Grundlagen der Fotosynthese und ihre Abhängigkeit von Außenfaktoren
Die Fotosynthese ist ein fundamentaler Prozess in Pflanzen, bei dem aus Kohlenstoffdioxid und Wasser unter Einwirkung von Lichtenergie Glucose produziert wird. Dieser Vorgang findet in den Chloroplasten statt und setzt Sauerstoff als Nebenprodukt frei. Die Abhängigkeit der Fotosynthese von abiotischen Faktoren ist komplex und wird durch das Minimumgesetz bestimmt.
Definition: Die Fotosyntheserate beschreibt die Geschwindigkeit, mit der Pflanzen Kohlenstoffdioxid in organische Verbindungen umwandeln.
Die Abhängigkeit der Fotosynthese von Licht zeigt eine charakteristische Sättigungskurve. Bei geringer Lichtintensität überwiegt zunächst die CO2-Abgabe durch Zellatmung. Am Lichtkompensationspunkt sind CO2-Aufnahme und -Abgabe ausgeglichen. Danach steigt die Fotosyntheseleistung proportional zur Lichtintensität, bis die Lichtsättigung erreicht ist.
Highlight: Die Lichtsättigung Fotosynthese bezeichnet den Punkt, ab dem eine weitere Erhöhung der Lichtintensität zu keiner Steigerung der Fotosyntheseleistung mehr führt.
Die Abhängigkeit der Fotosynthese von Temperatur folgt einer Optimumkurve mit drei Kardinalpunkten: Minimum, Optimum und Maximum. Diese Punkte variieren je nach Pflanzenart und Standort. Bei Starklicht steigt die Fotosyntheseleistung mit zunehmender Temperatur stark an, während bei Schwachlicht die Temperaturerhöhung kaum Einfluss hat.
Example: Die RGT-Regel besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis verdreifacht, wenn die Temperatur um 10°C erhöht wird.
Die Fotosyntheserate Kohlenstoffdioxid wird durch die CO2-Konzentration in der Luft beeinflusst. Der natürliche CO2-Gehalt der Luft liegt bei 0,04 Vol. %, was unter dem Optimum für Pflanzen (0,1 Vol. %) liegt. Durch künstliche Begasung lässt sich die Fotosyntheseleistung bei sonst optimalen Bedingungen steigern.