Wie funktioniert Fotosynthese?
"Grüne Lunge der Erde" - Geheimnis gelüftet, es liegt in der Fotosynthese! Erfahre, wie Pflanzen Wasser und Kohlenstoffdioxid in Glukose und Sauerstoff umwandeln und damit zur Lebensgrundlage für Mensch und Tier werden. Interessiert? Tauche tiefer in die faszinierende Welt der Biologie ein und entdecke mehr!
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Grundlagen zum Thema Wie funktioniert Fotosynthese?
Fotosynthese – Biologie
Hast du dich schon einmal gefragt, warum der Amazonasregenwald als „die grüne Lunge der Erde“ bezeichnet wird? Das liegt daran, dass ein großer Teil des weltweit zur Verfügung stehenden Sauerstoffs dort seinen Ursprung hat. So wie die Bäume des Amazonasregenwalds sind alle Pflanzen in der Lage, mittels Fotosynthese den für uns lebensnotwendigen Sauerstoff zu produzieren.
Fotosynthese – Definition
Die Fotosynthese (auch Photosynthese) ist eine chemische Reaktion. Dabei werden Wasser $(H_2O)$ und Kohlenstoffdioxid $(CO_2)$ von der Pflanze aufgenommen und mithilfe der Energie des Sonnenlichts zu Sauerstoff $(O_2)$ und Glucose $(C_6H_{12}O_6)$ umgewandelt. Die Definition der Fotosynthese lässt sich auch in einer Wortgleichung zusammenfassen. Die Fotosynthesegleichung ist:
Wasser + Kohlenstoffdioxid + Licht → Sauerstoff + Glucose
Die Reaktionsgleichung der Fotosynthese kann man auch in einer Formelgleichung darstellen. Hierbei wird die Energie des Lichts nicht extra aufgeführt. Die Fotosyntheseformel ist:
$6~CO_2$ + $6~H_2O$ → $6~O_2$ + $C_6H_{12}O_6$
Fotosynthese – Ablauf
Auch wenn die Fotosynthesegleichung einfach erscheint, so erfordert es ein gutes Zusammenspiel verschiedener Pflanzenbestandteile, damit die Fotosynthese ablaufen kann.
Ort der Fotosynthese
Die für die Fotosynthese nötigen Ausgangsstoffe sind Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die Wurzeln von Pflanzen und Bäumen besitzen Wurzelhaarzellen, die Wasser aus der Umgebung aufnehmen können. Anschließend wird das Wasser über das Xylem, ein Leitsystem aus Röhren, bis hin zu den Blättern geleitet. Über winzige Löcher in den Blättern, die Stomata genannt werden, dringt Kohlenstoffdioxid in die Pflanze ein. Die eigentliche Reaktion der Fotosynthese findet in den Chloroplasten statt. Chloroplasten sind Zellbestandteile der Blätter und enthalten das Chlorophyll, einen Blattfarbstoff, der für ihre grüne Farbe sorgt.
Kennst du das?
Vielleicht hast du schon einmal bemerkt, wie sich Pflanzen in deinem Zimmer immer zum Licht hin neigen. Sie richten tatsächlich ihre Wuchsrichtung zu Lichtquelle aus. Das passiert, weil sie das Sonnenlicht brauchen, um Nahrung zu produzieren. Dabei nehmen die Pflanzen das Licht auf, wandeln es in Energie um und produzieren Sauerstoff. Wenn du also deine Zimmerpflanzen gießt und ihnen genügend Licht gibst, hilfst du ihnen, gesund und kräftig zu wachsen.
Reaktion der Fotosynthese
Das Chlorophyll nimmt die Energie des Sonnenlichts auf. Mithilfe dieser Energie wird Kohlenstoffdioxid aus der Luft an den Wasserstoff aus dem Wasser gebunden. Es entsteht Glucose, die für das Wachstum der Pflanze verwendet und als Stärke gespeichert wird. Ein wichtiges Nebenprodukt der Fotosynthesereaktion ist Sauerstoff. Er wird über die Stomata an die Umwelt abgegeben.
