energi -...

HADERSLEV SEMINARIUM

Energi Fra sol til menneske

Lonnie Hoffman Andersen(LH200564) & Theis Kylling Hommeltoft(LH200540)

10-12-2010

Side 2 af 19

Indhold Problemformulering ....................................................................................................... 3

Indledning .................................................................................................................... 3

Fotosyntese .................................................................................................................. 4

Fotosyntesens overordnede processer ........................................................................... 5

Lysprocessen ............................................................................................................. 5

ATP syntesen .......................................................................................................... 7

Calvin-cyklussen ......................................................................................................... 7

C4-fotosyntesen ...................................................................................................... 9

CAM-fotosyntesen .................................................................................................... 9

Respiration ................................................................................................................... 9

Kulstofkredsløbet ......................................................................................................... 10

Geologiske lagre ....................................................................................................... 11

Oceanernes lagre ...................................................................................................... 11

Landbiosfærens lagre ................................................................................................ 11

Atmosfærens ”lager” ................................................................................................. 12

Didaktiske overvejelser ................................................................................................ 12

Rammefaktor ........................................................................................................... 13

Fællesmål ................................................................................................................ 13

Undervisningsforløb ..................................................................................................... 13

Progressionsplan ......................................................................................................... 15

Fra 1.-2. klasses trinmål ............................................................................................ 15

Fra 5.- 6. klasse trinmålene ....................................................................................... 15

Fælles trinmål i fysik/kemi og biologi........................................................................... 16

Fælles trinmål for fysik/kemi, biologi og geografi .......................................................... 16

Konklusion .................................................................................................................. 17

Kildehenvisninger ........................................................................................................ 17

Bøger ...................................................................................................................... 17

Websider ................................................................................................................. 17

Bilag 1 ....................................................................................................................... 18

Kartoffelspiring ......................................................................................................... 18

Vejledning ............................................................................................................. 18

Bilag 2. ...................................................................................................................... 19

Æbleforsøg .............................................................................................................. 19

Bilag 3. ...................................................................................................................... 19

Side 3 af 19

Fotosyntese-forsøg. .................................................................................................. 19

Vejledning ............................................................................................................. 19

Problemformulering I denne opgave ønskes at introducere begreberne fotosyntese, respiration, kulstofkredsløb og

derved give eleven en forståelse af, at vi som levende væsner konstant benytter os af lysets

energi for at kunne eksistere.

At få eleven til at forstå, at kun planterne kan omsætte solens energi til

noget vi mennesker og dyr kan og skal benytte os af.

At få eleven til at forstå at alle organiske væsner er opbygget af C-stof.

Dette vil vi gøre ved, at koble teori og praksis. Opstille hypoteser og udfører forsøg.

Der er i teoridelen af opgaven lagt hovedvægt på C-3 fotosyntesen. Respiration, C-4 og Cam

bliver blot kort præsenteret.

Indledning For ca. 4,6 milliarder år siden, blev jorden skabt1. Langsomt faldt temperaturen og for ca. 4,0

milliarder år siden var jorden tilpas kold til at en fast skorpe blev dannet. 200.000.000 år

senere fortættede vanddampen, så havene opstod og ret hurtigt efter opstod det første liv, ca.

3,5 milliarder år siden. Dette liv opfyldte de krav der opstilles for at noget ”er i live”

sammenholdt med afsnittet Levende organismer i Biologi og Molekylærbiologi2, de indeholdt

makromolekylerne DNA som styrede organismernes opbygning og protein som opbyggede

organismerne og styrede deres stofskifte3, desuden blev der udviklet en cellemembran som

afgrænsede organismen fra dens omgivelser.

En helt karakteristisk ting ved levende organismer er, at de har et stofskifte der giver dem

energi til deres respektive livsprocesser. Energien skaffe de på forskellige måder; grønne

planter og nogle bakterieformer skaffer sig energi ved hjælp af sollys, disse siges at være

fototrofe, andre bakterier ved oxidation af uorganisk stof, disse er kemotrofe. Vi menneske,

dyr og de fleste bakterier får energi ved at oxiderer organisk stof, disse kaldes heterotrofe.

Godt alle fototrofe og kemotrofe organismer kan selv danne det nødvendige organiske stof for

deres livsprocesser, dette kaldes autotrof. Vi heterotrofe organismer skal have tilført de

organiske forbindelser andet steds fra.

Urhavet indeholdt før tilstedeværelsen af liv kun mindre mængder af organisk stof som danner

baggrund for de mere komplicerede organiske stoffer som indgik i de første levende

organismer. De første organismer antages at have skaffet sig energi til deres livsprocesser fra

enten oxidiation af uorganiske stoffer eller spaltning af de organiske stoffer4. Den sidstnævnte

proces, hvor organisk stof delvist nedbrydes, kaldes gæring. Her skal det huskes at, der de

1 Biologi og Molekylærbiologi, Nucleus, 2, udg. 3. opl. Af jens Bremer (BM) side 9ø. 2 BM side 7-8 3 Undtagelse: Nogle enkelte virusformer har den kemisk beslægtede RNA i stedet for DNA 4 BM side 9

Side 4 af 19

første milliarder år var der ingen frit ilt i på jorden, så organismerne havde ikke mulighed for

at respirere.

