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Fotosynthese

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Bau und Funktion eines Laubblattes
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Bau und Funktion eines Laubblattes Blattbestandteil Alemhöhle obere Epidermis untere Epidermis Blattadern (Leitbündel) Kutikular untere kutikular Palisadengewebe Blattader Schwammgewebe Spaltöffnungsapparat (= Stoma) Biologic Chloroplast Spaltöffnung Bau chlorophyllfreies, durchsichtiges Abschlussgewebe Interzellularraum Abschlussgewebe mit eingelagerten Spaltöffnungen = Stomata Zellen verschieden gebaute Gefäße, die den Transport ermöglichen Abschlussschicht Abschlussschicht aus Cutin, Lipiden, und Wachs dünnwandig, eng aneinander Liegende, chloroplastenhaltige lang gestrekte Locker angeordnete, unregelmaßige geformte, chloroplastenhaltige Zellen mit groben zwischenräumen verschließbare Öffnungen obere Kutikula Obere Epidermis Palisadengewebe Schwammgewebe Juntere Epidermis untere kutikula schützt inneres Gewebe vor Verletzungen; lässt Licht durchdrängen Funktion Wasser- und Nährstofftransport || Schützt das Blatt vor Umwelteinflüssen (Trockenheit, Verdunstungsschutz, ...) Fotosynthese Transpirationsschutz Fotosynthese Gasaustausch Regulation des Gasaustausches; Aufnahme von CO₂; Abgabe von O₂; Transpiration; Wasserdampfabgabe Sonnenblatt → kleine Spreite, dicke und dunkelgrüne Blätter → Starkes Wasserleitungs- und Festigungsgewebe →hohes, oft zweischichtiges Palisadengewebe + dickes Schwammgewebe zur Wasserspeicherung →Hoher Lichtbedarf = leistungsstärker dicke kutikular →Anpassung an Starklicht → entwickelt aus gut belichteten Knospen des äußeren Kronenbereichs Schattenblatt → Große, dünne, zarte hellgrüne Blätter → weniger Spaltöffnungen → einschichtiges, lockeres Palisadengewebe →Streulichtbedürftig Spaltöffnungen RATINGUMO FOR Lichtintensität Sonnenpflanzen benötigen viel Licht, um überhaupt mit der Folosynthese zu beginnen. Dafür Liegt die Lichtsättigung höher, d.h. durch die Lichtintensität kann die Fotosynthese - Rate gesteigert werden bis zur Lichtsättigung Palisadengewebe →Anpassung an Schwachlicht → entstehen vorallem auf der geringer belichteten Nordseile der Baumkrone Lichtsättigung Schwammgewebe ●● Schattenpflanzen können bereits mit geringer Lichtintensitāt Fotosynthese betreiben. Sie erreichen sehr schnell die Lichtsättigung, d.h. eine Steigerung der Fotosynthese - Rale durch Erhöhung der Licht intensität ist nicht mehr möglich. → Die Fotosyntheseleistung der beiden Blattlypen hängt in derselben Weise vom Lichtangebot ab wie die der Sonnen- und Schattenblattpflanzen → Sonnen- und Schattenblätter erreichen den Lichtkompensationspunkt und die Lichtsättigung bei unterschiedlicher Beläuchtungsstärke, bei der die O₂- Produktion der...

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Fotosynthese gerade die Lichtkompensationspunkt →→Oz-Aufnahme der Atmung kompensiert, also wenn äußerlich kein Gaswechsel Stattfindet Beleuchtungsstärke, bei der die maximal mögliche Fotosyntheserate erreicht ist und eine erhöhung zu schäden führen kann Fotosynthese Fotosyntheseleistung [relative Einheiten] Fotosyntheseleistung [relative Einheiten] Kohlenstoffdioxid Fotosyntheseleistung [relative Einheiten] Lichtkompensationspunkt CO₂-Abgabe 30% -5 6 CO₂ Beeinflussung der Fotosynthese Die Fotosynthese ist vorrangig von der Energie des Sonnenlichts, der Temperatur und dem Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft abhängig, wobei jede Art ihre spezifischen Ansprüche an die Umwelt hat 0,03 0,05 Abhängigkeit von der Lichtintensität → Bei einer Erhöhung der Licht intensität steigt zunächst die Fotosyntheseleistung an. Am Lichtkompensationspunkt besteht ein Gleichgewicht zwischen CO₂-Abgabe und Aufnahme. Wenn eine weitere Steigerung der Lichtintensitāt zu keiner weiteren Erhöhung der Fotosyntheseleistung führt, ist die Lichtsättigung erreicht CO₂-Aufnahme immergrüne Laubbäume der näßigten Zone 0 5 10 Wasser + 6 H₂0 20 0,1 Lichtintensität [relative Einheiten] Abhängigkeit von der CO₂-Konzentration → Kohlenstoff dioxid ist in der Natur der begrenzende Faktor für die Fotosyntheseleistung. Die Erhöhung der Kohlenstoff dioxid konzentration bis ca. 0,1 Vol.