Fotosynthese
Das Leben auf der Erde – so, wie wir es momentan kennen – ist ca. 4 Milliarden Jahre alt.
- Sauerstoffproduzierende Lebewesen (z.B. Cyanobakterien) können als Fossilien nachgewiesen werden.
- Alter: ca. 3,8 Milliarden Jahre
- seither: Herstellung von Biomasse mithilfe von Sonnenlicht/Lichtenergie
- Auf dieser Biomasse beruht alles Leben auf der Erde!
Primärproduktion: Biomasse, die mittels Sonnenlicht oder Chemosynthese hergestellt wird. Produzenten sind Pflanzen, Cyanobakterien, chemosynthetische Bakterien. Sie benötigen ca. 1–3 % des gesamten Sonnenlichts.
Primärproduktion
Bruttoprimärproduktion (BPP): Fotosyntheseprodukte gesamt
Nettoprimärproduktion (NPP): BPP – Energie, die Pflanze benötigt (Atmung/Respiration R)
NPP = BPP – R
pro Jahr: 1,5 x 1011 Tonnen Biomasse (Trockenmasse)
Merke
"Brutto vor Netto"
Vertiefung
Zum Nachdenken:
- Welche Ökosysteme haben den größten Anteil an der Bruttoprimärproduktion der Erde?
- CO2-Haushalt: Was halten Sie von der Idee, das Kohlenstoffdioxid-Problem dadurch zu lösen, überschüssiges CO2 in die Tiefen der Ozeane zu pumpen?
- Wodurch wird in aquatischen Ökosystemen die Primärproduktion limitiert?
- Wodurch geschieht die Limitierung der Primärproduktion in terrestrischen Ökosystemen?
- Wie unterscheiden sich die Vegetationszonen in Temperatur, Feuchtigkeit, Vegetationszeit, Klima und ihrer Produktion an Fotosyntheseprodukten?
Fotosynthese in Abhängigkeit von Umweltfaktoren
Während im Laborexperiment ein Parameter nach dem anderen geändert werden kann, wird die Fotosynthese in der Natur immer von mehreren Umweltfaktoren beeinflusst. Da dies in der Regel grafisch dargestellt wird, folgt nun ein spezielles Kapitel, das sich diesen Graphen widmet.
Lichtsättigungskurve der Fotosynthese
Methode: Ca. 50 % Ihrer Abiturnote erarbeiten Sie sich mit der Auswertung des gegebenen Materials. Anbei Beispiele zum Thema Fotosynthese.
Im Dunkeln kann die Pflanze keine Lichtreaktion betreiben, da die Lichtstärke für die Fotosysteme I + II nicht ausreicht. Reservestoffe (z.B. Stärke) müssen nun „veratmet“ werden. Es wird CO2 freigesetzt und Sauerstoff benötigt. Licht stellt den limitierenden Faktor dar.
Je mehr Licht zur Verfügung steht, desto besser kann Fotosynthese (Lichtreaktion) betrieben werden. Nun wird CO2 zum limitierenden Faktor!
Der Punkt, an dem CO2-Produktion und CO2-Aufnahme identisch sind, wird Lichtkompensationspunkt genannt.
Oftmals treffen Sie auf Graphen, die die Fotosynthese in Abhängigkeit verschiedener Lichtbedingungen/Lichtintensitäten darstellen. Bitte achten Sie immer auf Lux-Angaben. Je größer die Lux-Zahl, desto stärker die Intensität des eingestrahlten Lichts!
Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese
Hier wurde die Fotosyntheserate anhand der Sauerstoffproduktion gemessen. Wo entsteht Sauerstoff, in der Licht- oder Dunkelreaktion?
Hinweis
Besonders die abiotischen Faktoren Temperatur und Wasser sind von großer Wichtigkeit für den Themenbereich Fotosynthese.
Hier kann der Schwerpunkt Stoffwechsel gut mit dem Schwerpunkt Ökologie kombiniert werden.
Im Bundesland Niedersachsen finden sich fast in jedem Prüfungsjahr Aufgabentypen in dieser Kombination.
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