Efterhånden faldt mængden af organisk stof i havene, og nogle bakterier tilpassede sig disse

nye forhold, og derved udvikledes en anden måde at måde at skaffe sig energi på: fra sollyset.

Fotosyntesen opstod. Det er knap 3 milliarder år siden. De første fotosyntetiserende

organismer benyttede sig af H2S (diHydrogensulfid) og dannede frit svovl, dog omkring 2

milliarder år siden udviklede nogle af disse bakterier evnen til at bruge H2O, og derved danne

frit ilt. I en verden hvor ilt ikke eksisterede, men nu blev dannet i overskud sammenholdt med

at ilt er ret reaktivt, ændrede forekomsten af ilt livsbetingelserne for livet på jorden, idet ilten

reagerer med mange organiske molekyler som mange bakterierne bestod af. Nye livsformer

udviklede sig som kunne tåle tilstedeværelsen af den frie ilt (O2) og tilmed former som kunne

forbruge den. De brugte O2 til at oxidere organisk stof (CxH2xOx) helt til CO2 og H2O

(respiration). Denne proces var meget mere energirig end de hidtidige gæringsprocesser, som

bakterierne var henvist til inden tilstedeværelsen af fri O2.

Fotosyntese Naturens grønne planter kalder man ”økosystemets primærproducenter”, da de som de eneste

kan udnytte solens energi ved hjælp af en fotokemisk proces og omdanne denne til

kemiskenergi, som alle heterotrofe organismer så benytter sig af, når de spiser de grønne

planter. De grønne planter siges derfor at være fotoautotrofe5, da de ved hjælp af solens

fotokemiske energi syntetiserer ellers

uorganiske forbindelser til organiske (se

reaktionsskema nedenfor), som de så kan

ernære sig af (frigøre energi ved respiration).

De heterotrofe organismer får ved direkte eller

indirekte at spise de fotoautotrofe (grønne

planter) tilført den nødvendige mængde

organiske stof som de benytter til deres

livsprocesser. Først skal vi se på hvad det er

der sker i fotosyntesen.

6

Kuldioxid + vand + lysenergi -> Organisk

energirigt molekyle + ilt

Planterne optager CO2 og afgiver O2 og H2O via

spalteåbninger. H2O optages via rødderne (se

Figur 1). Da fotosyntesen kræver sollys må

denne kun foregå om dagen, hvor sol er til

rådighed.

Fotosyntesen sker i grønkornene (kloroplasterne)

i plantecellerne. Det organiske stof som

5 Sammenholdt med Indledning 6 BM side 215

Side 5 af 19

produceres, bruges dels til plantens natlige respiration, og opbygning af andre organiske

stoffer7. Kloroplaster er et lille organ (organel) med en dobbeltmembran, inde i kloroplasten er

der et lamelsystem af membraner8, der er små flade sække som kaldes thylakoider. Disse er

ordnet i stabler som kaldes grana og som er forbundet med kanaler. Lamelsystemerne er

omsluttet af en proteinholdig masse som kaldes stroma. (se figur 2) Fotosyntesen sker i dels

thylakoidens membraner og stroma9.

Fotosyntesens overordnede processer Fotosyntesen består af 2 delprocesser, hvor den første, lysprocessen sker i

thylakoidmembranerne. Den anden, Calvin-cyklussen (mørkeprocessen) finder sted i stroma.

Ved lysprocessen forbruges der lysenergi, til at spalte H2O til brint og oxygen, hvorved O2

frigives gennem bladets spalteåbninger mens brint bindes til hydrogentransportøren NADP+,

kaldes den acykliske proces10 (Niacinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosfat11). Lysenergien

omdannes desuden også til ATP12 (Adenosin-Tri-Phosfat13) ud fra ADP (Adenosin-Di-Phosfat)

og en Phosfatgrupppe (PO3). Der indgår to fotosystemer i lysprocessen, dem vender vi tilbage

til.

I den lys-uafhængige proces, Calvin-Processen sker det at den omdannede biokemiske energi,

som nu ligger i ATP’en og i brintionerne som er koblet på NADP+ bliver omdannet til organisk

stof ud fra CO2 som planten optager gennem spalteåbningerne sammenholdt med figur 1.

Lysprocessen Først bliver vi nød til at kunne forstå, hvordan planterne overhovedet kan opsamle

lysetsenergi. I thylakoidmembranerne findes molekylet klorofyl (se figur 3) og

caroteinmolekyler. I porfyrinringen i klorofylmolekylet findes en ring c-atomer som skiftevis er

enkelt/dobbeltbunden, denne kemiske struktur gør at molekylet kan absorbere lys i det synlige

område14. Figur 3 viser hvilke

bølgelængder klorofylet absorberer, der

skelnes mellem klorofyl a og b.

