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Fotosynthesefaktor Lichtintensität

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 Photosyntheserate sinkt auf den Wert Null.

Abhängigkeit der Photosyntheserate von der Lichtintensität

Schauen wir uns dazu mal eine typische Graphik an:

Abhängigkeit der Photosyntheserate von der Lichtintensität

Abhängigkeit der Photosyntheserate von der Lichtintensität

Die Photosyntheserate 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 Photosyntheserate. 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 Photosyntheserate 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 nicht, denn bei sehr niedrigen Lichtintensitäten ist es nicht nur so, dass die Pflanze keine Fotosynthese betreibt, sondern sie macht sogar das Gegenteil, sie atmet und verbraucht dadurch O2. Das kann man mit dem einfachen Wasserpest-Versuch natürlich nicht zeigen. Aber eine entsprechende Graphik können wir uns ansehen:

Lichtkompensationspunkt und Lichtsättigungspunkt

Lichtkompensationspunkt und Lichtsättigungspunkt

In der Tat "atmen" die Pflanzen im Dunkeln. Eine Fotosynthese kann wegen der geringen Lichtintensität nicht stattfinden, trotzdem benötigt die Pflanze Energie für die vielen in den Zellen ablaufenden Prozesse. Was macht sie also? Sie "verbrennt" die in den Zellen gespeicherten Nährstoffe, vor allem Glucose, um ATP zu gewinnen. Die Verwertung von Glucose geht zwar auch ohne Sauerstoff O2, eine solche Gärung ist aber nicht sehr effektiv. Besser ist die aerobe Dissimilation von Glucose (Glycolyse, Citratzyklus, Atmungskette), bei der dann aber Sauerstoff verbraucht wird.

Wenn man die Lichtintensität etwas erhöht, kann die Pflanze eine schwach ablaufende Fotosynthese betreiben - in der Endbilanz wird aber immer noch mehr Sauerstoff durch Atmung verbraucht als durch die Fotosynthese freigesetzt wird.

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

Lichtkompensationspunkt

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, der damit verbundene O2-Verbrauch fällt aber durch die hohe Fotosyntheserate kaum ins Gewicht.

Lichtsättigungspunkt

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

Photosynthese bei einer Sonnen- und Schattenpflanze im Vergleich

Photosynthese 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 Photosynthese. Hohe Lichtintensitäten bringen Schattenpflanzen bzw. Schattenblättern dagegen keinen Vorteil, der Lichtsättigungspunkt ist bereits bei niedrigen Lichtintensitäten erreicht. Mehr Licht bewirkt keine höhere Photosyntheserate.

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 Photosynthese. Andererseits können Lichtpflanzen bzw. -blätter hohe Lichtintensitäten ausnutzen; der Lichtsättigungspunkt liegt bei reicht großen Lichtintensitäten.

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Bläschenzählmethode