Photosynthese

Die Photosynthese ist ein physiologischer Prozess, bei dem aus energiearmen anorganischen Stoffen (Kohlenstoffdioxid), energiereiche organischer Substanzen (Glucose) aufgebaut werden unter Einfluss des Sonnenlichtes. Es wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Die Fähigkeit Photosynthese zu betreiben, obliegt vor allem den Pflanzen, Algen und manchen Bakterien.

Überblick Photosynthese bei Pflanzen

Überblick Photosynthese bei Landpflanzen

Pflanzen sind autotrophe Organismen, das bedeutet, dass sie „sich selbst ernähren können“ und das geschieht mithilfe der Photosynthese. Bei der Photosynthese nutzen Pflanzen die Energie des Sonnenlichtes, um aus Kohlenstoffdioxid Zucker (Glucose) herzustellen. Damit Pflanzen Photosynthese betreiben können benötigen sie vor allem drei Dinge: Lichtenergie, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Ersteres liefert die Sonnenstrahlung. Kohlenstoffdioxid erhalten die Pflanzen aus der Luft. Sie nehmen ihn über ihre Spaltöffnungen auf, die sie hauptsächlich auf ihrer Blattfläche haben. Wasser nehmen die Pflanzen über Osmose aus dem Boden auf und transportieren es über die Wasserleitungsbahnen (Xylem) durch das ganze Gewebe. Die Reaktionsgleichung der Photosynthese lautet:

6CO₂ + 6H₂O + Lichtenergie ⇒ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Anhand der Reaktionsgleichung erkennt man, dass die Pflanzen aus den drei Ausgangsstoffen Glucose und Sauerstoff herstellen. Sauerstoff entsteht bei der Photosynthese als Nebenprodukt, welches die Pflanze über ihre Spaltöffnungen an die Umwelt abgeben oder aber auch selbst für die Zellatmung in den Mitochondrien nutzen kann. Die Glucose benötigt die Pflanze ebenfalls für die Zellatmung. Das bedeutet sie nutzt die Glucose selbst wieder, um Energie für Prozesse, wie Wachstum, bereitzustellen. Glucose kann von der Pflanze auch in andere Stoffe, wie Proteine und Fette, umgewandelt und gespeichert werden. Vor allem Früchte und Samen sind reich an diesen Stoffen.

Chlorophyll

Zellen mit Chloroplasten

Chlorophyll ist ein Farbstoff der Pflanzen. Dieser sorgt dafür, dass die meisten Pflanzen grün erscheinen. Er wird bei Landpflanzen jedoch nur gebildet, wenn Licht vorhanden ist. Chlorophyll spielt neben anderen wichtigen Farbstoffen der Pflanze eine entscheidende Rolle bei der Photosynthese. Es absorbiert die Lichtenergie. Chlorophyll kommt in großen Mengen in den Chloroplasten der Pflanzenzellen vor. In den Chloroplasten findet die Photosynthese statt.

Photosynthese und Tiere

Tiere benötigen Energie um zu wachsen, sich bewegen oder sich fortpflanzen zu können. Tiere können keine Photosynthese betreiben. Sie sind auf die Bereitstellung von Energie in Form von Nährstoffen, wie Zucker, Proteinen und Fetten aus Pflanzen angewiesen. Tiere sind damit heterotroph. Außerdem benötigen Tiere Sauerstoff zum Überleben. Dieser wird ebenfalls von den Pflanzen durch aktive Photosynthese an die Umwelt abgegeben. Pflanzen stellen damit die Lebensgrundlage für die Tiere und damit für den Menschen da.

Photosynthesetypen

Photosynthese ist nicht gleich Photosynthese. Nicht alle Pflanzen betreiben die Photosynthese auf die gleiche Art und Weise. So kann man zwischen der C3-, der C4- und der CAM-Photosynthese unterscheiden. Je nachdem zu welcher Photosynthese eine Pflanzenart befähigt ist, hat große Auswirkungen auf ihre Überlebensfähigkeit an sehr heißen und trockenen Standorten. Es gibt Pflanzenarten, die zwischen Photosynthesetypen wechseln können, z.B. können die meisten Sukkulenten C3- als auch CAM-Photosynthese betreiben, je nach aktuellen Umweltbedingungen. Zu den C3-Pflanzen zählen zum Beispiel Weizen und die Kartoffel. Zu den C4-Pflanzen gehören unter anderem Mais und Hirse. Die CAM-Pflanzen kommen vor allem an sehr trockenen Standorten vor. Dazu zählen zum Beispiel viele Kakteen und auch die Ananas.

Eine interessante Ausnahme

Elysia chlorotica

Elysia chlorotica ist eine Schneckenart, die im Meer lebt. Diese Schnecken können Chloroplasten von Algen, von denen sie sich ernähren, in ihren Körper einlagern. Sie erscheinen dadurch grün.Sie sind dadurch tatsächlich in der Lage als Tier Photosynthese zu betreiben und sich damit von Sonnenlicht zu ernähren.

Übungsaufgaben

1. Beschreibe, woran du erkennen könntest, ob eine Pflanze unter Lichteinfluss gewachsen ist oder im Dunkeln herangezogen wurde.

2. Gib mindestens drei Beispiele an wofür Menschen Pflanzen verwenden.

3. Erläutere kurz, warum Menschen mehr Bäume pflanzen sollten.

4. Erläutere kurz, ob Pflanzen Photosynthese ohne Licht betreiben können.