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Fotosynthesefaktor Lichtintensität

Ubersicht - Blatt - Lichtintensität - Lichtfarbe - CO2 - H2O - Chlorophyll - Temperatur - O2

Mit dem gesunden Menschenverstand kann man schon einmal grob vorhersagen, welchen Einfluss der Umweltfaktor Licht auf die Fotosyntheserate einer grünen Pflanze haben wird: Je mehr Licht, desto höher die Fotosyntheserate. Allerdings ist ein Übermaß an Licht nicht gut; irgendwann "verbrennen" die Blätter, und die Fotosyntheserate sinkt auf den Wert Null.

Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtintensität

Schauen wir uns dazu mal eine typische Graphik an:

Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtintensität

Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtintensität

Die Fotosyntheserate einer grünen Pflanze hängt von der Lichtintensität ab. Die Daten der obigen Graphik wurden mit Hilfe der Bläschenzählmethode bei Wasserpest-Pflanzen ermittelt.

Allgemein kann man sagen: je größer die Lichtintensität, desto höher die Fotosyntheserate. Allerdings ist diese Beziehung nur bei geringen und mittleren Lichtintensitäten linear. Bei höheren Lichtintensitäten liegt ein typisches Sättigungsverhalten (Sättigungskurve) vor. Und bei noch höheren Lichtintensitäten sollte die Fotosyntheserate wieder geringer werden, weil das Licht bei zu hohen Intensitäten zu einem Stressfaktor wird, der die Pflanze schädigt.

Lichtkompensationspunkt und Lichtsättigungspunkt

Ganz exakt ist die Abbildung oben noch nicht. Auf der Abbildung oben ist die Fotosyntheserate bei niedriger Lichtintensität gleich null. Das ist nicht korrekt!

Pflanzen leben ja nicht direkt von dem Licht. Durch die Fotosynthese wird letzten Endes Glucose hergestellt, die dann zu Stärke und anderen Nährstoffen umgewandelt wird. Von diesen Nährstoffen ernährt sich die Pflanze dann und lässt ihre Blätter, Wurzeln, Stängel, Blüten, Samen und Früchte wachsen. Diese Nährstoffe müssen allerdings erst abgebaut werden, was meistens aerob geschieht, also unter Verbrauch von Sauerstoff. Bei einigermaßen hoher Lichtintensität wird dieser Sauerstoff-Verbrauch durch die Sauerstoff-Produktion der Fotosynthese mehr als ausgeglichen. Bei niedrigen Lichtintensitäten dagegen überwiegt der Sauerstoff-Verbrauch! Die O2-Produktion wird also negativ. Wenn man nun die Fotosyntheserate über die O2-Produktion misst, ist die Aussage korrekt, dass die Fotosyntheserate negativ wird.

Lichtkompensationspunkt und Lichtsättigungspunkt

Lichtkompensationspunkt und Lichtsättigungspunkt

Bei niedrigen Lichtintensitäten "atmen" die Pflanzen. Diese Aussage ist allerdings verwirrend, denn auch bei hohen Lichtintensitäten findet eine Atmung unter Sauerstoff-Verbrauch statt. Auch wenn es hell ist, müssen Pflanzen wachsen und Nährstoffe abbauen.

Erhöht man jetzt die Lichtintensität, kommt irgendwann der Punkt, an dem sich Sauerstoffverbrauch durch Atmung und Sauerstoffproduktion durch Fotosynthese die Waage halten. Diesen Punkt bezeichnet man dann als Lichtkompensationspunkt.

Erhöht man die Lichtintensität über diesen Lichtkompensationspunkt hinaus, überwiegt die Fotosynthese. Jetzt wird mehr Sauerstoff produziert als durch Atmung verbraucht.

Lichtkompensationspunkt

Der Lichtkompensationspunkt ist die Lichtintensität, bei der sich O2-Produktion durch Fotosynthese und O2-Verbrauch durch Atmung die Waage halten.

Bei niedrigeren Lichtintensitäten überwiegt der O2-Verbrauch durch die stets ablaufende Atmung. Auch bei höheren Lichtintensitäten atmet die Pflanze, derdamit verbundene O2-Verbrauch fällt aber durch die hohe Fotosyntheserate kaum ins Gewicht.

Der Lichtkompensationspunkt hängt allerdings wiederum von anderen Umweltfaktoren ab, vor allem von der Temperatur und dem Kohlendioxidgehalt der Luft.

Betrachtet man die Abbildungen 1 und 2 noch etwas genauer, fällt auf, dass die Fotosyntheserate bei hohen Lichtintensitäten nicht mehr steigen. Kommen wir also zu einer weiteren Definition:

Lichtsättigungspunkt

Der Lichtsättigungspunkt ist die Lichtintensität, ab der die Fotosyntheserate nicht mehr steigt. Die Bestimmung ist recht schwer, weil sich die Fotosyntheserate dem Lichtsättigungspunkt langsam und kontinuierlich annähert. Recht leicht kann dagegen die Lichtintensität bestimmt werden, bei der genau die halbe maximale Fotosyntheserate erreicht ist.

Lichtpflanzen und Schattenpflanzen

Fotosynthese bei einer Sonnen- und Schattenpflanze im Vergleich

Fotosynthese bei einer Sonnen- und Schattenpflanze im Vergleich

Schattenpflanzen bzw. Schattenblätter sind an niedrige Lichtintensitäten angepasst,

wie sie an schattigen Standorten herrschen. Das sieht man vor allem an dem niedrigen Lichtkompensationspunkt. Bereits bei niedrigen Lichtintensitäten überwiegt hier die Fotosynthese. Hohe Lichtintensitäten bringen Schattenpflanzen bzw. Schattenblättern dagegen keinen Vorteil, der Lichtsättigungspunkt ist bereits bei niedrigen Lichtintensitäten erreicht. Mehr Licht bewirkt keine höhere Fotosyntheserate.

Lichtpflanzen bzw. Lichtblätter sind an hohe Lichtintensitäten angepasst,

wie sie an sonnigen Standorten herrschen. Das sieht man einerseits an dem hohen Lichtkompensationspunkt. Erst bei relativ hohen Lichtintensitäten überwiegt hier die Fotosynthese. Andererseits können Lichtpflanzen bzw. -blätter hohe Lichtintensitäten ausnutzen; der Lichtsättigungspunkt liegt bei reicht großen Lichtintensitäten.