23.11.2018 Ohne Licht geht es nicht

Neues Labormodul im Schülerlabor des Botanischen Gartens: Schülerinnen und Schüler experimentieren zu Lichtreaktionen innerhalb der Photosynthese

Mehr als 600 Schülerinnen und Schüler besuchen jedes Jahr das Schülerlabor im Botanischen Garten auf den Lahnbergen. Im neuen Labormodul „Photosynthese im Reagenzglas“ widmen sich die Schülerinnen und Schüler der Photosyntheseforschung.

Das Schülerlabor im Botanischen Garten der Philipps-Universität baut die Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie (MPI) in Marburg aus. In Anlehnung an die dortige Forschung wurde das neue Labormodul „Photosynthese im Reagenzglas“ entwickelt. Im Rahmen einer Examensarbeit wurde dieses Modul um kleine Videosequenzen erweitert, die Einblicke in die Photosyntheseforschung und den Arbeitsalltag der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im benachbarten MPI geben.

Mehr als 600 Schülerinnen und Schüler besuchen jedes Jahr das Schülerlabor im Botanischen Garten auf den Lahnbergen. „Der naturwissenschaftliche Unterricht der Schulen wird damit durch moderne Inhalte in einer authentischen Umgebung ergänzt. Wir möchten so das Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen wecken“, sagt Christian Deurer, Lehrer an der Grünen Schule des Botanischen Gartens der Universität Marburg und Kursleiter im Bereich Photosynthese.

Photosynthese ist einer der ältesten und wichtigsten biologischen Prozesse auf dem Planeten Erde. Bereits seit Milliarden Jahren verfügen Pflanzen über diese kombinierte Solar- und Wasserstofftechnik, die zur heutigen kohlenstoffdioxidarmen und sauerstoffreichen Luft führt und Menschen und Tieren das Atmen ermöglicht. „Darüber hinaus eignet sich das Thema Photosynthese hervorragend zur Einführung und Vertiefung wichtiger biologischer Labormethoden sowie Einblicken in die aktuelle Forschung der synthetischen Mikrobiologie“, sagt Deurer.

Das neue Labormodul „Photosynthese im Reagenzglas“ wird sich der Photosyntheseforschung früher und heute widmen. Im Schülerlabor isolieren die Schülerinnen und Schüler Thylakoide aus den Pflanzen im Botanischen Garten und experimentieren mit diesen. Thylakoide sind Einstülpungen an der Membran von Zellen, in denen die Lichtreaktion der Photosynthese stattfindet – für die Zelle sind sie daher sehr bedeutend. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im Laborkurs eigene Experimentansätze und untersuchen die Photosynthese unter verschiedenen äußeren Einflussfaktoren. In den 1930er Jahren machte der bedeutende Forscher Robert Hill mit dieser Technik des Isolierens der Thylakoide bahnbrechende Entdeckungen in der Photosyntheseforschung. Die Methode wird auch am Marburger Max-Planck-Institut eingesetzt. „Die Experimente finden in vitro statt, also im Reagenzglas. So können wir für die Schüler experimentelles Arbeiten anbieten, das gleichzeitig Einblicke in die aktuelle Photosyntheseforschung bietet“, sagt Deurer. Da es nicht möglich ist, die hochkomplexen und teilweise noch in der Erforschung steckenden Prozesse der aktuellen Photosyntheseforschung vollumfänglich im Schülerlabor nachzuahmen, wird das neue Modul sowohl in der theoretischen Vorbesprechung als auch in der Laborphase durch thematisch passende Videosequenzen ergänzt. Diese geben den Schülerinnen und Schülern authentische Einblicke in aktuelle Forschungsvorhaben und -ergebnisse der heutigen Photosyntheseforschung im MPI. „Diese werden in einigen Jahrzehnten möglicherweise als genauso bahnbrechend bezeichnet werden, wie die Arbeiten von Robert Hill“, sagt Deurer.

Aufgrund der schulorganisatorischen Rahmenbedingungen und Ausstattungen der Fachbereichssammlungen in der Schule sind derartige Versuche und Experimente nur noch selten oder unter erheblichem Aufwand durchführbar. An dieser Stelle möchte der Botanische Garten mit seinem Schülerlabor den naturwissenschaftlichen Unterricht der Schulen durch moderne Inhalte in einer authentischen Umgebung ergänzen und Schulklassen einen ortsnahen, preisgünstigen und eng am neuen Oberstufenkerncurriculum orientierten außerschulischen Lernort bieten. Gleichzeitig sind die Kurse ein wichtiger Bestandteil der praxisnahen Ausbildung von Lehramtsstudierenden der Philipps-Universität. Neben den beiden Labormodulen zur Photosynthese gibt es noch ein Labormodul zur Molekulargenetik, das vom Lehrer Malte Klimczak betreut wird.