-% führt zu einer Steigerung der Fotosyntheseleistung. Danach erfolgt trotz steigendem Kohlenstoffdioxidanteils keine Zunahme der Fotosyntheseleistung (kohlenstoffdioxidsättigung) 1100 % Lichtsättigung 30 Lichtenergie CO₂-Konzen- tration [%] Lichtenergie Zucker Abhängigkeit von der Temperatur → Wie bei allen chemischen Reaktionen steigt die Fotosyntheseleistung bei einer Erhöhung der Temperatur. Bei mehr als 40°C sinkt die Fotosyntheseleistung durch die Denaturierung der an den Reaktionen beteiligten Enzyme. Aufgrund der erhöhten Transpiration schließen sich die Spaltöffnungen bei den Pflanzen, was zur verminderten Kohlenstoffdioxidaufnahme führt immergrüne Laubbäume der Tropen C6H12O2 40 Temperatur [°C] + Sauerstoff 60₂ Stärkenachweis Das Blatt einer Optimal belichteten Pflanze soll auf das Vorhandensein von Stärke geprüft werden 1) Das frische Blattgewebe wird in siedendem Wasserbad geschwenkt ZERSTÖREN DER CHLOROPLASTEN 2) Eintauchen des Blattes in heißen Alkohol LEXTRAKTION DES CHLOROPHYLLS 3) Chlorophyll befindet sich gelöst im Alkohol BLATT IST ENTFÄRBT UND ERSCHEINT WEIBLICH 4) Das entfärbte Blatt wird in Jodlösung geschwenkt 5) Nach kurzer Zeit färbt sich das Blatt bräunlich DIES IST DER EINDEUTIGE NACHWEIS DER STÄRKEBILDUNG IM BLATT Stärkenachweis durch Schablone (Schablonenversuch) → Nur dort, wo Licht auf das Blatt fiel, wurde Stärke gebildet → Es herrscht eine strenge Lokale Abhängigkeit der Stärkebildung vom Lichteinfall Herkunft des Sauerstoffes bei der Fotosynthese 180 Sauerstoffisotop normale Isotope 160 => Der in der Fotosynthese gebildete O₂ wird aus H₂O freigesetzt ! Engelmann-versuch Stellte fest Versorgung mit H₂0, das mit dem Sauerstoffisotop markiert wurde. H₂ 180 CO₂ ¹0₂ H₂0 C¹80₂ ⇒0₂ → Engelmann konnte die für die Fotosynthese notwendigen Wellenlängen des Lichtes identifizieren Er verwendete Sauerstoff Liebende Bakterien und einen Algenfaden Beleuchtung: Spektrum des sichtbaren Lichts Versorgung mit markiertem CO₂ → Bakterien sammeln sich an Stellen vom Algen faden der mit rotem oder blauen Licht bestrahlt wurde dort war viel Sauerstoff entstanden Alge konnte mit rotem oder blauen Licht gut Fotosynthese betreiben (Andere Spektralfarben eignen sich nicht so gut) Es lässt sich genau untersuchen, welche Fotosyntheserate die einzelnen Farben des Lichts erzielen, wie wirksam sie also sind ( Wirkungsspektrum) Absorption : Aus dem gesamten Spektrum des Lichts werden nur das rote und blaue Licht von grünen Pflanzen aufgenommen und die Energie für die Fotosynthese ausgenutzt Reflektion: Andere Farben, vor allem das grüne Licht, werden nicht absorbiert, sondern reflektiert und deshalb von Blattfarbe wahrgenommen Rotes und blaues besonders wirksam Grün weniger wirksam Lichtabsorptionen werden mit einem Fotometer gemessen. Ein Fotometer enthällt dazu eine Lichtquelle, deren weißes Licht durch ein Prisma in die einzelnen Spektralfarben zerlegt wird. Für ein Absorptionsspektrum wird so die Absorption über den gesamten Spektralbereich bestimmt. Zur Bestimmung der absorbierenden Farbstoffe trennt man die Bestandteile eines Blattextraktes durch Chromatographie. Wirkungsspektrum relative Fotosyntheserate Absorption relative 400 390 430 500 470 Chlorophyll b) wellenlänge (nm) Absorptionsspektrum 500 600 530 580 wellenlänge (nm) Chlorophyll a) 600 640 675 700 +0,6 +0,4 +0,2 760 (relative Einheit) Fotosyntheserate