In diesem Experiment öffnen und schließen wir einen Tannenzapfen nach Belieben.
Ausrüstung
- Tannenzapfen
- Schüssel
- Wasser
- Geduld
- Für das Folgeexperiment: Ein Glas oder eine Flasche mit breitem Mund und mehr Zapfen
Anleitung
Die Anweisungen für dieses Experiment können im folgenden Video eingesehen werden:
Erklärung
Ein Kegel ist ein Organ von Nadelbäumen wie Kiefern, in dem sich Samen entwickeln. Tannenzapfen öffnen sich bei heißem und trockenem Wetter und schließen bei feuchtem und kaltem Wetter. Dieses Verhalten hat mit der Samenentwicklung zu tun, aber seine Funktion ist im Wesentlichen unbekannt. Dies scheint allen Nadelbäumen gemeinsam zu sein und hilft wahrscheinlich den Bäumen, sich zu vermehren.
Es gibt mehrere mögliche Gründe, warum sich Zapfen bei heißem und trockenem Wetter öffnen können:
Erstens muss der Zapfen vor der Samenbildung bestäubt werden – Pollen müssen die Eizellen der Blüte bestäuben. Die Chancen auf eine erfolgreiche Bestäubung steigen, wenn sich alle Zapfen gleichzeitig in allen Bäumen öffnen. Dies wird normalerweise vom Wetter bestimmt, normalerweise vom ersten heißen, trockenen Frühlingstag. So kann ein ganzer Nadelwald seine Kiefernöffnungszeit koordinieren, Pollen gemeinsam freisetzen und sich und einander gleichzeitig bestäuben.
Zweitens, sobald sich der Samen im Kegel gebildet hat, wenn sich der Kegel bei heißem, trockenem Wetter öffnet, wird er wahrscheinlich eine längere Strecke mit dem Wind fliegen und sich weiter vom Baum weg ausbreiten. Dies hilft dem Sämling, den Wettbewerb um Ressourcen mit älteren Bäumen zu vermeiden. Wenn sich die Zapfen bei nassem Wetter öffneten, würden die Samen nass werden und fast sofort zu Boden fallen.
Drittens öffnen sich einige der Tannenzapfenschuppen erst bei extremer Hitze und Trockenheit, etwa bei Waldbränden. Unmittelbar nach dem Brand öffnen sich die Zapfen und die Samen im Inneren, die vor den Flammen geschützt waren, fallen auf den Boden und lassen den Wald sich regenerieren. Es wurde festgestellt, dass die Aleppo-Kiefer im ersten Winter nach einem Brand sehr oft keimt.
Der Öffnungs- und Schließmechanismus des Kegels beruht auf der Tatsache, dass Pflanzenmaterial dazu neigt, zu quellen, wenn es nass wird oder sich in einer feuchten Umgebung befindet. Holz besteht hauptsächlich aus Zellulose, einem Polymer oder einer langen Kette kleinerer Moleküle, die Wasser aufnehmen können. Wenn Holz nass wird, gelangen die kleinen Wassermoleküle zwischen die Zelluloseketten und schieben sie voneinander weg, wodurch das Holz anschwillt. Das Polymer in Windeln absorbiert Wasser und wird auf die gleiche Weise zu Gel.
Die Struktur der Kegelschuppen ermöglicht es ihnen, sich zu schließen, wenn sie in Wasser getränkt sind, und sich zu öffnen, wenn sie trocken sind: Der untere Teil jeder Skala hat viel mehr Holz als der obere Teil. Der obere Teil hat sogar eine Rille, in der sich der Samen befindet. Durch diese Struktur bewegt sich der untere Teil um einen größeren Abstand als der obere Teil und schließt den Kegel, wenn er nass ist.
Follow-up-Experiment
Die Eigenschaft, die Zapfen je nach Luftfeuchtigkeit schließen und öffnen lässt, ermöglicht es uns, Menschen zu überraschen, die damit nicht vertraut sind. Lass uns kleine Zapfen nehmen und sie in Wasser einweichen, bis sie geschlossen sind. Dann wischen wir sie ab und legen sie in Weithalsgläser oder Flaschen, wie im Bild gezeigt:
Dann lassen Sie die offenen Gefäße einige Tage an der Luft trocknen, bis das gesamte Wasser verdampft ist und sich die Zapfen öffnen.
Dann lassen Sie die offenen Gefäße einige Tage an der Luft trocknen, bis das gesamte Wasser verdampft ist und sich die Zapfen öffnen. Wenn Sie diese Flaschen Ihren Freunden zeigen, werden sie keine Ahnung haben, wie Sie die Zapfen überhaupt in sie bekommen haben!
Nachdem die Zapfen geöffnet sind, sollten Sie die Flaschen schließen, um zu verhindern, dass feuchte Luft eindringt und die Zapfen wieder schließen.