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Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen) 05:59 min

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Transkript Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen)

Hallo! Pflanzen ernähren sich mit Hilfe des Sonnenlichts durch Fotosynthese. Aber wie kann es sein, dass einige Pflanzen in der prallen Sonne besonders gut wachsen, andere aber im Schatten z.B. unter Bäumen?

Das liegt daran, dass sich Pflanzen auf unterschiedliche Standorte spezialisiert haben und dort besonders gut Fotosynthese betreiben können. Entsprechen die Lichtverhältnisse nicht ihren Ansprüchen, so gedeihen sie nur schlecht und sterben früher oder später ab. In diesem Video beschäftigen wir uns mit Pflanzen und ihren Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse. Dabei werde ich auch auf die Fotosyntheseraten dieser Pflanzen eingehen.

Pflanzen haben ganz unterschiedliche Standortansprüche. Ein wichtiger Umweltfaktor ist bei einer Pflanze die Menge an verfügbarem Licht, da dieses die Grundvoraussetzung für die Fotosynthese ist. Man unterscheidet Sonnen- und Schattenpflanzen.

Sonnenpflanzen und Sonnenblätter

Sonnenpflanzen brauchen sonnige Standorte und sterben an schattigen Standorten langsam ab. Sie haben meist dicke, dunkelgrüne und meist kleinere Sonnenblätter. Diese haben ein mehrschichtiges Palisadengewebe. Oft sind die Blätter auch noch mit Haaren oder Wachs überzogen, die vor einer zu hohen Verdunstung schützen.

Beispiele für Sonnenpflanzen sind z.B. die Silberdistel, der Thymian oder auch der Mohn. Auch alle C4-Pflanzen sind übrigens Sonnenpflanzen.

Schattenpflanzen und Schattenblätter

Schattenpflanzen haben einen geringeren Lichtbedarf und wachsen an schattigen Standorten. Zu viel Sonne über einen längeren Zeitraum ist für sie tödlich. Sie haben oft große und dünne Schattenblätter. Diese haben nur ein einschichtiges Palisadengewebe. Mit ihren großen Blättern können Schattenpflanzen die kleinen Lichtmengen an ihrem Standort besonders gut einfangen.

Typische Schattenpflanzen sind der Sauerklee, das Springkraut oder auch Funkien.

Buche

Sonnen- und Schattenblätter können sogar an einer einzigen Pflanze vorkommen. Vielleicht ist dir in einem Buchenwald schon einmal aufgefallen, dass Buchen zwei unterschiedliche Typen von Blättern haben. Am Rand der Krone, also der Sonne zugewandt, haben sie dunkelgrüne, dicke und kleine Sonnenblätter. Im Inneren der Krone, also im schattigen Bereich, haben sie hellgrüne, dünne und große Schattenblätter.

Fotosyntheserate von Sonnenpflanzen

Aber Sonnen- und Schattenpflanzen kannst du nicht nur an ihren Blättern erkennen. Es gibt auch grundlegende Unterschiede bei der Fotosynthese.

Schauen wir uns zunächst die Fotosyntheserate einer Sonnenpflanze an: Bei geringen Lichtintensitäten überwiegt die Atmung und es wird mehr Kohlenstoffdioxid CO2 durch Atmung abgegeben als durch Fotosynthese aufgenommen wird. Mit steigender Lichtintensität steigt auch die Fotosyntheserate und es wird weniger CO2 abgegeben.

Bei einer bestimmten Lichtintensität, dem Licht-Kompensationspunkt, halten sich Fotosynthese und Atmung die Waage; es wird also genauso viel CO2 durch Atmung produziert wie durch Fotosynthese aufgenommen und fixiert wird. Steigt die Lichtintensität weiter, so steigt auch die Fotosyntheserate weiter und es wird immer mehr CO2 aufgenommen. Bei einer bestimmten Lichtintensität steigt die Fotosyntheserate dann nicht weiter an und hat ihr Maximum erreicht. Diese Lichtintensität stellt die Lichtsättigung dar.

Fotosyntheserate von Schattenpflanzen

Bei Schattenpflanzen steigt die Fotosyntheserate ebenfalls mit zunehmender Lichtintensität. Allerdings wird der Licht-Kompensationspunkt schon bei einer geringeren Lichtintensität erreicht. Das heißt, dass Schattenpflanzen geringe Lichtintensitäten, wie sie an schattigen Standorten herrschen, viel besser nutzen können. Bei weiter steigenden Lichtintensitäten steigt die Fotosyntheserate weiter an.

Allerdings ist die Lichtintensität, bei der die maximale Fotosyntheserate erzielt wird, also die Lichtsättigung, viel geringer als bei den Sonnenpflanzen. Auch die maximale Fotosyntheserate ist bei den Schattenpflanzen geringer als bei den Sonnenpflanzen. Hohe Lichtintensitäten werden also von den Sonnenpflanzen viel besser ausgenutzt.

