Bunte Nelken

Was das Kind lernt

• Dass Pflanzen Röhren (Xylem) haben, die das Wasser von der Wurzel (oder der Schnittstelle) bis zu den Blättern und Blütenblättern leiten.
• Dass das Wasser vor allem durch die Verdunstung an Blättern und Blütenblättern (Transpiration) „hochgezogen“ wird, unterstützt von der Kapillarwirkung.
• Dass jedes Gefäß im Stiel einen bestimmten Teil der Blüte versorgt: Deshalb ergibt der geteilte Stiel eine zweifarbige Blüte.
• Eine langsame Veränderung zu festen Uhrzeiten mit einer Skala zu beobachten und festzuhalten.

Vorher vorbereiten

• Kaufe die Nelken am selben Tag oder am Vortag und stelle sie bis zum Start in sauberes Wasser.
• Drucke die Teile A, B und C mit 100 % auf Fotokarton.
• Fang morgens an: So sind die Kinder nach 2 h und 6 h noch zum Beobachten da und sehen am nächsten Tag das Endergebnis.
• Wähle einen hellen Platz ohne starke direkte Sonne, weit weg von Heizkörpern: ein Nordfenster oder einen gut beleuchteten Tisch.
• Beschrifte jedes Glas mit der Farbe und der Startzeit.

Materialien und Werkzeuge

• Weiße Nelken — 4 (3 Farben + 1 für den geteilten Stiel) kaufen
  frisch, mit mindestens 25 cm langem Stiel; am besten mit Blättern
• Flüssige Lebensmittelfarbe — 20–30 Tropfen pro Glas (≈ 1,5 ml)
  Blau, Rot und Grün; Blau sieht man am besten
• Durchsichtige Gläser oder Becher — 5 (eines pro Farbe + zwei für den geteilten Stiel)
  200–250 ml, schmal und hoch, damit die Blume nicht umkippt; die beiden für den geteilten Stiel gleich groß
• Lauwarmes Wasser — 100 ml pro Glas
  25–30 °C (fühlt sich am Finger lauwarm an): wird schneller aufgenommen als kaltes
• Dünner Karton oder Fotokarton — 1 Stück 20 × 20 cm
  für den Halter des geteilten Stiels (A) und die Deckel-Halter (B)
• Klebeband — 10 cm
  damit der geteilte Stiel nicht weiter einreißt
• Selleriestange mit Blättern (Experiment) — 1
  aus dem Inneren, mit gelbgrünen Blättern

Werkzeuge

• Gartenschere oder kräftige Schere — das Stielende unter Wasser abschneiden
• Cuttermesser — den Stiel der Länge nach teilen Erwachsene
• Schüssel mit Wasser — die Stiele unter Wasser abschneiden
• Lupe — die farbigen Adern in den Blütenblättern und die Pünktchen im Selleriequerschnitt ansehen
• Lineal und Uhr — die Stiellänge messen und die Beobachtungszeiten notieren

Teile und Vorlagen

• A · Halter für den geteilten Stiel ×1 — dünner Karton oder Fotokarton 300 g/m²
• B · Deckel-Halter fürs Glas ×3 — Fotokarton 300 g/m²
• C · Farbskala der Blütenblätter ×1 — Papier

Schritt für Schritt

1. Bereite die Gläser vor

   Fülle 3 Gläser mit je 100 ml lauwarmem Wasser (25–30 °C), also ein 200-ml-Glas bis zur Hälfte. Beschrifte jedes Glas mit seiner Farbe und der Uhrzeit.

2. Gib viel Farbe dazu

   Gib 20–30 Tropfen Lebensmittelfarbe in jedes Glas (Blau, Rot und Grün) und rühre mit einem Teelöffel um, bis die Farbe gleichmäßig und kräftig ist.

   Prüfe: Das Wasser muss so dunkel sein, dass man kaum durch das Glas sieht.

3. Miss und entferne die unteren Blätter

   Miss jeden Stiel mit dem Lineal ab dem Blütenansatz und markiere 18–20 cm mit dem Filzstift (die Blüte ragt dann ≈ 10 cm aus dem Glas). Noch nicht schneiden: Der Rest wird im nächsten Schritt unter Wasser an dieser Markierung abgeschnitten. Entferne die Blätter, die im Wasser wären, und lass die oberen dran.

   Tipp: Die Blätter außerhalb des Wassers helfen, das Wasser „hochzuziehen“; Blätter unter Wasser faulen.

4. Schneide unter Wasser

   Tauche den unteren Teil des Stiels in eine Schüssel mit Wasser, bis die Markierung unter Wasser ist, und schneide ihn an der Markierung schräg mit der Schere ab, ohne ihn aus dem Wasser zu nehmen. Das Reststück fällt in die Schüssel. Stelle die Blume in weniger als 5 Sekunden ins Farbglas.

   Prüfe: Der Schnitt ist sauber, nicht gequetscht. Wenn die Schere quetscht, nimm eine Gartenschere oder ein Cuttermesser (Erwachsener).