Man kan se at klorofylet absorberer blåt

og rødt lys, det grønne bliver som figur 4

viser, ikke absorberet men reflekteres

derimod tilbage. Dette gør at klorofyl er

grønt. Når blade så om efteråret blive

gule og røde skyldes det beta-

caroteinmolekylerne i bladene, det

fremgår dog ikke i denne figur, men det

absorberer kun i det blå spektrum.

7 BM side 215 8 BM side 216 9 Økologibogen 1.udg. 1.opg. Nucleus forlag. Side 17. 10 BM side 221 11 BM side 130 12 ATP er den universelle energitransportør i levende organismer. (BM side 146) 13 BM side 146 14 BM side 217ø

Side 6 af 19

Klorofyl indeholder en hydrofob-hale (markeret med rød) som

forankrer molekylet til thylakoidens membran. Porfyrinringen

er placeret på membranens yderside. Klorofyl og carotein

molekylerne er samlet i små grupper, som man kalder

fotosystemer. Et fotosystem vil indeholde 200-250

klorofylmolekyler og 50 caroteinmolekyler og forskellige

proteiner. Som tidligere nævnt, findes der to typer af

fotosystemer, fotosystem I og fotosystem II, de har

forskellige funktion, en smule forskellig sammensætning.

I thylakoidmembranerne sidder der foruden disse

fotosystemer to andre funktionelle systemer, hvor den ene

indeholder cytokromer, et cytokrom er et lille protein som er

løst bundet til, i dette tilfælde, thylakoidmembranen15, dette

kaldes cytokrom-bf-komplekset. Den anden er ATP synteasen,

hvor ATP dannes ud fra ADP, PO3 og EH+.

Bemærk at fotosystem II kommer før I, det skyldes at

fotosystem I er det ældste og fotosystem II senere udviklet.

Når klorofylmolekylet absorberer Efoto vil en elektron i

molekylet exciterer (komme på højere energi niveau), den

kan vende tilbage til sit Eudgangpunkt ved at henfalde og derved udsende lys. Men

klorofylmolekylet kan noget mere; enten kan excitationsenergien overføres til en elektron i et

andet klorofylmolekyle, som derved exciteres, eller også kan selve elektronen kvalitativt

overføres til et andet

klorofylmolekyle. På den

måde kan energiniveauet i

molekylerne hæves.

Uden at komme ind i alt for

tekniske formuleringer

omkring klorofyl P680 og

klorofyl P70016, så kan

fotosystemernes proces

skitseres som i figur 5. Lyset

rammer fotosystem II, hvor

en elektron i klorofyl P680

exciteres, denne elektron

overføres til et stof der

hedder feofytin, dette sker

igen så feofysin har de 2e-

som vist på figur 5. Klorofylen henter så nye elektroner, (da den bliver positivt ladet ved at

smide en elektron) ved at spalte vand til 2e-+O2+4H+. Vejen mellem de to fotosystemer går

gennem cytokrom-bf-systemet som ligger i boldene på figuren. Plastoquinon tager de 2 e- fra

15 BM side 183 16 BM side 219

Side 7 af 19

feofysin og bringer dem til cytokrom-bf-komplekset, hvor plastoquinon på vejen har bundet

yderligere H+ fra stroma udenfor thylakoidet. I cytokrom-bf-komplekset afgiver Plastoquinon

de 2 e- og H+ til thylakoidets indre, herved bringes H+ over thylakoidmembranen, konc(H+)

stiger.

De exciterede e- bringes fra cytokorm-bf-komplekset til fotosystem I ved hjælp af et nyt stof

som kaldes Plastocyanin, hvor en af de tidliger exciterede elektroner overføres til klorofyl P700

som så via et andet klorofylmolekyle modtager en excitationsenergimængde, derved sparkes

den fra fotosystem II exciterede elektron i P700 op på endnu højere energi niveau. Via nogle

mellemled afgiver P700 den exciterede elektron til et jernholdigt protein ferrodoxin på

ydersiden af thylakoidmembranen. Ferrodoxin afgiver så elektronen til NADP+ som samtidig

optager en proton (H+), hvorved der dannes NADPH, som har en meget energirigbinding til H.

Her sluttter lysprocessen og NADPH overføres til Calvin-cyklussen hvor den indgår i syntesen

af organisk stof.

Så i lysprocessen, får elektronen 2 energiløft som gør at de elektroner som klorofylen henter

fra vands (lav energi H) kan blive knyttet til NADPH’s energirige H.

ATP syntesen

Da H+ koncentrationen er høj i thylakoidet og lav i stroma, vil H+ forsøge at strømme tilbage

igen, men da thylakoidets membran ikke er permabel17 for H+ må den finde en anden vej. H+

kan kun strømme ud genne ATP-syntetase-komplekset. Se figur 5. Her omdannes ADP + PO3

+ EH+ til ATP, hvor energien fra protonerne udnyttes som at transportabel energi.