Fehleralarm
Einige Schülerinnen und Schüler denken, dass durch Fotosynthese nur Sauerstoff entsteht. Dabei ist das Hauptprodukt eigentlich Glukose, ein wichtiger Energiespender für Pflanzen.
Bedeutung der Fotosynthese
Bedeutung der Fotosynthese für unsere Atmosphäre
Der Amazonasregenwald, die grüne Lunge der Erde, produziert nach Schätzungen 20 % des weltweiten Sauerstoffs. Aber Pflanzen produzieren nicht nur Sauerstoff, sie binden auch große Mengen Kohlenstoffdioxid aus der Luft. Kohlenstoffdioxid ist ein Gas, das zur Erderwärmung beiträgt und Treibhausgas genannt wird. Es ist mitverantwortlich für den Klimawandel. Die Fotosynthese liefert also nicht nur Sauerstoff zum Atmen, sie entzieht der Atmosphäre auch Kohlenstoffdioxid und hält somit unsere Atmosphäre im Gleichgewicht.
Wusstest du schon?
Ohne Fotosynthese gäbe es keinen Regenwald und keine Nahrung für viele Tiere. Es ist die Grundlage fast aller Nahrungsketten auf der Erde! Die Blätter der Pflanzen sind kleine Kraftwerke, die das Leben auf unserem Planeten unterstützen.
Bedeutung der Fotosynthese für die Nahrungskette
Ein weiteres wichtiges Produkt der Fotosynthese ist die Glucose. Ohne sie können Pflanzen weder wachsen noch sich vermehren.
Was würde passieren, wenn es keine Pflanzen gäbe? Vielen Tieren und auch uns Menschen würde die Nahrungsgrundlage fehlen, denn am Anfang aller Nahrungsketten und Nahrungsnetze stehen Pflanzen.
Die Fotosynthese ist eine der wichtigsten chemischen Reaktionen überhaupt und von großer Bedeutung für alle komplexen Lebewesen, auch für uns Menschen.
Ausblick – das lernst du nach Wie funktioniert Fotosynthese?
Vertiefe dein Wissen mit den Themen Fotosynthese – Zellatmung – Stoffkreislauf und Entdeckung der Fotosynthese. Lerne außerdem etwas über Chloroplasten.
Zusammenfassung – Wie funktioniert Fotosynthese?
- Die Fotosynthese ist ein chemischer Prozess, bei dem Pflanzen Wasser, Kohlenstoffdioxid und Sonnenlicht nutzen, um Sauerstoff und Glucose zu produzieren, was lebensnotwendig für die Atmosphäre und das Pflanzenwachstum ist.
- Die Fotosynthese findet in den Chloroplasten der Pflanzenzellen statt, wobei das Chlorophyll das Sonnenlicht aufnimmt und die Energie für die Reaktion liefert.
- Durch die Fotosynthese binden Pflanzen Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre, was zur Reduzierung von Treibhausgasen beiträgt und somit eine wichtige Rolle im Klimaschutz spielt.
- Die von Pflanzen produzierte Glucose wird für ihr Wachstum und ihre Vermehrung verwendet, und Pflanzen bilden die Grundlage fast aller Nahrungsketten auf der Erde.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Fotosynthese
Transkript Wie funktioniert Fotosynthese?
Pflanzen können ihre Nahrung selbst herstellen. Dazu nutzen sie nur Kohlendioxid, Wasser und die Energie des Sonnenlichts. Diese chemische Reaktion heißt Photosynthese und hilft allen anderen komplexen Lebewesen auf der Erde. Jedes Blatt ist eine solarbetriebene Lebensmittelfabrik, die die von der Pflanze benötigte Nahrung aus einfachen Zutaten herstellt: Wasser und Kohlendioxid. Wasser gelangt über Wurzelhaarzellen in die Pflanze und wandert in Röhren, die Xylem genannt werden, zu den Blättern. Kohlendioxid aus der Atmosphäre dringt durch winzige Löcher, sogenannte Stomata, in das Blatt ein. Und hier in den Chloroplasten –winzigen Zellstofftaschen, die mit Chlorophyll gefüllt sind,– findet die Photosynthese statt. Chlorophyll ist der Schlüssel. Es fängt Energie von der Sonne ein und bindet damit Kohlendioxid aus der Luft an Wasserstoff aus dem Wasser. Dieser Vorgang produziert Glukose, die für das Wachstum der Pflanze verwendet und als Stärke gespeichert wird. Dabei wird ein Abgas – Sauerstoff – produziert. Wie auch Kohlendioxid, so wird auch Sauerstoff über die Stomata ausgetauscht. Die Photosynthese ist eine einfache Gleichung. Ohne diesen wichtigen Prozess könnten Pflanzen nicht wachsen. Und wenn Pflanzen nicht wachsen und sich vermehren könnten, hätten andere Lebewesen nichts zu essen. Pflanzen sind die Basis der weltweiten Nahrungskette. Ihr Verbrauch von Kohlendioxid und ihre Produktion von Sauerstoff durch die Photosynthese schaffen unsere lebenserhaltende Atmosphäre. Deshalb ist die Photosynthese vielleicht die wichtigste chemische Reaktion überhaupt.