5. Stelle die Blumen hinein

   Stelle in jedes Glas eine Blume und führe den Stiel durch den Deckel-Halter B, sodass das abgeschnittene Ende 3–5 cm unter Wasser ist und die Blume aufrecht steht.

6. Bereite den geteilten Stiel vor Erwachsene

   Bei der vierten Nelke teilt der Erwachsene den Stiel mit dem Cuttermesser der Länge nach in der Mitte, von unten bis 10–12 cm Höhe. Wickle direkt über dem Ende des Schnitts eine Runde Klebeband um den Stiel, damit er nicht weiter einreißt.

7. Baue die zwei Gläser auf

   Stelle zwei gleiche Gläser nebeneinander, eines mit 100 ml blauem und eines mit 100 ml rotem Wasser. Leg Halter A darauf, mit dem Schlitz genau über der Stelle, an der sie sich berühren. Führe den Stiel durch den Schlitz und stecke jede Hälfte in ein Glas.

   Prüfe: Beide Hälften sind mindestens 3 cm eingetaucht, jede in ihrer Farbe. Reichen sie nicht hin, gib Wasser in derselben Farbe nach.

8. Stelle alles an einen hellen Ort

   Stelle alle Gläser an einen hellen Platz, ohne starke direkte Sonne und ohne warme Heizungsluft. Licht und trockene Luft beschleunigen die Transpiration.

9. Beobachte nach 2 h und nach 6 h

   Sieh dir die Blütenblätter mit der Lupe genau an und bewerte jede Blume mit der Skala C von 0 bis 4. Die Farbe zeigt sich meist zuerst als feine Linien an den Rändern der Blütenblätter.

   Prüfe: Nach 2–6 h sollte das Blau schon an den Rändern zu sehen sein (Stufe 1–2).

10. Beobachte am nächsten Tag

    Bewerte die Blumen nach 24 h noch einmal. Vergleiche die Farben: Welche ist am weitesten gekommen? Sieh dir die Blume mit dem geteilten Stiel an: Eine Hälfte sollte blau und die andere rot sein.

11. Schau in den Stiel hinein Erwachsene

    Zum Schluss schneidet der Erwachsene einen Stiel 5 cm über dem Wasser quer durch. Mit der Lupe siehst du farbige Pünktchen im Kreis: Das sind die Gefäße des Xylems, die Röhren, durch die das Wasser aufgestiegen ist.

12. Räum auf

    Wasser mit Lebensmittelfarbe kannst du mit viel Wasser in die Spüle gießen. Die Blumen halten noch 4–7 Tage: Ersetze das gefärbte Wasser durch sauberes, damit sie frisch bleiben.

Funktioniert es? Der Test

Bewerte jede Blume mit der Skala C nach 0, 2, 6 und 24 Stunden mit 0 bis 4.

Was passieren soll: Mit weißen Nelken und kräftigem Blau: Stufe 1–2 (Adern an den Rändern) nach 2–6 h und Stufe 3–4 nach 24 h. Rot und Grün sind etwas langsamer oder blasser. Die Blume mit geteiltem Stiel bekommt eine Hälfte in jeder Farbe.

Wenn etwas nicht klappt

• Nach 24 h ist die Blume immer noch weiß — Die Gefäße im Stiel wurden beim Schneiden durch Luft verstopft, oder die Blume war alt bzw. von einer Sorte, die wenig aufnimmt. Lösung: Schneide noch einmal 2 cm unter Wasser ab und stelle die Blume zurück ins Glas. Nimm frische Nelken.
• Sie färbt sich kaum — Zu wenig Farbe oder eine schlecht sichtbare Farbe (Gelb, Orange). Lösung: Verdopple die Farbe (40–60 Tropfen) und nimm kräftiges Blau oder Rot.
• Die Blume knickt ein oder welkt — Der Stiel reicht nicht richtig ins Wasser, oder es ist zu warm. Lösung: Prüfe, ob das Stielende 3–5 cm unter Wasser ist, und stelle die Blumen weg von direkter Sonne und Heizkörpern.
• Der geteilte Stiel reißt bis oben ein — Das Klebeband fehlt, oder der Schnitt wurde mit der Schere gemacht. Lösung: Schneide mit dem Cuttermesser und wickle eine Runde Klebeband direkt über das Ende des Schnitts, bevor du die Hälften auseinanderziehst.
• Nur eine Hälfte der zweifarbigen Nelke färbt sich — Eine der beiden Hälften ist nicht eingetaucht oder an der Luft eingetrocknet. Lösung: Gib Wasser in dieser Farbe nach, bis 3 cm der Hälfte bedeckt sind, und schneide ihr Ende unter Wasser 1 cm kürzer.
• Das Wasser im Glas sinkt überhaupt nicht — Keine Transpiration: Blume ohne Blätter an einem kalten, feuchten Ort, oder die Gefäße im Stiel sind verstopft. Lösung: Stelle die Blume an einen helleren, trockeneren Ort und schneide den Stiel noch einmal unter Wasser an.