Det er koncentrationen af H+ der er afgørende for ATP. H+ koncentrationen ændres i

fotosystem II, hvor klorofyl P680+ spalter vand for at få e-, der bærer plastoquinonen H+’er

over membranen. Fotosystem I hvor NADP+ bruger af H+’erne på ydersiden, altså fra stroma.

Desuden pumpes der H+’er gennem thylakoidmenbranen i cytokrom-bf-komplekset18. Alt dette

bevirker at konc(H+) forskellen mellem thylakoidets indre og stroma forøges.

Kloroplasterne kan styre produktionsforholdet mellem ATP og NADPH hvis alle NADP+ er på

NADPH form, vil elektronen få energi i fotosystem I og via cytokrom-bf-komplekset løbe

tilbage til fotosystem I og trække en H+ med som kan bruges i ATP-syntesen, dette kaldes den

cykliske lysproces19.

Calvin-cyklussen

17 BM side 221 18 BM side 219 19 BM side 210

Side 8 af 19

Kort kan det skitseres at i Calvin-cyklussen bliver CO2 omdannet til organiske stof, ved hjælp

af NADPH og ATP. Der er ikke tale om at CO2 direkte reduceres til organisk stof, men faktuelt

bindes til et andet organisk molekyle (kulhydratet Ribulose-1,5-biosulfat)20, ved denne proces

dannes et ustabilt mellemprodukt som indeholder 6 C-atomer, dette spaltes dog pga.

ustabiliteten omgående til 2 glycerat-3-fosfat21, som hver indeholder 3 C-atomer. Stoffet som

katalysere processen kaldes Rubisco22 (Ribulose-biofosfat-carboxylase). Herefter reduceres

glycerat-3-biofosfat til kulhydratet glycerolaldehyd-3-fosfat. Her kræves det at ATP ”aktiverer

glycerat-3-biofosfat, som kobler sig med en fosfatgruppe hvor der imellem dem er en

energirigbinding og bliver til Glycerat-1.3-biofosfat, så spaltes fosfatgruppen og 1 O fra med

den energirigebinding fra ved hjælp af NADPH, hvor H’et binder sig til C=O’et som er tilbage.

På figur 6, ses ikke dette mellemtrin, men når først den er kommet på

glycerolaldehyd-3-fosfat-form, kan planten danne de nødvendige organiske stoffer, da dette

stof danner grundlaget for alle de processer23. F.eks glykolysen, men også dannelsen af

Glukose (figur 6) hvor det bindes sammen med endnu en glycerolaldehyd, dette danner så en

20 Økologibogen side 19 21 BM side 222 22 Økologibogen side 19 23 BM side 222

Side 9 af 19

hexose (fruktose, glukose). Når dette sker dannes der samtidig en ny Ribulose-1,5-biofosfat

som så kan starte processen på ny24. Cyklussen er lukket.

C4-fotosyntesen

Hvor temperaturen overstiger 28oC sker det at katalysatoren Rubisco (se under Calvin-

processen) i stedet for at katalyserer processen som i Calvin-processen med CO2, katalysere

processen med O2, dette kaldes fotorespiration25. Dette er ret uhensigtsmæssigt, da

fotosyntesens formål er at omdanne uorganisk til organisk materiale, dette kan ikke lade sig

gøre med O2, som ydermere er biprodukt af fotosyntesen. Dette har en lille del planter

(tropiske og subtropiske græsser, majs og sukkerrør)26 løst ved i at opdele CO2 fikseringen og

Calvin-cyklussen27. Netto energien er mindre end ved C3-fotosyntesen, men da temperaturen

er høj, ret konstant kan det på sigt bedre lønne sig.

CAM-fotosyntesen

Nogle planter har det problem, at de simpelthen om dagen mister for meget vand når de åbner

spalteåbningerne, for at opsamle CO2. Dette er løst ved en process som bygger på C4-

fototsyntesen, dog med den forskel, at de her planter (orkidee, ananas, sukulenter) er i stand

til at lade fotosyntesen forløbe normalt om dagen, dog med spalteåbningerne lukkede, for så

at åbne dem om natten, hvor vandfordampningen fra planten er mindre. De opbevare så i

vakuolerne.28

Respiration Respirationen kan inddeles i 4 delprocesser. Ved den første

proces omdannes glukose (se figur 7) til pyruvat29, denne kan

kun dannes ved tilstedeværelse af frit O2. De sidste tre

processer er decarboxylering (fraspaltning af COO-) af pyruvat,

hvor der dannes Acetyl-CoA30 (AcetylCoenzym A). Dette

nedbrydes så til CO2 i citronsyrecyklussen (se figur 8) og til

hydrogen som bindes til NADP+ (og FAD)31. Hydrogenet

transporteres så til respirationskæden, hvor det indgår i

dannelsen af ATP og til slut afgives, hvor det binder sig til O2,

så der dannes vand32. Dette gør altså at vi kan spalte glukose,

og ”udnytte” den energi som er bundet i molekylet, dog

kræves der ilt for at muliggøre dette.

