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Fotosynthese – nötige Umweltvoraussetzungen 07:07 min

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Transkript Fotosynthese – nötige Umweltvoraussetzungen

Hallo alle zusammen. Heute mal wieder ein Thema aus der Biologie. Bevor man sich mit dem biologischen Prozess der Fotosynthese befasst, müssen bestimmte Bedingungen vorhanden sein, damit die Fotosynthese überhaupt funktioniert. Diese erkläre ich euch im heutigen Video in kleinen Überblicken. Alle grünen Pflanzen auf der Welt fangen die Energie des Sonnenlichts ein und bauen mit ihrer Hilfe aus Wasser und Kohlenstoffdioxid körpereigene Stoffe auf. Die Fotosynthese ist ein wichtiger biologischer Prozess auf unserem Planeten. Durch sie gelingt es den Pflanzen und manchen Bakterien, Strahlungsenergie des Sonnenlichts, in chemisch gebundene Energie zu überführen. Zum Beispiel in ATP, Adenosintriphosphat. Außerdem wird durch sie der gesamte Sauerstoff der Erdatmosphäre gebildet und sie erhält den ständigen Nachschub. So ist die Fotosynthese Voraussetzung für alle Atmungsvorgänge der Organismen. Nun ein paar allgemeine Informationen. Zur Fotosynthese fähige Lebewesen nennt man fototroph. Außerdem wird die Fotosynthese auch als autotropher Prozess bezeichnet, denn er findet unabhängig von anderen Organismen statt. Das Gegenteil davon wird heterotroph genannt und umfasst Tiere, Pilze und Bakterien, die ihre Energie mithilfe anderer Organismen gewinnen. Es gibt nun bestimmte Bedingungen, die vorhanden sein müssen, damit Fotosynthese stattfinden kann. Die Grundvoraussetzung ist das Vorhandensein von Chloroplasten. Diese haben in ihrer Membran, der sogenannten Thylakoidmembran, Chlorophyllmoleküle verankert, welche Licht absorbieren können. Neben dem Vorhandensein von Chloroplasten sind außerdem die Umweltfaktoren, Temperatur, Kohlenstoffdioxidgehalt, Beleuchtungsstärke und Wellenlänge des Lichts sehr wichtig für die Fotosynthese. Der Einfluss der verschiedenen Faktoren ist nur schwer einzeln zu erfassen. Wenn ein Faktor nur minimal angeboten wird, kann man die anderen nicht verwerten. Dieser Faktor wird zum sogenannten limitierten Faktor. Die Intensität der Fotosynthese lässt sich am einfachsten an dem pro Zeiteinheit gemessenen Kohlenstoffdioxidverbrauch oder gebildeten Sauerstoff messen. Die UmweltfaktorenAls physikalischer Effekt wirkt die Temperatur weitgehend unabhängig vom Licht. Dies kann man feststellen, denn bei geringem Lichtangebot wirkt sich eine Änderung der Temperatur kaum auf die Fotosyntheseleistung aus. Das kann man darauf zurückführen, dass zu wenig Licht vorhanden ist. Wenn allerdings genug Licht vorhanden ist, kann man die Wirkung der Temperatur auf die Fotosyntheseabläufe messen. Ist sie zu niedrig, verlangsamt sich der gesamte Prozess. Unter idealer Temperatur erreichen die Pflanzen die höchste Fotosyntheseintensität. Wenn es aber zu heiß wird, werden Enzyme geschädigt und die Fotosynthese wird beeinträchtigt. Der Kohlenstoffdioxidgehalt ist meistens der limitierte Faktor, denn das veränderte Angebot von CO2 wirkt sich nur bei Starklicht aus. Bei Pflanzen, die ausschließlich unter Wasser wachsen und Fotosynthese betreiben, bleibt der Kohlenstoffdioxidgehalt meist konstant, denn bei der Fotosynthese wird O2, also Sauerstoff, freigesetzt und CO2 verbraucht. Bei der Atmung wiederum wird Sauerstoff verbraucht und CO2 freigesetzt. Licht, genauer gesagt Sonnenstrahlung, ist wohl der wichtigste Faktor für die Fotosynthese. Das Licht, welches wir wahrnehmen, ist nur ein geringer Teil des gesamten elektromagnetischen Spektrums der Strahlung. Es existieren außerdem Röntgenstrahlen, ultraviolette Strahlen, infrarot, Mikrowellen und Fernseh- bzw. Radiostrahlen. Die Farben sind für die Fotosynthese ebenfalls von Bedeutung, denn es läuft ausschließlich in grünen Pflanzen ab. Wir nehmen die Farben folgendermaßen wahr. Im Bereich zwischen 400-500 nm sehen wir blau. Zwischen 500-550 nm grün. Gelb sehen wir zwischen 550 und 600 nm und über 600nm sehen wir rot. Die Lichtintensität oder Beleuchtungsstärke beeinflusst die Fotosyntheseleistung sehr stark. Durch verschiedene Experimente ist deutlich geworden, dass verschiedene Pflanzenarten unterschiedlich auf eine Änderung der Beleuchtungsstärke reagieren. Pflanzen, die beispielsweise an lichtarmen Standorten wachsen, erreichen ihre maximale Fotosyntheseleistung bereits bei einem Zehntel des vollen Sonnenlichts. Also bei nur 5-10 Kilolux. An sonnigen Orten hingegen, benötigen Pflanzen mehr Licht um ihre Fotosynthesehöchstleistung zu erreichen. Die benötigte Belichtungsstärke ist dementsprechend standortabhängig. Genauso wichtig wie die Beleuchtungsstärke, ist auch die Wellenlänge des Lichts. Wie ich bereits erklärt habe, sehen wir Licht nur, indem diese auf farbpigmenthaltige Objekte fällt. Der Spektrumsbereich, der nicht absorbiert wird, ist für uns als Farbe sichtbar. Bei den Pflanzen wird ebenfalls nicht das ganze Spektrum absorbiert. Dies erkennt man an ihrer grünen Farbe. Chlorophyll absorbiert am stärksten Licht im Blau- und Rotbereich. Im Grün- und Gelbbereich dagegen nur sehr schwach. Man erkennt das, indem man den gebildeten Sauerstoff in Abhängigkeit von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts bestimmt. Also zusammenfassend kann man sagen, dass es mehrere Faktoren gibt, die gegeben sein müssen, damit Fotosynthese überhaupt betrieben werden kann. Die Grundvoraussetzung ist das Vorhandensein von Chloroplasten, denn in ihnen findet die Fotosynthese statt. Als weitere Bedingungen zählen die Umweltfaktoren: Temperatur, Kohlenstoffdioxidgehalt, Beleuchtungsstärke und Wellenlänge des Lichts. Dies waren die Bedingungen für die Fotosynthese in einem kleinen Überblick. Im nächsten Video erkläre ich euch den Ablauf der Fotosynthese. Also viel Spaß und bis zum nächsten Biologievideo. Tschüss.

