Grundlagen der Photosynthese

Physikalische Grundlagen

Bevor man die Photosynthese verstehen kann, muss man sich mit einer wichtigen physikalischen Grundlage außeinandersetzen. Die Rede ist von den unterschiedlichen Farben des Lichtes.

Wir nehmen Licht in unterschiedlichen Farben war, weil es unterschiedlich lange Wellenlängen hat. Besonders langwelliges Licht, wäre z.B. Infratotes Licht. Ebenso gibt es aber auch sehr kurzwelliges Licht dazu zählt das ultraviolette Licht.

Die Abbildung zeigt die verschiedenen Wellenlängen des Lichts. Der Bereich zwischen 400nm und 700nm ist für das menschliche Auge sichtbar. Bei 100nm liegt das ultraviolette Licht, bei 1nm die Röntgenstrahlen und bei 0.01nm die tödlichen Gammastrahlen. Prinzipiell lässt sich sagen, dass die Strahlen gefährlicher werden je kurzwelliger sie werden. Langwelligestrahlen sind somit eher ungefährlich.

Anmerkung zum Bild: Creative Common Lizenz. Das Bild stammt von den Wikipedia-Nutzern Tatoute und Phrood.

Wenn man einen Gegenstand in einer bestimmten Farbe sieht, dann bedeutet dass, dass dieser Gegenstand diese Farbe “reflektiert”. Gegenstände in weiß reflektieren alle Farben und Gegenstände in Schwarz absorbieren alle Farben.

Chlorophyll

Der Stoff, der die Blätter grün färbt ist Chlorophyll (übersezt soviel wie Blattgrün). In Blättern lagert sich besonders viel Chlorophyll in den Stomata (Spaltöffnungen) ab. Die Aufgabe des Chlorophylls im Photosynthesevorgang ist vorallem die Lichtabsorbation.

Ein Versuch von Engelmann um 1920 ergab, dass die Photosyntheseleistung besonders durch rotes und blaues Licht angeregt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Chloroplasten grün sind und deswegen kein Licht aus dem grünen Bereich aufnehmen können.

Andere Versuche von Blackman haben ergeben, dass die Photosyntheseleistung nicht nur von den Spektralfarben des Lichtes sondern auch von der Lichtintensität und dem CO2 Gehalt der Luft abhängig ist.

• Bei geringer Lichtintensität (unter 5000 Lux) wird mehr Sauerstoff verbraucht, als durch die Photosynthese produziert wird. Dieser Vorgang wird als Dunkelatmung bezeichnet.
• Je größer die Lichtintensität, desto mehr Sauerstoff wird, bis zum Sättigungspunkt, produziert.
• Der Sättigungspunkt kann nicht weiter gesteigert werden
• Bei zunehmender Temperatur steigt die Photosyntheseleistung (bis die Pflanze kaputt geht)

Abhängigkeit der Photosynthese von Außenfaktoren

Die Photosyntheserate nimmt bei konstanter Temperatur propotional mit der Lichtintensität zu.

Wann die Lichtsättigung erreicht ist, hängt von der Pflanze ab. Man unterscheidet zwischen Sonnen- und Schattenpflanzen.

Die volle Photosyntheseleistung wird nur innerhalb eines sehr engen Temperaturoptimums erreicht.

Die Photosynthese beginnt kurz über dem Gefrierpunkt und erreicht ihr Optimum zwischen 20-35°C. Bei höheren Temperaturwerten sinkt die Photosyntheseleistung wieder.

Die Luft enthält durchschnittlich0,03 % CO2 (tendenz steigend!). Das Optimum für Pflanzen liegt bei 0,1%. Deswegen kann die Photosyntheseleistung durch die Erhöhung des CO2 Gehalts der Luft gesteigert werden. Oberhalb dieser 0,1%-Grenze kommt es zu einer Hemmung der Photosyntheseleistung.