Zusammenfassung

Du weißt jetzt, warum einige Pflanzen wie der Mohn das pralle Sonnenlicht mögen und andere im Schatten wachsen wie z.B. der Sauerklee. Sonnenpflanzen haben oft kleine, dicke Blätter mit einem mehrschichtigen Palisadengewebe. Sie können für ihre Fotosynthese hohe Lichtintensitäten besonders gut ausnutzen.

Schattenpflanzen besitzen oft große, dünne Blätter mit einem einschichtigen Palisadengewebe. Sie können niedrige Lichtintensitäten, wie sie im Schatten herrschen, gut nutzen. Die Gesamtfotosyntheserate der Schattenpflanzen liegt allerdings unter der der Sonnenpflanzen. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

1 Kommentar
  1. Erscheint ein Schattenblatt nicht dunkler als ein Sonnenblatt aufgrund der höheren Anzahl von Antennenpigmenten(Chlorophyll)?

    Von Bs 2012, vor mehr als 3 Jahren

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Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen) kannst du es wiederholen und üben.

  • Bestimme die Schatten- und Sonnenpflanzen.

    Tipps

    Silberdistel

    Thymian

    Sauerklee

    Springkraut

    Funkie

    Lösung

    Mohn, Silberdistel und Thymian gehören zu den Sonnenpflanzen. Diese Arten hast du vielleicht selber schon einmal an sonnigen Wegesrändern gesehen. Dass sie zu den Sonnenpflanzen gehören, erkennst du an ihren etwas dickeren und dunkelgrünen Blätter. Mit ihrem mehrschichtigen Palisadengewebe erreichen sie höhere Fotosyntheseraten als die Blätter der Schattenpflanzen.

    Sauerklee, Springkraut und Funkie hingegen brauchen einen schattigen Standort. Ihnen kann man zum Beispiel im Wald begegnen. Ihr Blätter sind dünner, hellgrün und etwas größer als die der Sonnenpflanzen. Durch ihre Größe können sie mehr des im Wald knappen Lichtes einfangen. Ihr Palisadengewebe ist einschichtig, denn die spärlichen Sonnenstrahlen würden ohnehin nicht in die tieferen Schichten des Blattes eindringen.

  • Bestimme die Eigenschaften der Blattquerschnitte.

    Tipps

    Durch das mehrschichtige Palisadengewebe sind Sonnenblätter dicker und dunkler.

    Lösung

    Sonnenblätter haben ein mehrschichtiges Palisadengewebe. Da sie an sehr sonnigen Standorten stehen, kann das Licht auch in tiefere Zellschichten eindringen, sodass durch ein mehrschichtiges Gewebe das Licht besser genutzt werden kann. Dadurch sind die Sonnenblätter auch dicker und erscheinen uns dunkelgrün. Zudem sind sie kleiner als Schattenblätter.

    Schattenblätter haben nur ein einschichtiges Palisadengewebe, da sie an schattigen Standorten weniger Licht zur Verfügung haben – das wenige Licht würde gar nicht in tiefere Gewebsschichten eindringen können. Deshalb sind die Blätter dünner und erscheinen hellgrün. Zudem sind Schattenblätter größer als Sonnenblätter, um das wenige Licht optimal nutzen zu können.

  • Untersuche die dargestellten Blattmetamorphosen und beschreibe ihre Funktion.

    Tipps

    Die Blattmetamorphosen von Pflanzen sind immer auch Anpassungen an ihre Umwelt, also das Klima, den Standort, Fressfeinde oder die Ernährungsweise.

    Beim dritten Bild handelt es sich um eine rankende bzw. kletternde Pflanze.

    Das vierte Bild zeigt die Blätter einer Pflanze, die in besonders feuchten Gebieten (z. B. tropischer Regenwald) vorkommt.

    Lösung

    Die Zwiebel besteht aus einer gestauchten, unterirdischen Sprossachse. Um diese Sprossachse liegen schalenförmige, dickfleischige Blätter, die der Speicherung von Reservestoffen dienen.

    Die Nadeln eines Nadelbaumes sind ebenfalls Blattmetamorphosen. Die nadelförmigen Blätter haben eine stark verkleinerte Oberfläche, eine dicke Cuticula und in die Epidermis eingesenkte Spaltöffnungen. Diese Anpassungen dienen dem Schutz vor dem Austrocknen. Die immergrünen Nadelbäume leiden im Winter unter Wassermangel, sobald der Boden und damit auch das Wasser friert. Durch die Nadelblätter kann der Baum Wasser sparen.

    Rankende Pflanzen klettern mithilfe veränderter Pflanzenorgane. Bei einigen Pflanzen dienen umgestaltete Blätter als Kletterhilfe und geben der Pflanze so Halt.

