Abiotischer
Faktor Licht
Die Grundlage der Energiegewinnung bei Pflanzen ist die Photosynthese. Während Tiere, Pilze und viele Bakterien auf energiereiche Nahrung in Form von Fetten, Kohlenhydraten oder Eiweißen angewiesen sind, können Pflanzen mit Hilfe der Lichtenergie der Sonne energiereiche Stoffe selbst herstellen. Sie bilden aus den anorganischen Stoffen Kohlenstoffdioxid und Wasser organische Stoffe wie Kohlenhydrate. Dabei wird Sauerstoff freigesetzt. Bei der Photosynthese entsteht der Einfachzucker Glucose, der später zu Stärke umgewandelt oder in andere organische Verbindungen eingebaut werden kann. Der Aufbau körpereigener organischer Stoffe aus körperfremden anorganischen Stoffen wird Assimilation genannt. Die Gesamtreaktion der Photosynthese lautet:
6 CO2 +
12 H2O + Lichtenergie
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
In den grünen Blättern der Pflanzen befinden sich Farbstoffe wie Chlorophyll a und b, Carotinoide und Xanthophylle, die das Licht absorbieren. Diese Farbstoffe sind in den Chloroplasten enthalten, wo die Photosynthese in zwei Phasen abläuft:
1.) In der Lichtreaktion, die in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten abläuft, wird Lichtenergie durch die Farbstoffe absorbiert und in chemische Energie umgewandelt. Dabei wird Wasser gespalten, wodurch Sauerstoff entsteht. Die Lichtenergie dient dazu, energiereiche Moleküle zu erzeugen: ATP und NADPH. Diese beiden Energieträger werden anschließend im Calvin-Zyklus verwendet. 2.) Der lichtunabhängige Calvin-Zyklus findet im Stroma der Chloroplasten statt. Der Vorgang benötigt kein Licht direkt, ist aber von den in der Lichtreaktion gebildeten Energieträgern ATP und NADPH abhängig. Das zuvor aufgenommene Kohlenstoffdioxid wird beim Calvin-Zyklus mit Hilfe der bei der Lichtreaktion produzierten Energieträger in Zucker umgewandelt. Zusammenhang zwischen Photosynthese und Zellatmung Pflanzen können aus den gebildeten Kohlenhydraten durch Dissimilation wieder Energie gewinnen. Bei der Zellatmung läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung ab: C6H12O6
+ 6 O2
6 CO2 +
6 H2O (+ Energie)Ist der Lichteinfall zu gering, verbraucht die Pflanze mehr Sauerstoff, als sie selbst erzeugt. Beim Lichtkompensationspunkt ist die Aufnahme und Abgabe von Kohlenstoffdioxid gleich groß – die Energiebilanz der Photosynthese ist dann null.
Anpassungen an Lichtverhältnisse In einem großen Baum wie bei der Rotbuche kommen Sonnen- und Schattenblätter vor. Die Schattenblätter können auch bei sehr wenig Licht Energie für den eigenen Bedarf gewinnen und Sauerstoff produzieren. Die Sonnenblätter sind dagegen fähig, bei viel Licht möglichst effizient zu arbeiten. Typische Schattenpflanzen wie der Alpendost haben größere Blätter und einen an wenig Licht angepassten Blattaufbau, sie können aufgrund des niedrigen Lichtkompensationspunktes auch bei wenig Licht Kohlenhydrate assimilieren. Frühblühende Pflanzen wie der Winterling oder das Schneeglöckchen nutzen das Licht und die Wärme am Boden, die im Frühjahr aufgrund des fehlenden Laubs der Bäume im Wald vorhanden sind. Im Sommer scheint die Sonne länger als im Winter. Dies führt dazu, dass sich viele der Pflanzen an spezielle Bedingungen einer Jahreszeit angepasst haben. So nutzen die Pflanzen effizient das Zusammenleben in einem Ökosystem. Ein Blühkalender gibt Auskunft darüber, wann welche Pflanzen blühen. Die Blühzeit bestimmter Pflanzen bestimmt auch das Verhalten von Vögeln und Säugern, die sich von den Pflanzen ernähren.
|