24 BM side 221n 25 Økologibogen side 20 26 Økologibogen side 20 27 Økologibogen side 20 28 Økologibogen side 21 29 BM side 167 30 BM side 173 31 BM side 173 32 BM side 173

Figur 7

Side 10 af 19

Kulstofkredsløbet Kulstof er mængdemæssigt det vigtigste grundstof i organisk stof og omsætning af kulstof er

en væsentlig del alle økosystemer, store som små. Som beskrevet under fotosyntese og

respiration, så fikseres luftens CO2 og omdannes til organisk stof; på den måde optages C i

biosfæren33. Kulstof findes i mange forskellige sfærer og lagre.34

Kasserne på figuren angiver størrelsen af de pågældende kulstoflagre i de forskellige sfærer.

Angivelserne er i gigatons(Gt) og er skønnede værdier. Pilene angiver en estimeret nuværende

udveksling, som angives i Gt/år.

33 Økologi – en grundbog af Kåre Fogh s.132 34 GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udgave s. 172

Figur 9

Citronsyrecyklus

Side 11 af 19

Geologiske lagre Som det ses af figuren er jordens samlede mængde kulstof skønnet til 1-7x107 Gt, men det er

dog kun de 5x107 Gt i det sedimentære lag(fx kalksten, sandsten, lersten og skifer), der kan

vekselvirke med jordsystemets øvrige komponenter.

I jordskorpen finder vi lagrene af fossile brændsler såsom kul, olie og gas. Dette lager er

skønnet at udgøre 4000 Gt. Ved forvitring af bjergarter trækkes årligt 0,2 Gt kulstof ud af

atmosfæren og over til oceanerne.

Vigtige processer i den geologiske del af kulstofkredsløbet:

Magmatisk omdannelse af kalk til silikatbjergarter (afgasning via vulkansk aktivitet)

CaCO3 + SiO2 -> CO2 + CaSiO3

herved frigives kulstof fra de sedimentære lag til atmosfæren.

Forvitring af silikatbjergarter

2 CO2 + H2O + CaSiO3 -> Ca2+ + 2HCO3- + SiO2

herved trækkes kulstof ud af atmosfæren og ender i floder, søer og oceanerne.

Forvitring af kalkbjergarter

CO2 + H2O + CaCO3 -> Ca2+ + 2HCO3-

herved trækkes kulstof ud af atmosfæren og ender i floder, søer og oceanerne.

Dannelse af kalkbjergarter

2HCO3- + Ca2+ -> CaCO3 + CO2 + H2O

herved frigives kulstof til atmosfæren.

Oceanernes lagre Oceanernes knap 40.000 Gt kulstof findes hovedsageligt i form af hydrogenkarbonat (HCO3

-),

altså uorganisk materiale. Kun 3 Gt er bundet i levende organismer og omkring 1000 Gt

kulstof i form af opløst organisk kulstof.

Oceanerne har et lille årligt nettooptag på omkring 1,6 Gt kulstof fra atmosfæren og en

nettoaflejring på havbunden på 0,2 Gt/år.

Landbiosfærens lagre Langt den største del af de 550 Gt kulstof som er bundet i levende organismer på jorden, er

bundet i planter. Især tørv i de arktiske egne er repræsenteret i de ca. 1700 Gt af oplagret

dødt organisk materiale i jordens øverste lag.

Vigtige udvekslinger med atmosfæren :

Planterne optager via fotosyntesen 111 Gt kulstof/år fra atmosfæren i form af CO2

Respiration fra planter og dyr frigiver ca.49 Gt kulstof i form af CO2 til atmosfæren.

Nettoprimærproduktionen (fotosyntese og respiration) udgør 62,6 Gt/år.

Side 12 af 19

59,6 Gt kulstof/år bliver frigivet ved respiration, forrådnelse og forbrænding af

forskellige kulbrinter.

Landbiosfærens kredsløb kaldes normalt, det lille C-stof kredsløb35. (se figur 10)

Atmosfærens ”lager” Atmosfærens samlede indhold af kulstof er ca. 762 Gt eller 0,0038%36. Størstedelen af dette

findes i form af CO2 og en mindre del i CH4. Ud over de allerede nævnte udvekslinger til

oceanerne og biosfæren, sker følgende væsentlige udvekslinger:

6,4 Gt kulstof/år afgives til atmosfæren fra menneskets afbrænding af fossile brændsler

og cementproduktion.

0,1 Gt tilføres atmosfæren fra vulkanudbrud og erosion.