12 Kommentare
  1. Vielen dank für das Video wurde genau das erklärt was ich für meine Arbeit nächste Woche brauche :D

    Von Familiesebastian, vor fast 4 Jahren
  2. Was regt ihr euch immer so auf das ein paar Fehler sind bei denen sie sich nur verhaspelt hat, seid doch froh das es dieses Video überhaupt gibt....

    Aber zum Video: Sehr hilfreich, morgen eine HÜ über dsa thema :(:

    Von Deleted User 132570, vor mehr als 5 Jahren
  3. Hallo Olivia,
    du hast vollkommen Recht. Hier muss es korrekt "limitierender Faktor" heißen.

    Von Jan Ruppe, vor mehr als 5 Jahren
  4. Müsste es bei 2:30 nicht heißen "limitierender Faktor" (anstatt "limitierter Faktor") !?

    Von Luitpold, vor mehr als 5 Jahren
  5. Ist ein sehr gutes Video und war für mich echt hilfreich mit den ganzen infos! DANKE!!!

    Von Sonnenschein2001, vor mehr als 5 Jahren
  1. AbhänGigkeit, nicht Abhänigkeit:D. Sonst sehr sehr hilfreich!

    Von Ole N., vor mehr als 5 Jahren
  2. thanks

    Von Simow, vor fast 6 Jahren
  3. Sehr geholfen

    Von Fszn, vor fast 6 Jahren
  4. schönes Video hat mir gefallen =)

    Von Domenikkirsten, vor fast 6 Jahren
  5. ich hab das Thema schon 5 kl.

    Von Lulu Hamburg1, vor fast 6 Jahren
  6. schön und lehrreich mit guter aussprache-kann mich meinem vorgänger voll anschliessen

    Von Heifo, vor mehr als 8 Jahren
  7. Cooles Intro und sehr schönes Video =)

    Von Steph Richter, vor fast 9 Jahren
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Fotosynthese – nötige Umweltvoraussetzungen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Fotosynthese – nötige Umweltvoraussetzungen kannst du es wiederholen und üben.

  • Bestimme die Voraussetzungen für die Fotosynthese.

    Tipps

    Die Fotosynthese ist von abiotischen Faktoren abhängig.

    Lösung

    Es sind einige Voraussetzungen notwendig, damit die Fotosynthese ablaufen kann. Als Grundvoraussetzung gilt das Vorhandensein der Chloroplasten. In ihnen läuft die Fotosynthese ab. Du findest die Chloroplasten in allen grünen Teilen der Pflanzen. In ihrer Thylakoidmembran sind Chlorophyllmoleküle enthalten, die das Licht absorbieren. Auch abiotische Umweltfaktoren sind notwendig. Dazu zählen die Temperatur, der Kohlenstoffdioxidgehalt, die Beleuchtungsstärke sowie die Wellenlänge des Lichtes.

  • Definiere die Ernährungsformen.

