Wie absorbieren Pflanzen Licht


Pflanzen nehmen Lichtenergie über sogenannte Photopigmente der Blätter auf. Das sind trichterartige Lichtsammelfallen, welche sich in den Chloroplasten der Blattzellen befinden. 

Weißes Licht setzt sich bekanntlich aus verschiedenen Wellenlängen zusammen. Die Adsorptionsfähigkeit der einzelnen Pigmente ist dabei für jede Wellenlänge unterschiedlich. Die bekanntesten sind Chlorophyll A und B, welche grob geschätzt im Verhältnis 3:1 in den Blattzellen vorkommen. Neben den Chlorophyllen gibt es noch weitere Klassen natürlicher Farbstoffe wie Xanthophylle oder Phycobiline, mit denen die Pflanze die Energie der Sonne einfangen kann.

Lichtspektrum

Bild 1: Photosynthese läuft hauptsächlich auf der Blattoberseite in den Chloroplasten ab. Hier ist die Chlorophyll-Konzentration am höchsten.

Chlorophyll A und B absorbieren besonders gut violettes bis blaues (400-470 nm) und oranges bis rotes Licht (600-700 nm) sehr gut. Der Spektralbereich zwischen 500 und 600 nm wird dabei weitgehend reflektiert, wodurch Blätter für das menschliche Auge grün erscheinen.

hortione lichtspektrum

Bild 2: Asdorbionsoptima von Chlorophyll A und B. Das emittierte Lichtspektrum von den hortiONE LEDs würde darüber gelegt.

Chemischen Teilprozessen der Photosynthese

Lichtabhängige Reaktion

Mithilfe der eingefangenen Lichtenergie wird Wasser, welches über die Wurzeln aufgenommen wurde, gespalten. Während der Spaltung werden Elektronen (H) und Sauerstoff (O₂) freigesetzt. Die Elektronen ermöglichen, dass die Lichtenergie in chemische Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert wird. Der Sauerstoff, ist ein Abfallprodukt und wird über die Blätter an in die Umwelt wieder abgegeben. Am Ende wurde also Lichtenergie in Elektronen, ATP und Sauerstoff umgewandelt.

12 H₂O + 3 (ADP+P) → 24 (H) + 6 O₂ + 3 ATP

lichtreaktion

Bild 3: Während der Lichtreaktion wird Sauerstoff freigesetzt, welche über die Blätter ausgeschieden wird. Deshalb sind Luftblasen in der Wasserpfütze auf dem Blatt zu sehen.

Dunkelreaktion

In dieser Reaktion werden die Produkte der Lichtreaktion benötigt, um aus Kohlenstoffdioxid (CO₂) Nahrung beziehungsweise Zucker (Glukose: C6H12O6) herzustellen. Dieser Vorgang heißt Dunkelreaktion und läuft wie folgt ab. Erst wird CO₂ aus der Luft aufgenommen. Danach wird das CO₂ mithilfe der abgespaltenen Elektronen und ATP zu Zucker umgewandelt. Dieser Teil wird auch als Calvin-Zyklus bezeichnet und ist lichtunabhängig. Da dieser Stoffwechselprozess jedoch von Enzymen gesteuert wird, ist er temperaturabhängig.

6 CO₂ + 24 (H) 18 ATP → C6H12O6 + 6 H₂O + 18 (ADP+P)

Der Zucker aus der Photosynthese ist nun die Nahrung der Pflanze und kann mit Stickstoff und anderen Mineralien aus dem Boden zu allen Arten von Molekülen zusammengesetzt werden. Die Weiterverarbeitung dieser Nahrung passiert dann in der Zellatmung.


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