Wie funktioniert Fotosynthese? Übung
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Formuliere die Wortgleichung der Fotosynthese.
TippsWelches Gas verbrauchen die Pflanzen bei der Fotosynthese und welches produzieren sie? Die Ausgangsstoffe stehen links vom Pfeil und die Produkte rechts.
Glukose wird auch als Traubenzucker bezeichnet.
LösungDie Fotosynthese ist ein Stoffwechselprozess, bei dem aus den aufgenommenen anorganischen Stoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid (auch: Kohlendioxid) unter Nutzung der Energie des Lichtes und mithilfe des Chlorophylls, also des grünen Blattfarbstoffs, Glukose aufgebaut wird. Dabei wird Sauerstoff frei und an die Umwelt abgegeben.
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Stelle den Zusammenhang zwischen der Fotosynthese und der Zellatmung dar.
TippsWelches Gas aus der Luft benötigen wir zum Atmen?
Pflanzen sind Produzenten. Sie produzieren energiereiche Biomasse, die ihnen selbst und anderen Lebewesen als Nahrung dient.
LösungPflanzen stellen bei der Fotosynthese aus Kohlenstoffdioxid (auch: Kohlendioxid), Wasser und der Energie des Sonnenlichtes den Zucker Glukose her. Dabei geben sie Sauerstoff an die Umwelt ab. Die Pflanzen können sich von der hergestellten Glukose ernähren.
Auch Tiere und Menschen ernähren sich entweder direkt oder indirekt von Glukose. Sie benötigen sowohl Sauerstoff als auch Glukose, um durch den Prozess der Zellatmung Energie zu gewinnen. Dabei wird Kohlenstoffdioxid produziert, an die Luft abgeben und von Pflanzen wieder aufgenommen.
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Beschreibe, wie die Ausgangsstoffe der Fotosynthese in die Blätter gelangen.
TippsDer Begriff Stomata ist der Plural der Wortes Stoma, welches aus dem Griechischen kommt und übersetzt „Öffnung“ bedeutet.
LösungWasser und Kohlenstoffdioxid sind die Ausgangsstoffe der Fotosynthese.
Doch wie kommen sie in die Pflanze?Wenn es regnet, sickert Wasser in den Boden. Von dort gelangt es über Wurzelhaarzellen in die Pflanze und wandert in Röhren, die sich im Xylem befinden, zu den Blättern.
Kohlenstoffdioxid befindet sich in der Luft und dringt durch winzige Poren, sogenannte Stomata, in das Blatt ein. In den Zellen der Blätter befinden sich winzige Zellstofftaschen, die Chloroplasten, die mit Chlorophyll gefüllt sind.
Hier findet die Fotosynthese statt. -
Leite aus deinen bisherigen Erkenntnissen das Ergebnis des dargestellten Versuchs zum Stärkenachweis ab.
TippsDas Chlorophyll der Chloroplasten wird auch als Blattgrün bezeichnet. In den Chloroplasten findet die Fotosynthese statt.
Stärke ist die Speicherform von Glukose.
Wovor wird das Blatt geschützt, wenn es mit Alufolie verpackt wird?
Alufolie ist lichtundurchlässig.
