Photosynthese

Photosynthese
1.2 Photosynthese, Abhängigkeit von Faktoren
1.2.1 Einführung und Bedeutung
Erinnern wir uns, wovon sich Pflanzen ernähren:
Sie nehmen Wasser und Mineralstoffe mit der
Wurzel auf. Seit dem späten 18. Jahrhundert hat man
außerdem festgestellt, daß Pflanzen aus der Luft CO2
aufnehmen und Sauerstoff abgeben. Jeder weiß heute,
daß Pflanzen zum Wachstum Licht brauchen. Das
Wachstum wird andererseits durch niedrige
Temperaturen gebremst, wie man im Winter
bemerkt.
Damit haben wir schon alle Faktoren, von denen die
Photosynthese abhängt:





Licht
Temperatur
Wasser
CO2
fruchtbarer Boden.
Die ersten beiden Faktoren sind physikalischer Natur,
die restlichen betreffen chemische Stoffe.
Bemerkenswert ist, daß sich Pflanzen nur von
anorganischen Stoffen ernähren.
Das Brot, das wir essen kommt aus Getreidekörnern und enthält Stärke, ein organischer Stoff. Die
Vitamine eines Gemüses sind ebenfalls organische Stoffe und aus dem Biokurs Klasse 11 wissen
wir, das eine Zelle, also auch eine Pflanzenzelle Enzyme enthält (Proteine) und in der Zellmembran
Fette enthalten sind, alles beide organische Stoffe.
Demzufolge muß es in der Pflanze Stoffwechselvorgänge geben, die aus anorganischen, fremden
Stoffen organische, eigene Stoffe herstellen (synthetisieren).
Den Aufbau körpereigener Stoffe aus körperfremden nennt man
Assimilation.
Die wichtigste Assimilation ist die Kohlenstoffassimilation, da daraus alle organischen Stoffe
bestehen.
Die Lebensweise, aus anorganischen Stoffen organische herzustellen nennt man
autotrophe Assimilation.
Im Gegensatz dazu nennt man die Lebensweise der Tiere, die organische Nahrung benötigen, um
körpereigene organische Substanz herzustellen: heterotroph.
Die autotrophe Assimilation benötigt z. B. Licht. Licht ist eine Energieform. Aus der Chemie wissen
wir, daß chemische Vorgänge, die Energie benötigen endotherm oder besser endergonisch sind.
Es gibt in der Natur 2 Formen der autotrophen Assimilation:
Wird Licht als Energiequelle verwendet, spricht man von
Photosynthese (grüne Pflanzen, einige Bakterien, Blaualgen),
wird chemische Energie verwendet, nennt man sie
Chemosynthese (einige Bakterien).
Die Photosynthese ist eine der bedeutensten Reaktionen in der Natur und Voraussetzung für das
Leben aller tierischen Organismen einschließlich des Menschen, da durch diesen Vorgang der
Sauerstoff zum Atmen gebildet wird. Man schätzt, daß die Photosynthese vor ca. 3,5 x 109 Jahren
"erfunden" wurde. Die Atmosphäre der damaligen Erde enthielt u. a. Methan, aber keinen
Sauerstoff. Die gesamten 21% O2 der heutigen Luft sind durch Milliarden Jahre lange
photosynthetische Aktivität entstanden. Dazu wurde die Energie der Sonne verwendet.
Die "grünen Lungen" der Erde sind nachfolgend zu sehen. Sie produzieren pro Jahr 100 x 109
Tonnen O2.
Aus den bisherigen Betrachtungen kann man eine grobe Formel für den photosynthetischen
Vorgang ableiten:
CO2 + H2O ---Licht---> organische Stoffe (Kohlenhydrate, Fette, Proteine u. a.) + O2.
Die Richtigkeit dieser Annahme läßt sich durch einige Experimente nachweisen.