0,2 Gt kulstof fjernes fra atmosfæren ved forvitring af bjergarter.37

Didaktiske overvejelser Det didaktiske og undervisningsforløbet vil i denne opgave være rettet mod en 4.klasse. Vi vil

så vidt muligt forsøge at skitsere dagens indhold i starten af timen ved tavlen, både ved at

tegne, skrive og fortælle. Dette giver en struktur og rettesnor både for lærer og elever, så alle

kender dagsordenen. Herudover har vi i forløbet lagt vægt på praktiske øvelser, hvor børnene

får mulighed for at opstille hypoteser og afprøve dem. Det praktiske arbejde er vigtigt for at

fange og adsprede og fastholde børnene.

Vi lægger vægt på at få deres egenforståelse frem i kraft af en personlig logbog, som følger

N/T-timerne. Heri opsættes teorier og analyser og resultater bliver bogført og sammenholdt

med deres forforståelse af begreber og sammenhænge.

35 Økologibogen side 29 36 GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2.udgave s.146 37 Kapitlet er sammenfattet ud fra s.172-173 i GO Naturgeografi Jorden og mennesket 2.

udgave

Figur 10

Side 13 af 19

Rammefaktor Vi har N/T 2 timer i ugen i en 4.klasse på 22 elever, som vi også har i matematik. Dette giver

os muligheden for at flytte på mat. og N/T- timerne, så det er muligt at få tre

sammenhængende N/T-timer til udflugter, hvis det kræves. Vi har et N/T-lokale med

smartboard til rådighed. Der forefindes et stinkskab på skolen. Det vil være godt at lægge

forløbet i sensommeren, da vejret til udflugten gerne skulle holde tørt.

Fællesmål Fra Undervisningsministeriets Fælles Mål under trinmål for faget natur/teknik efter 4.

klassetrin38 har vi valgt at fremhæve følgende punkter som relevante for det efterfølgende

beskrevne undervisningsforløb:

Undervisningen skal lede frem mod, at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder,

der sætter dem i stand til at:

Den nære omverden

kende forskellige materialer og stoffers oprindelse, brug, genbrug og bortskaffelse og

kende til nedbrydning, herunder formuldning og rustdannelse

kende dyrs og planters forskellige levesteder og livsbetingelser, herunder behov for

føde, luft, lys, vand og temperatur kende oxygen, kuldioxid samt næringsstofferne protein, fedt og kulhydrat

Den fjerne omverden

beskrive og give eksempler på dyr og planter fra forskellige verdensdele, herunder

hvordan dyr og planter får opfyldt deres livsbetingelser som vand, lys, næring og

temperatur på forskellige levesteder

Arbejdsmåder og tankegange

formulere spørgsmål og fremsætte hypoteser på baggrund af iagttagelser, oplevelser og

mindre undersøgelser

arbejde hensigtsmæssigt med forskellige undersøgelsesmetoder og udstyr indendørs og udendørs samt anvende faglig læsning

Undervisningsforløb Undervisning Materialer til timen Mål Metoder

Dobbelt lektion – 1. og 2.

time

Dagsorden på tavlen.

Kartoffelspiringsforsøg i

labyrinter sættes i værk.39

- Logbøger40

- Æbler

- Læggekartofler

- Pap kasser til at

lave labyrinter af

- Lære en begyndende

hypotesedannelse.

- kende begreberne

fotosyntese,

respiration og C-stof

- Børnene får

selv lov til at

opstille

forskellige

opstillinger med

38

http://www.uvm.dk/service/Publikationer/Publikationer/Folkeskolen/2009/Faelles%20Maal%20

2009%20-%20Natur%20teknik.aspx?fullpub=1

39 Se bilag 1 40 Hvad er god undervisning? Af Hilbert Meier side 68

http://www.uvm.dk/service/Publikationer/Publikationer/Folkeskolen/2009/Faelles%20Maal%202009%20-%20Natur%20teknik.aspx?fullpub=1


Side 14 af 19

Æbleforrådnelsesforsøg i

stinkskab sættes i gang.

Der noteres i logbog, hvad

der forventes vil ske i de

forskellige opstillinger og

forsøg.

Teori om solens energi som

fundamental livsbetingelse

for alt liv på jorden. Kulstof

som vigtig bestanddel af alt

levende. Introduktion til

fotosyntese og respiration ->

kulstof cirkulerer.

Der noteres i logbøger.

Snak om kommende udflugt

og hvad vi skal være

opmærksomme på.

- Sakse

- Stinkskab

- Power points

Der forudsættes at

eleverne har haft et

tidligere forløb om

planter herunder

kartoffelen og dens

opbygning.41

- Forstå at solens

energi er livgivende

for alt liv på jorden.

kartoffelen ud

fra metoden

- Prøv-dig-

frem42

- Plenum

undersivning43

Undervisning Materialer til timen Mål Metoder


time

Udflugt til skoven.

Her vil vi tage udgangspunkt

i et undervisningsforløb fra

skoven i skolen, men med

undtagelse af CO2 i

forbindelse med

klimaforandringer.44 Vi vil

bruge flere produktive

spørgsmål end der er lagt op

til i materialet for at det ikke

får præg af foredrag.

Børnene noterer deres

iagttagelser, i forbindelse

med afbrændingen, i

logbogen.