LösungPflanzen erzeugen durch Fotosynthese Glukose. Das kann mithilfe eines Stärkenachweises bewiesen werden, denn Stärke ist die Speicherform von Glukose.
Eine Schwarzblaufärbung tritt nur an den vormals grünen Bereichen des Blattes auf. Dies liegt daran, dass Glukose in den Chloroplasten mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffes Chlorophyll gebildet wird und anschließend in Form von Stärke gespeichert wird.
Zudem wird für die Fotosynthese Licht benötigt. Da Alufolie lichtundurchlässig ist, konnte an den abgedeckten Stellen keine Glukose gebildet werden.
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Nenne das Hauptprodukt der Fotosynthese.
TippsViele Menschen nehmen Tabletten vor einer Prüfung oder beim Sport mit diesem Stoff zu sich, um ihrem Körper schnell Energie zuzuführen.
LösungPflanzen besitzen die Fähigkeit ihre Nahrung selbst zu erzeugen. Diese Nahrung ist ein Zucker mit dem Namen Glukose oder Glucose und wird auch als Traubenzucker oder Dextrose bezeichnet. Glukose ist das Hauptprodukt der Fotosynthese.
Als Nebenprodukt entsteht bei der Fotosynthese Sauerstoff, der für uns lebensnotwendig ist. -
Ordne die dargestellten Lebewesen anhand ihrer Nahrungsbeziehungen in einer möglichen Nahrungskette an.
TippsDu kannst eine Nahrungskette aufstellen, indem du dich fragst: „Wer frisst wen?“. Beginne mit dem ersten Lebewesen, welches gefressen wird.
Der Maulwurf gehört zu der Ordnung der Insektenfresser.
In der Abbildung siehst du eine andere mögliche Nahrungskette für das Ökosystem Wald.
LösungNahrungsketten zeigen die Nahrungsbeziehungen zwischen Lebewesen in linearer Form.
Pflanzen sind Produzenten. Sie produzieren aus den anorganischen Stoffen Kohlenstoffdioxid und Wasser durch Fotosynthese energiereiche Biomasse, die ihnen selbst und anderen Lebewesen als Nahrung dient. Sie stehen somit am Anfang einer Nahrungskette.
Viele verschiedene Tiere ernähren sich von Pflanzen. Diese Pflanzenfresser stellen die erste Gruppe der Konsumenten dar und werden daher auch als Primärkonsumenten oder Konsumenten erster Ordnung bezeichnet. Zu dieser Gruppe gehören beispielsweise Heuschrecken.
Als Konsumenten zweiter Ordnung oder Sekundärkonsumenten werden Fleischfresser bezeichnet, die sich von Pflanzenfressern ernähren. Der Maulwurf stellt in unserem Beispiel einen solchen Konsumenten dar.
Alle Fleischfresser, die sich von anderen Fleischfressern ernähren, zählen zu den Konsumenten dritter oder höherer Ordnung. In unserem Beispiel ist das Wiesel ein Tertiärkonsument.
Der Fuchs bildet in unserem Fall das Ende der Nahrungskette. Er hat, außer dem Menschen, keine natürlichen Feinde und wird daher als Endkonsument bezeichnet.
Wie funktioniert Fotosynthese?
Fotosynthese – Zellatmung – Stoffkreislauf
Entdeckung der Fotosynthese
Chloroplasten – Bau und Funktion (Basiswissen)
Autotrophe und heterotrophe Ernährung – Fotosynthese als Grundlage des Lebens
Traubenzucker – wichtiges Produkt der Fotosynthese
Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion
Beeinflussung der Fotosyntheseleistung
Atmung bei Pflanzen
Chromatografie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xanthophyll
Laubblatt – Aufbau, Funktion und Anpassungen an den Standort
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Morgen schreibe ich Bio und der Text hat mir sehr für eine innere Definition geholfen, die sehr wichtig für mein Verständnis war.
☺️ Danke!
Jetzt habe ich das entlich verstanden.
Das Hielft mir sehr für meine Bo-Arbeit die ich Morgen schreibe.
Danke
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Hilft mir sehr für meine Bio-Arbeit. Schreibe morgen
Sehr beruhigende Stimme