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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] Kohlenstoffdioxid Fotosyntheseleistung [relative Einheiten] Fotosyntheseleistung [relative Einheiten] Lichtkompensationspunkt CO₂-Abgabe 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 30% 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 Licht intensitāt zu keiner weiteren Erhöhung der Fotosyntheseleistung führt, ist die Lichtsättigung erreicht CO₂-Aufnahme 0,03 0,05 immergrüne Laubbäume der gemäßigten Zone -5 0 5 10 + Wasser + 6 H₂0 Abhängigkeit von der CO₂-Konzentration → Kohlenstoffdioxid ist in der Natur der begrenzende Faktor für die Fotosyntheseleistung. Die Erhöhung der Kohlenstoffdioxid konzentration bis ca. 0,1 Vol.-% führt zu einer Steigerung der Fotosyntheseleistung. Danach erfolgt trotz steigendem Kohlenstoffdioxidanteils keine Zunahme der Fotosyntheseleistung (Kohlenstoffdioxidsättigung) 1100 % + 20 0,1 → Lichtintensität [relative Einheiten] Lichtsättigung 30 Lichtenergie CO₂-Konzen- tration [%] 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 → Zucker + Sauerstoff Lichtenergie C6H₁₂O₂ + immergrüne Laubbäume der Tropen 60₂ 40 Temperatur [°C] 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 Sauerstoff isotop normale Isotope = 160 Der in der Fotosynthese gebildete O₂ wird aus H₂O freigesetzt! Engelmann-versuch Versorgung mit H₂0, das mit dem Sauerstoffisotop markiert wurde → dort H₂ 180 18 CO₂ war viel Sauerstoff entstanden 0₂ H₂O 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 Stellte fest : Bakterien sammeln sich an Stellen vom Algen faden der mit rotem oder blauen Licht bestrahlt wurde Versorgung mit markiertem CO₂ 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: Rotes und blaues besonders wirksam Grün weniger wirksam Andere Farben, vor allem das grüne Licht, werden nicht absorbiert, sondern reflektiert und deshalb von uns Blattfarbe wahrgenommen 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 400 390 430 500 600 wellenlänge (nm) Absorptionsspektrum Chlorophyll b) 470 500 530 580 wellenlänge (nm) Chlorophyll a) 600 640 675 700 -0,8 -0.6 -0,4 +0,2 0 760 1 Fotosyntheserate (relative Einheit)