2.2 Kohlendioxid
Seit Ende Dezember 2006 biete ich den ersten Foliensatz zum Thema Photosynthese an. Er besteht aus 20 Folien zum Thema "Fotosynthesefaktoren". Nähere Informationen hier!
CO2-Gehalt der Luft und Photosyntheserate
Diese Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Photosyntheserate (in relativen Einheiten von 0 bis 100) von der Lichtintensität und von der Kohlendioxidkonzentration. Man sieht sehr schön, dass die CO2-Konzentration hier die Rolle des limitierenden Faktors spielt. Ab einem Lichtfluss von 10 klx steigt die PS-Rate nicht mehr. Erst wenn man die CO2-Konzentration erhöht, kann man die PS-Rate steigern.
Diese Graphik zeigt das Gleiche noch mal aus einer anderen Sichtweise. Hier ist das Licht der limitierende Faktor. Eine Erhöhung der CO2-Konzentration ist nur bis zu einem Gehalt von ca. 1 ml / l Luft sinnvoll. Eine weitere Steigerung bringt für die PS-Rate nichts mehr. Erst wenn die Lichtintensität erhöht wurde, lohnt es sich, auch den CO2-Gehalt der Luft zu erhöhen.
Hier hat man ein interessantes Experiment gemacht. Man stellt eine Pflanze in einen geschlossenen Behälter, der einen Gasaustausch mit der Außenwelt verhindert. Am Anfang enthält dieser Behält normale Luft. Im Laufe der nächsten Stunden kann man beobachten, dass der Kohlendioxidgehalt der Luft rapide sinkt: von über 300 Mikrolitern pro Liter Luft auf ca. 100 Mikroliter, also auf ein Drittel. Warum sinkt der CO2-Gehalt der Luft nicht noch stärker?
Antwort: Der CO2-Kompensationspunkt wurde erreicht und kann nicht unterschritten werden. Damit wären wir auch schon beim nächsten Abschnitt.
Der CO2-Kompensationspunkt
Erinnern wir uns an den Lichtkompensationspunkt aus dem letzten Kapitel. Wir hatten festgestellt, dass sich am Lichtkompensationspunkt die durch Photosynthese bedingte Sauerstoffproduktion und der durch die Atmung bedingte Sauerstoffverbrauch die Waage halten, so dass im Endeffekt überhaupt keine O2-Produktion zu verzeichnen ist.
Das gleiche gilt auch für das Kohlendioxid. Ist die CO2-Konzentration zu niedrig, so kann die Pflanze keine Photosynthese mehr betreiben, im Gegenteil, die Atmung überwiegt (die Pflanze atmet ständig, auch wenn sie Photosynthese betreibt. Nur merkt man das in diesem Fall nicht. Erst wenn die Photosynthese eingestellt wird, macht sich die Atmung bemerkbar).
Man kann also einen CO2-Kompensationspunkt definieren:
CO2-Kompensationspunkt
Die CO2-Konzentration, bei der gilt:
Sauerstofverbrauch durch Atmung = Sauerstoffproduktion durch Photosynthese
Noch haben wir den obigen Versuch nicht ganz zu Ende besprochen. Die Graphik enthält nämlich noch eine zweite Kurve. Wenn man eine Pflanze in einen Behälter bringt, der CO2-freie oder -arme Luft enthält, so betreibt die Pflanze zunächst nur Atmung und keine Photosynthese. Dadurch steigt aber der CO2-Gehalt der Luft solange an, bis wieder der CO2-Kompensationspunkt erreicht ist. Eine weitere Steigerung des CO2-Gehaltes ist nicht möglich, da die Pflanze das "überschüssige" Kohlendioxid sofort wieder durch Photosynthese verbrauchen würde.
Wir erinnern uns an den Lichtkompensationspunkt aus dem letzten Kapitel