- Logbøger

- Penalhus

- Bageplader

- Dolke

- Tændstikker

- Jørgen Clevin -

tavle og tusser

- Førstehjælps-

kasse

At børnene forstår at

organisk materiale

indeholder kulstof,

som en vigtig

bestanddel.

At eleverne sætter en

afbrænding i

forbindelse med

fotosyntese og kulstofs

kredsløb. Ting der kan

brænde har

forbindelse til

fotosyntesen. Kobler

træets C-stof med det

vi spiser og derved

optager deres energi,

som vi så bruger når

vi eksisterer.

- Produktive

spørgsmål45

- Eksperiment,

hvor der skal

undersøges og

observeres.46



time


CO2 påvisning med vandpest

forsøg forklares og sættes i

gang.47

Der noteres i logbøger hvad

- Logbøger

- CO2 – indikator

- Reagensglas

- Stanniol

- Vandpest

- Sugerør

At få børnene til at

forstå at de udånder

CO2 og at planter

optager CO2 dog kun

hvis der er lys tilstede.

Kunne koble dette til

fotosyntesen, idet CO2

- Eksperiment48

41 Progressionsplan 1.-2.klasses trinmål 42 Metoder i naturfag – en antologi (MiN) s.5 43 (HM) side 73 44 http://www.skoveniskolen.dk/default.asp?m=18&a=1922

45 MiN kap. 7 46 MiN kap.1 47 Se bilag 2 48 MiN side 6-7

http://www.skoveniskolen.dk/default.asp?m=18&a=1922

Side 15 af 19

der forventes vil ske og

hvorfor. Opsamling og

resultat sidst i timen.

Der kigges til kartoffelforsøg

og fremskridt noteres i

logbøger.

optagelsen ”er”

fotosyntesen.


Enkelt lektion - 7.og 8. time


Afrunding af kartoffel og

æble forsøg. I logbogen

noteres resultaterne. Disse

sammenholdes med

forventninger før

forsøgsstart. Resultaterne

diskuteres i plenum ud fra

den gennemgåede teori på

klassen og i skoven.

Der laves i grupper på 4-5

stk. en simpel planche49 af

kulstofs kredsløb med

hovedvægt på det” lille

kredsløb” og fotosyntesen

som fremlægges og herefter

udstilles på gangen.

- Logbøger

- Karton

- Ugeblade

- Sakse

- Lim

- Tusser

At få anskueliggjort

kulstofs kredsløb,

herunder

fotosyntese/respiration

i form af en planche

som laves og

fremlægges gruppevis

- Modeller50

- Planchen kan

yderligere

fungere for os

som målestok

for elevernes

forståelse af

emnet.

Med rød er forsøgt fremhævet den rødetråd51.

Progressionsplan

Fra 1.-2. klasses trinmål kunne følgende punkter have været berørt:

Den nære omverden

Kunne beskrive en plante ved rod, stængel, blad og blomst

Den fjerne omverden

Kende udvalgte dyr og planter fra forskellige naturområder

Menneskets samspil med naturen

tage hensyn til planter, dyr og natur og vise det gennem egen adfærd ved ikke at kaste

affald i naturen, og når der holdes smådyr i fangenskab


formidle resultater og erfaringer med relevant fagsprog på forskellige måder, ved

fortælling, tegning, udstilling eller fremvisning.

Fra 5.- 6. klasse trinmålene kunne følgende punkter være oplagte at arbejde videre med:

Den nære omverden

49 Da abstraktionsniveauet skal holdes ned jf. Hilbert Meier – Hvad er god undervisning. 50 MiN side 6 51 HM side 25

Side 16 af 19

kende til, at alt stof i verden består af et begrænset antal grundstoffer og kende få

grundstoffers navne, herunder kulstof, oxygen, hydrogen og jern

kende til vigtige stoffers og materialers anvendelse, genbrug og kredsløb

kunne forklare hovedtræk af dyrs og planters samspil ved fotosyntese og ånding med

vægt på udveksling af kuldioxid og oxygen

Den fjerne omverden

beskrive og give eksempler på forhold, der har betydning for dyr og planters tilpasning

til forskellige livsbetingelser, herunder vand, lys, næring, næringssalte og temperatur

Menneskets samspil med naturen

redegøre for eksempler på ressourcer og anvendelse af teknik, der har betydning for

menneskers levevilkår, herunder vand, energi og transport

give eksempler på, hvordan samfundets brug af teknologi på et område kan skabe

problemer på andre områder som vand/spildevand og energiforsyning/forurening

give eksempler på, hvordan ændringer i anvendelse af teknologi har indvirket på

planter, dyr og mennesker

kende til miljøproblemer lokalt og globalt samt give eksempler på, hvordan disse

problemer kan løses, herunder forslag til spareråd i forbindelse med brug af vand og el

og i forhold til anvendelse af vedvarende energi.


kategorisere undersøgelsesresultater og sammenfatte enkle regler, herunder at alt

levende indeholder vand, og at metaller er gode ledere for strøm og varme

forstå og anvende grafisk information i form af enkle diagrammer og kurver.

