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1. Mai:
Organisationsformen Algen
Korrektur bei siphonocladal
(danke an Peter)

20. Juni
:

Symbiose
Merksatz falsch angewendet
(danke an F. Geven)
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Unter natürlichen Bedingungen ist die Photosynthese deutlich komplexer als die Theorie es vermuten lässt, denn viele Faktoren sind für eine hohe Intensität von Bedeutung. Im Folgenden wird auf einige der wichtigsten Einflussfaktoren eingegangen.

Photosynthese - TemperaturDie Temperatur spielt eine ganz besondere Rolle, da die chemischen Reaktionen des Calvinzyklus von ihr wesentlich abhängig sind ( RGT-Regel).
Bei der Abbildung auf der rechten Seite fällt aber auf, dass bei Schwachlicht kaum ein Einfluss seitens der Temperatur festzustellen ist. Hier scheint die lichtabhängige Primärreaktion nicht schnell genug die Stoffe für die Dunkelreaktion zu synthetisieren, wohingegen bei Starklicht eine ständige Zunahme der Photosynthese-Intensität stattfindet. Unter Starklicht-Bedingungen ist die Temperatur also von wesentlicher Bedeutung. Bei 40°C ist allerdings so oder so die Grenze für Lebensvorgänge erreicht, weil wichtige Enzyme der Pflanze ab diesem Wert zu denaturieren beginnen.

Photosynthese - CO2-AbhängigkeitWie man unter dem Menüpunkt Calvinzyklus sehen kann, wird für diesen neben NADPH und ATP aus der Lichtreaktion vor allem Kohlenstoffdioxid benötigt. In der Natur ist eine Konzentration von 0,034% (jährlich steigend: aktuell eher 0,04%) üblich, was aber nicht bedeutet, dass bei diesem Wert das Optimum für die Pflanze erreicht ist. Im Gegenteil: Manchmal ist der CO2-Gehalt der Luft sogar der begrenzende Faktor. Wie bei der Temperatur gilt, wenn das Licht stark genug ist, können Werte darüber für die Photosynthese-Leistung einen ordentlichen Zuwachs (2,5x) bedeuten. Deshalb wird in bei manchen Gewächshauskulturen (z.B. Gurken) beispielsweise durch CO2-Düngung ein höherer Ertrag erzielt.

Photosynthese - BeleuchtungsstärkeDie Beleuchtungsstärke ist bei der Photosynthese natürlich wichtig. Allerdings zeigen Pflanzen auch unterschiedliche Reaktionen auf verschiedene Beleuchtungsstärken. Je nach Pflanzenart erreichen sie ihre maximale Photosyntheseleistung schon recht früh und höhere Lichtstärken zeigen dabei keine Wirkung mehr (bei Pflanzen, die eher an lichtärmeren Standorten wachsen) oder sie erreichen das Optimum erst bei höheren Lichtstärken bzw. scheinbar gar nicht (bei Pflanzen, die an lichtreichen Standorten wachsen).
Einige Pflanzen, wie die Schattenmoose, vertragen höhere Lichtstärken allerdings nicht.


Eine weiterer Faktor ist die Wellenlänge des Lichts dar, auf die hier jedoch nicht näher eingegangen wird. Näheres dazu auf dieser Seite, etwas weiter unten.


Photosynthese und Licht im Lebensraum

In der freien Natur ist das Licht oftmals der begrenzende Faktor, denn nicht nur Nebel, Bewölkung oder frühe Dämmerung, sondern auch Nachbarpflanzen nehmen einer Pflanze das Licht. Die tatsächlich einstrahlende Lichtmenge wird also durch all diese Umstände verringert.
Eine Pflanze atmet immer, d.h. sie verbrennt die bei der Photosynthese synthetisierten Stoffe (z.B. Zucker) zum Decken ihres Energieverbrauchs. Die Photosynthese findet aber wegen dem Licht nur tagsüber statt. In dieser Zeit muss daher so viel produziert werden, um den Verbrauch der Atmung  über den ganzen Tag und die ganze Nacht zu decken (-> toller Artikel).

Die dafür erforderliche Beleuchtungsstärke bezeichnet man als Lichtkompensationspunkt.
Die maximale Leistung erreicht die Photosynthese bei der Lichtsättigung.
Beide Werte sind dabei je nach Pflanzenart sehr unterschiedlich. Grob kann man sie in Sonnen- und Schattenpflanzen einteilen.

  • Sonnenpflanzen (wilde Möhre, Heidekraut, Thymian usw.)
    -> hoher Lichtkompensationspunkt
    -> Lichtsättigung erst spät erreicht
    -> an Standorte mit hoher Sonneneinstrahlung angepasst
    -> kommen oft auf Felsen, Trockenrasen oder Heiden vor
    -> Blätter mit Schutzeinrichtungen (Xerophyten) gegen zu hohe Verdunstung geschützt
    -> Chloroplasten besitzen Caritinoide, die zu starke Strahlung in Wärme umwandeln
    -> besondere Enzyme machen hochreaktiven Sauerstoffformen unschädlich
    -> viele Spaltöffnungen ermöglichen bei genügend Wasser hohe Photosyntheseraten (Gasaustausch)
  • Schattenpflanzen (Farne, Moose, Eibe, Weißtanne usw.)
    -> niedriger Lichtkompensationspunkt
    -> bereits schnell Lichtsättigung erreicht
    -> kaum Schutzeinrichtungen gegen zu starke Sonnenstrahlung

Ähnlich wie bei den Pflanzen an sich, gibt es auch eine Einteilung in Sonnen- und Schattenblätter. Während der Blattentwicklung, so beispielsweise beim Laubbaum, entscheidet sich, welches Blatt zum Sonnenblatt und welches zum Schattenblatt wird. Der entscheidende Faktor ist dabei die Lichteinstrahlung.
Die Unterschiede sind dabei im Grunde die gleichen wie bei den Licht- und Schattenpflanzen. Wenn ein Blatt allerdings mehr Kohlenhydrate verbraucht als es durch die Photosynthese produziert (Photosynthese<Atmung), dann wird dieses Blatt abgeworfen, dadurch haben Schattenpflanzen wie Rosskastanien z.B. auch eine dichtere Blattkrone (die Schattenblätter im Inneren brauchen nur 1/10 des Lichts, was Blätter im Innern der Weide oder Pappel benötigen).

Sonnnenblätter: kleine Spreite, starke Wasserleitungs- und Festigungsgewebe, hohes (teils zweischichtiges) Palisadengewebe, entstehen meist aus den gut belichteten Knospen des äußeren Kronenbereichs.

Schattenblätter: große Spreite, dünne Blattdicke, entstehen meist im Innenraum und auf der geringer belichteten Nordseite der Baumkrone.

Pflanzentyp Kompensationspunkt Lichtsättigung
Sonnenkräuter 1,0 - 2,0 50-80
Schattenkräuter 0,2 - 0,5 5-10
Laubbaum
> Sonnenblätter 1,0 - 1,5 25-50
> Schattenblätter 0,3 - 0,6 10-15
Nadelbaum
> Sonnenblätter 0,5 - 1,5 20-50
> Schattenblätter 0,1 - 0,3 5-10
Moose & Flechten 0,4 - 2,0 10-20
(Lichtabhängigkeit von Pflanzen, Beleuchtungsstärke in Kilolux)