    Pflanzen, deren Standort sehr feucht ist (z. B. tropischer Regenwald), haben keine Probleme wegen zu wenig, sondern eher wegen zu viel Wasser. Durch die sehr hohe Luftfeuchtigkeit können diese Pflanzen durch Transpiration kein Wasser an ihre Umgebung abgeben. Folglich fließt auch kein Wasser von den Wurzeln nach und es gelangen auch keine neuen Nährstoffe in die Pflanze. Die Nährstoffe sind jedoch überlebenswichtig. Durch aktive Ausscheidung flüssigen Wassers gelingt es der Pflanze, den Transpirationssog aufrechtzuerhalten. Diesen Vorgang nennt man Guttation.

    Die Blätter der Venusfliegenfalle sind ganz besondere Blattmetamorphosen. Sie helfen der Pflanze beim Beutefang: Lassen sich Insekten auf den Blättern nieder, wird durch das Umknicken von winzigen Härchen eine Bewegung der Blätter ausgelöst. Die Falle schnappt zu und die Insekten sind zwischen den Blättern gefangen.

  • Beschrifte die Abbildung zur Fotosyntheserate bei Sonnen- und Schattenblättern.

    Tipps

    Die Lichtsättigung ist bei Schattenblättern schneller erreicht als bei Sonnenblättern.

    A, B und E sind die Achsenbeschriftungen.

    Lösung

    Auf der x-Achse wird die Lichtintensität dargestellt. Auf der y-Achse siehst du die Fotosyntheserate, also im positiven Bereich die Aufnahme von $CO_2$ und im negativen Bereich die Abgabe von $CO_2$.

    Die blaue Kurve gibt die Fotosyntheserate eines Schattenblattes wieder, die rote Kurve die Fotosyntheserate eines Sonnenblattes, jeweils in Abhängigkeit zur Lichtintensität.

    Der Lichtkompensationspunkt und die Lichtsättigung sind für beide Blattarten unterschiedlich.

  • Definiere den Begriff Fotosynthese.

    Tipps

    Foto leitet sich aus dem Altgriechischen ab und bedeutet Licht.

    Synthese leitet sich ebenfalls aus dem Altgriechischen ab und bedeutet Zusammensetzung, Verknüpfung

    Lösung

    Pflanzen beziehen ihre chemische Energie in Form von Glucose aus der Lichtenergie der Sonne. Dieser Vorgang heißt Fotosynthese und beschreibt einen mehrstufigen, biochemischen Vorgang. Dabei werden $CO_2$ und $H_2O$ zu Glucose aufgebaut bzw. verknüpft. Die ernergiearmen Stoffe $CO_2$ und $H_2O$ werden also mithilfe der Lichtenergie genutzt, um aus ihnen den energiereichen Stoff Glucose herzustellen. Wichtig ist, dass die Glucose nicht direkt aus dem Licht entsteht. Die Glucose besteht aus den Atomen des Wassers und Kohlendioxides.

    Der Stoff Glucose zählt zu den Kohlenhydraten und wird in der Zellatmung von der Pflanze genutzt, um Energie zu gewinnen. Dabei wird die Glucose praktisch langsam verbrannt. Die Energie, die dabei frei wird, wird von der Zelle gespeichert und kann nun für andere Zellreaktionen genutzt werden. Zellatmung und Fotosynthese sind zwei streng getrennte Vorgänge. Die Fotosynthese findet in den Chloroplasten statt und die Zellatmung in den Mitochondrien.

  • Erkläre die Begriffe Fotosyntheserate, Lichtintensität, Lichtsättigung und Lichtkompensationspunkt.

    Tipps
    Lösung

    Die Fotosyntheserate beschreibt das Verhältnis von Zellatmung zu Fotosyntheseleistung. Nur wenn sie regelmäßig positiv ausfällt, kann eine Pflanze dauerhaft überleben.

    Die Lichtintensität beschreibt die Stärke des einfallenden Lichts auf die Pflanze. Sie hat einen direkten Einfluss auf die Fotosyntheserate. Ist das Licht zu stark, werden die Blätter geschädigt und die Fotosyntheserate sinkt.

    Wenn die Fotosyntheserate nicht weiter steigt, sondern konstant bleibt, spricht man von Lichtsättigung. Das heißt, eine steigende Lichtintensität führt nicht mehr zu einer Veränderung der Fotosyntheserate.

    Der Lichtkompensationspunkt gibt an, ab welcher Lichtintensität die Pflanze genauso viel $CO_2$ durch die Zellatmung abgibt, wie sie durch die Fotosynthese wieder aufnimmt. Oberhalb des Lichtkompensationspunktes fällt die Fotosyntheserate also positiv, darunter negativ aus.

    Vergleicht man nun Sonnen- und Schattenblätter miteinander, stellt man fest, dass Schattenblätter eine geringe Lichtintensität effizienter nutzen können als Sonnenblätter. Dafür können Sonnenblätter auch starkes Licht noch effizient nutzen. Ihre Lichtsättigung ist höher als die von Schattenblättern.