Fælles trinmål i fysik/kemi og biologi Hvis man skulle følge emnet helt op til 8-9 klasse kunne det gøres i alle naturfagene.

Ved dette emne berøres følgende punkter for de fælles trinmål i fysik/kemi og biologi for

8. klasse

beskrive hovedtræk af vands og kulstofs kredsløb i naturen

gøre rede for hovedtræk ved fotosyntese og respiration, herunder disse processers

betydning i økosystemer.

Fælles trinmål for fysik/kemi, biologi og geografi 8. klasse

beskrive hovedtræk af vands og kulstofs kredsløb i naturen

kende til grundvandsdannelse i Danmark og forhold, der har indflydelse på vores

muligheder for at indvinde rent drikkevand

9. klasse

vurdere anvendelse af naturgrundlaget i perspektivet for bæredygtig udvikling og de

interessemodsætninger, der knytter sig hertil

gøre rede for hovedtræk af Jordens tilblivelse, de grundlæggende betingelser for liv og

naturvidenskabelige forestillinger om Jordens og livets udvikling.52

52





Side 17 af 19

Konklusion Vi har i undervisningsforløbet været omkring, plantens behov og villighed til sollys, sollysets

rolle i fotosyntesen og dens omdannelse af uorganisk stof til organisk, levende organismers

indhold/ og nødvendighed af dette organiske stof, og dets rolle ved død og nedbrydning (ild).

Desuden har vi været omkring respiration (æble-forsøg bilag 3).

Eleven for en behagelig blanding af teori og praksisforsøg hvor barnet får mulighed for at holde

koncentrationsniveauet og fokus.

Kildehenvisninger

Bøger GO Naturgeografi, Jorden og mennesket 2. udgave 2008, Geografforlaget

Metoder i naturfag – en antologi Redaktion Sara Thougaard og Lene Hybel Kofoed,

Eksperimentarium (MiN)

Økologi – en grundbog af Kåre Fogh, bistand Ib Johansen 1. udgave 1997, Gads forlag

Økologibogen 1.udg. 1.opl. 2009 – Michael Arvelund m.fl. – Nucleus

Biokemi og Molekylærbiologi 2.udg. 3.opl. 2005 – Jens Bremer – Nucleus (BM)

Hvad er god undervisning? 1.udg. 2. opl. 2008 – Hilbert Meier – Gyldendal (HM)

Websider http://www.denstoredanske.dk/index.php?title=It%2C_teknik_og_naturvidenskab/Geologi_og

_kartografi/Mineraler/kulstofkredsl%C3%B8b.




http://www.denstoredanske.dk/index.php?title=It%2C_teknik_og_naturvidenskab/Geologi_og_kartografi/Mineraler/kulstofkredsl%C3%B8b

http://www.denstoredanske.dk/index.php?title=It%2C_teknik_og_naturvidenskab/Geologi_og_kartografi/Mineraler/kulstofkredsl%C3%B8b




Side 18 af 19

Bilag 1

Kartoffelspiring I skal bruge

2 stk. kartofler

1 stk. skoæske

1-2 papvægge

Tape

Saks

Spaghnum

Avis

Underskål

Vejledning

I skal forsøge om i, i æsken kan forhindre kartoflen i at komme ud af hullet kassen.

Der kræves dog et hul i æsken på minimum 5x5cm. I må opstille 2 vægge, disse må dog ikke

røre hinanden, eller lukke hullet. Kartoflen skal placeres på avis med fugtig spaghnum.

Kartoffel 2 skal i selv give de optimale vækstbetingelser, hvad tror i det er?

Side 19 af 19

Bilag 2.

Æbleforsøg Æblet henstilles til forrådnelse i stinkskab

Bilag 3.

Fotosyntese-forsøg. I skal bruge:

Tre rene reagensglas i holder

Sølvpapir

Vandpest-plante

Sugerør

3 propper til reagensglas

CO2-indikatorvæske (fortyndet ca. 1:10)

Vejledning

1. Fyld hvert reagensglas med den fortyndede CO2-indikatorvæske.

2. Pust forsigtigt udåndingsluft ned i indikatoeren. Der skal opnås tydeligt farveskift (ca.

1min.) Dette gentages ved de andre, til samme farve opnås.

3. Mærk reagensglassene fra 1 til 3.

4. Til reagensglas 1 tilsættes lidt vandpestplante op proppen påsættes

5. Til reagensglas 2 tilsættes lidt vandpestplante, prop påsættes og sølvpapir svøbes

omkring så intet lys rammer reagensglasset.

6. Sæt prop på glas 3 – dette er vores

kontrol.

7. Sæt glassene i en holder og

stil dem et lysbeskindet

sted. HOLD ØJE med CO2-

indikatorens farve i

glassene.

energi -...

Documents