    Tipps

    „Autotroph" bedeutet „ernährt sich selbst“.

    Autotrophe Organismen nutzen zum Beispiel Kohlenstoffdioxid.

    Lösung

    Lebewesen, die zur Fotosynthese fähig sind, bezeichnet man als phototroph. Sie nutzen Licht als Energiequelle.

    Die Fotosynthese ist ein autotropher Prozess. Sie findet unabhängig von anderen Organismen statt. Autotrophe Organismen stellen selbst aus anorganischen Kohlenstoffverbindungen organische Verbindungen her, sie müssen daher keine anderen Lebewesen als Nahrung aufnehmen.

    Heterotrophe Organismen benötigen energiereiche organische Stoffe zum Überleben und können diese nicht selbst herstellen. Tiere, Menschen, Pilze und einige Bakterien sind heterotroph.

  • Bewerte folgende Aussagen zum Anbau im Gewächshaus.

    Tipps

    Chlorophyll absorbiert am stärksten aus dem blauen und roten Lichtbereich.

    Lösung

    In einem Gewächshaus werden Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen angebaut. Da man einige Kenntnisse über die Fotosyntheseleistung besitzt, kann man die Faktoren so anpassen, dass die Pflanzen optimal wachsen und einen guten Ertrag bringen.

    Neben einer bedarfsgrechten Bewässerung und Düngung der Pflanzen gehört auch der Kohlenstoffdioxidgehalt der Luft zu den wichtigen Faktoren. Durch eine Begasung kann man diesen erhöhen, sodass er deutlich über dem Gehalt der Außenluft liegt. Ein hoher Kohlenstoffdioxidgehalt (in der Regel findet eine Erhöhung auf 0,07% statt) erhöht die Fotosyntheseleistung. Zu hoch sollte der Gehalt allerdings auch nicht steigen. Dies schädigt sonst die Pflanzen. So verhält es sich auch mit der Temperatur. Hierbei kann man die sogenannte RGT (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) anwenden. Diese besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10°Grad verdoppelt. Auch hier gilt: Zu hohe Temperaturen schädigen die Pflanze (ca. ab 33 °C). Das Chlorophyll absorbiert am stärksten aus dem blauen und roten Lichtbereich. Daher sollte man für einen hohen Anteil dieser Spektralbereiche im Licht sorgen.

  • Bestimme die Reaktionsgleichung der Fotosynthese.

    Tipps

    Zur Erinnerung die Summenformeln im Überblick: Kohlenstoffdioxid $CO_2$, Wasser $H_2O$, Glucose $C_6H_12O_6$, Sauerstoff $O_2$.

    Lösung

    Kohlenstoffdioxid ist der Ausgangsstoff der Fotosynthese. Das benötigte Wasser nehmen die Pflanzen über die Wurzeln auf. Unter Einwirkung des Sonnenlichts findet die Fotosynthese statt. Aus dem Kohlenstoffdioxid und Wasser enstehen Glucose und Sauerstoff. Die Glucose wird von der Pflanze für die Synthese von Fetten und Eiweißstoffen benötigt. Der entstandene Sauerstoff gelangt in die Atmosphäre.

  • Ermittle, welche Eigenschaften zu der Schattenpflanze gehören.

    Tipps

    Überlege, in welchem Stockwerk des Waldes du Farne und Moose findest.

    Lichtkompensationspunkt bedeutet, die $CO_2$-Abgabe bei der Atmung wird durch die $CO_2$-Aufnahme der Fotosynthese ausgeglichen.

    Lösung

    Wir können Pflanzen in Sonnen- und Schattenpflanzen unterteilen.

    Die Schattenpflanzen findest du zum Beispiel am Boden eines Waldes, dort wo wenig Licht hinkommt. Dementsprechend besitzen diese Pflanzen auch meistens große Blätter, um das einfallende Licht besser ausnutzen zu können. Sie betreiben auch im Gegensatz zu Sonnenpflanzen bereits bei Schwachlicht Fotosynthese. Sie erreichen schnell ihre maximale Leistung der Fotosynthese.

    Die Blätter der Sonnenpflanzen besitzen einen Verdunstungsschutz (die Cuticula). Sie nutzen hohe Lichtintensität gut aus und betreiben fast gar keine Fotosynthese bei Schwachlicht.

  • Ermittle den Aufbau der Chloroplasten.

    Tipps

    Einen Thylakoidstapel nennt man auch Granum.

    Lösung

    Der Chloroplast besteht aus einer Doppelmembran. Die innere Membran ist vielfach eingestülpt zu sogenannten Thylakoiden. Liegen solche Thylakoide übereinander, nennt man sie auch Thylakoidstapel oder Granum. In diesen Thylakoidmembranen befinden sich die Chlorophyllmoleküle. Dieses Membransystem liegt im Stroma (Matrix). Ebenfalls im Stroma liegen noch Ribosomen, Lipidtröpfchen, die DNA sowie das Stärkekorn.