Sicherheit

• Das Cuttermesser zum Teilen des Stiels benutzt ein Erwachsener und schneidet dabei nach unten auf einem Brett.
• Die Farbe färbt Kleidung, Holz und Hände: Leg Zeitungspapier unter die Gläser und zieh alte Kleidung an.
• Wenn du Füllertinte statt Lebensmittelfarbe nimmst: Sie ist nicht essbar. Halte die Gläser von kleinen Kindern und Haustieren fern.
• Nelken sind nicht essbar; wasch dir nach dem Anfassen gekaufter Blumen die Hände (sie können Konservierungsmittel enthalten).

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Pflanzen trinken mit ganz dünnen Röhrchen in ihrem Stiel, wie mit Strohhalmen. Wenn Sonne und Luft die Blätter und Blütenblätter ein kleines bisschen austrocknen, „schlürft“ die Blume Wasser durch diese Strohhalme, damit sie nicht vertrocknet. Weil unser Wasser gefärbt ist, wandert die Farbe mit nach oben und malt die weißen Blütenblätter an. Wenn wir den Stiel teilen, trinken manche Strohhalme Blau und andere Rot, und deshalb wird die Blume zweifarbig.

Für Erwachsene

Das Wasser steigt im Xylem auf, einem Bündel abgestorbener, verholzter Gefäße mit 20–200 µm Durchmesser. Die Kapillarwirkung allein (Gesetz von Jurin, h ≈ 15 mm·mm/r) würde das Wasser in Gefäßen dieser Größe nur wenige Zentimeter heben; der Hauptantrieb ist die Transpiration: Das Wasser verdunstet über die Spaltöffnungen der Blätter und über die Blütenblätter, in der Wassersäule entsteht Zug, und dank der Kohäsion zwischen den Molekülen (Wasserstoffbrücken) und ihrer Adhäsion an den Wänden wird die ganze Säule nach oben „gezogen“ (Kohäsions-Spannungs-Theorie). Deshalb beschleunigen Licht, trockene Luft und Blätter das Färben, und eine Luftblase an der Schnittstelle (Embolie) blockiert es: daher der Schnitt unter Wasser. Lebensmittelfarben sind lösliche Moleküle, die mit dem Wasser wandern und sich dort ablagern, wo es verdunstet, vor allem an den Rändern der Blütenblätter, wo die Adern enden. Der geteilte Stiel zeigt, dass die Leitbündel parallel verlaufen und jedes einen Sektor der Blüte versorgt. Lauwarmes Wasser hat eine geringere Viskosität und etwas weniger gelöste Gase und wird anfangs schneller aufgenommen.

• Xylem: die Röhrchen im Stiel, durch die das Wasser nach oben steigt.
• Kapillarwirkung: das Aufsteigen von Wasser in sehr dünnen Röhren, weil es an ihren Wänden „klebt“.
• Transpiration: das Austreten von Wasser als Dampf über Blätter und Blütenblätter; das lässt das Wasser aufsteigen.
• Spaltöffnungen: winzige Poren der Blätter, durch die Wasserdampf austritt.
• Embolie: eine Luftblase, die ein Röhrchen im Stiel verstopft und kein Wasser durchlässt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene schneidet die Stiele und teilt den Stiel der zweifarbigen Blume. Das Kind gibt die Farbe tropfenweise zählend dazu, stellt die Blumen hinein und betrachtet sie am nächsten Morgen mit der Lupe. Konzentriere dich auf „Die Blume trinkt durch Strohhalme“.
• 8–10 Jahre: Sie machen alles außer dem Cuttermesser, bewerten zu festen Uhrzeiten mit der Skala und machen das Experiment mit und ohne Blätter.
• 11–12 Jahre: Sie planen ein Experiment mit nur einer Variablen (Blätter, Temperatur, Licht), markieren den Wasserstand, um zu messen, wie viele ml jede Blume verdunstet hat, und zeichnen ein Diagramm Farbstufe gegen Zeit. Sie betrachten den Selleriequerschnitt mit der Lupe und zeichnen die Leitbündel.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams aus 3–4 Kindern, jedes Team mit 2 Nelken und einer anderen Variablen (mit/ohne Blätter, lauwarm/kalt, blau/rot, geteilter Stiel). Material für 6 Teams: 12–14 Nelken, 3 Fläschchen Lebensmittelfarbe, 14 Gläser. Aufbau in 30 min am Morgen; Beobachtungen von 5 min nach der Pause und am Ende des Tages; 20 min Austausch am nächsten Tag, bei dem die Ergebnisse aller Teams an der Tafel verglichen werden.

Challenges

• Schaffe eine dreifarbige Nelke, indem du den Stiel in drei Teile teilst (Tipp: drei kleine Gläser nebeneinander).
• Erzeuge Lila, ohne Farben im Glas zu mischen.
• Finde heraus, wie viele ml Wasser eine Nelke in 24 h „trinkt“, indem du den Wasserstand markierst und mit einer Spritze nachmisst.
• Probiere es mit einem Chinakohl- oder hellen Salatblatt: Sieht man die farbigen Adern?

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