Nach der Aktivität 'Modellbau: Druckstrom-Simulation' erhalten die Schülerinnen und Schüler eine Grafik einer Pflanze mit mehreren Senken. Sie zeichnen Pfeile ein und erklären in 1-2 Sätzen, warum der Transport nicht nur zur Wurzel hin erfolgt.

Diskussionsfrage

Nach der Aktivität 'Mikroskopie: Phloem-Präparate' stellen Sie die Frage: 'Was passiert, wenn die Geleitzellen ihre Funktion verlieren?' Leiten Sie eine Diskussion, in der die Lernenden die Konsequenzen für den Transport und die Pflanze insgesamt erörtern.

Kurze Überprüfung

Nach der Aktivität 'Vergleichsdiagramm: Xylem vs. Phloem' geben Sie eine Tabelle mit zwei Spalten. Die Schülerinnen und Schüler nennen jeweils drei Merkmale, z. B. transportierte Stoffe, treibende Kraft oder Energieaufwand, und vergleichen die beiden Transportsysteme.

Erweiterungen & Unterstützung

• Fordern Sie schnelle Gruppen auf, den Modellversuch um eine dritte Senke (z. B. eine künstliche Frucht) zu erweitern und die Auswirkungen auf den Druckgradienten zu dokumentieren.
• Unterstützen Sie unsichere Lernende durch vorgefertigte Schablonen für das Vergleichsdiagramm oder geben Sie ihnen eine vorbereitete Tabelle mit vorgegebenen Merkmalen zum Ausfüllen.
• Vertiefen Sie mit einer Rechercheaufgabe: Recherchieren Sie, wie sich der Phloemtransport bei Nutzpflanzen wie Zuckerrüben oder Obstbäumen wirtschaftlich nutzen lässt und präsentieren Sie die Ergebnisse.

Schlüsselvokabular

Assimilate	Zucker (hauptsächlich Saccharose), der von den photosynthetisch aktiven Teilen der Pflanze, wie den Blättern, produziert und zu anderen Pflanzenteilen transportiert wird.
Phloem	Das Leitbündelgewebe der Pflanzen, das für den Transport von Assimilaten zuständig ist. Es besteht hauptsächlich aus Siebröhren und Geleitzellen.
Siebröhren	Spezialisierte Zellen im Phloem, die durch ihre perforierten Endplatten (Siebplatten) miteinander verbunden sind und den passiven Fluss von Assimilaten ermöglichen.
Geleitzellen	Stoffwechselaktive Zellen, die eng mit den Siebröhren verbunden sind und diese mit Energie und wichtigen Molekülen versorgen, was den aktiven Assimilattransport unterstützt.
Druckstromtheorie	Ein Modell, das erklärt, wie ein osmotischer Druckunterschied zwischen Quelle (z.B. Blatt) und Senke (z.B. Wurzel) den Massenfluss von Assimilaten durch das Phloem antreibt.