Fotosynthese – nötige Umweltvoraussetzungen

Hallo alle zusammen. Heute mal wieder ein Thema aus der Biologie. Bevor man sich mit dem biologischen Prozess der Fotosynthese befasst, müssen bestimmte Bedingungen vorhanden sein, damit die Fotosynthese überhaupt funktioniert. Diese erkläre ich euch im heutigen Video in kleinen Überblicken. Alle grünen Pflanzen auf der Welt fangen die Energie des Sonnenlichts ein und bauen mit ihrer Hilfe aus Wasser und Kohlenstoffdioxid körpereigene Stoffe auf. Die Fotosynthese ist ein wichtiger biologischer Prozess auf unserem Planeten. Durch sie gelingt es den Pflanzen und manchen Bakterien, Strahlungsenergie des Sonnenlichts, in chemisch gebundene Energie zu überführen. Zum Beispiel in ATP, Adenosintriphosphat. Außerdem wird durch sie der gesamte Sauerstoff der Erdatmosphäre gebildet und sie erhält den ständigen Nachschub. So ist die Fotosynthese Voraussetzung für alle Atmungsvorgänge der Organismen. Nun ein paar allgemeine Informationen. Zur Fotosynthese fähige Lebewesen nennt man fototroph. Außerdem wird die Fotosynthese auch als autotropher Prozess bezeichnet, denn er findet unabhängig von anderen Organismen statt. Das Gegenteil davon wird heterotroph genannt und umfasst Tiere, Pilze und Bakterien, die ihre Energie mithilfe anderer Organismen gewinnen. Es gibt nun bestimmte Bedingungen, die vorhanden sein müssen, damit Fotosynthese stattfinden kann. Die Grundvoraussetzung ist das Vorhandensein von Chloroplasten. Diese haben in ihrer Membran, der sogenannten Thylakoidmembran, Chlorophyllmoleküle verankert, welche Licht absorbieren können. Neben dem Vorhandensein von Chloroplasten sind außerdem die Umweltfaktoren, Temperatur, Kohlenstoffdioxidgehalt, Beleuchtungsstärke und Wellenlänge des Lichts sehr wichtig für die Fotosynthese. Der Einfluss der verschiedenen Faktoren ist nur schwer einzeln zu erfassen. Wenn ein Faktor nur minimal angeboten wird, kann man die anderen nicht verwerten. Dieser Faktor wird zum sogenannten limitierten Faktor. Die Intensität der Fotosynthese lässt sich am einfachsten an dem pro Zeiteinheit gemessenen Kohlenstoffdioxidverbrauch oder gebildeten Sauerstoff messen. Die UmweltfaktorenAls physikalischer Effekt wirkt die Temperatur weitgehend unabhängig vom Licht. Dies kann man feststellen, denn bei geringem Lichtangebot wirkt sich eine Änderung der Temperatur kaum auf die Fotosyntheseleistung aus. Das kann man darauf zurückführen, dass zu wenig Licht vorhanden ist. Wenn allerdings genug Licht vorhanden ist, kann man die Wirkung der Temperatur auf die Fotosyntheseabläufe messen. Ist sie zu niedrig, verlangsamt sich der gesamte Prozess. Unter idealer Temperatur erreichen die Pflanzen die höchste Fotosyntheseintensität. Wenn es aber zu heiß wird, werden Enzyme geschädigt und die Fotosynthese wird beeinträchtigt. Der Kohlenstoffdioxidgehalt ist meistens der limitierte Faktor, denn das veränderte Angebot von CO2 wirkt sich nur bei Starklicht aus. Bei Pflanzen, die ausschließlich unter Wasser wachsen und Fotosynthese betreiben, bleibt der Kohlenstoffdioxidgehalt meist konstant, denn bei der Fotosynthese wird O2, also Sauerstoff, freigesetzt und CO2 verbraucht. Bei der Atmung wiederum wird Sauerstoff verbraucht und CO2 freigesetzt. Licht, genauer gesagt Sonnenstrahlung, ist wohl der wichtigste Faktor für die Fotosynthese. Das Licht, welches wir wahrnehmen, ist nur ein geringer Teil des gesamten elektromagnetischen Spektrums der Strahlung. Es existieren außerdem Röntgenstrahlen, ultraviolette Strahlen, infrarot, Mikrowellen und Fernseh- bzw. Radiostrahlen. Die Farben sind für die Fotosynthese ebenfalls von Bedeutung, denn es läuft ausschließlich in grünen Pflanzen ab. Wir nehmen die Farben folgendermaßen wahr. Im Bereich zwischen 400-500 nm sehen wir blau. Zwischen 500-550 nm grün. Gelb sehen wir zwischen 550 und 600 nm und über 600nm sehen wir rot. Die Lichtintensität oder Beleuchtungsstärke beeinflusst die Fotosyntheseleistung sehr stark. Durch verschiedene Experimente ist deutlich geworden, dass verschiedene Pflanzenarten unterschiedlich auf eine Änderung der Beleuchtungsstärke reagieren. Pflanzen, die beispielsweise an lichtarmen Standorten wachsen, erreichen ihre maximale Fotosyntheseleistung bereits bei einem Zehntel des vollen Sonnenlichts. Also bei nur 5-10 Kilolux. An sonnigen Orten hingegen, benötigen Pflanzen mehr Licht um ihre Fotosynthesehöchstleistung zu erreichen. Die benötigte Belichtungsstärke ist dementsprechend standortabhängig. Genauso wichtig wie die Beleuchtungsstärke, ist auch die Wellenlänge des Lichts. Wie ich bereits erklärt habe, sehen wir Licht nur, indem diese auf farbpigmenthaltige Objekte fällt. Der Spektrumsbereich, der nicht absorbiert wird, ist für uns als Farbe sichtbar. Bei den Pflanzen wird ebenfalls nicht das ganze Spektrum absorbiert. Dies erkennt man an ihrer grünen Farbe. Chlorophyll absorbiert am stärksten Licht im Blau- und Rotbereich. Im Grün- und Gelbbereich dagegen nur sehr schwach. Man erkennt das, indem man den gebildeten Sauerstoff in Abhängigkeit von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts bestimmt. Also zusammenfassend kann man sagen, dass es mehrere Faktoren gibt, die gegeben sein müssen, damit Fotosynthese überhaupt betrieben werden kann. Die Grundvoraussetzung ist das Vorhandensein von Chloroplasten, denn in ihnen findet die Fotosynthese statt. Als weitere Bedingungen zählen die Umweltfaktoren: Temperatur, Kohlenstoffdioxidgehalt, Beleuchtungsstärke und Wellenlänge des Lichts. Dies waren die Bedingungen für die Fotosynthese in einem kleinen Überblick. Im nächsten Video erkläre ich euch den Ablauf der Fotosynthese. Also viel Spaß und bis zum nächsten Biologievideo. Tschüss.