Fotosynthesefaktoren, C4- und CAM-Pflanzen

Abhängigkeit der Fotosynthese von Außenfaktoren

Die Fotosyntheseleistung hängt von mehreren Faktoren gleichzeitig ab. Ist ein Faktor nicht optimal, so wird die Fotosyntheseleistung stark beeinträchtigt. Hierzu formolierte JUSTUS VON LIEBIG das "Gesetz des begrenzten Faktors", welches besagt: Hängt ein Prozess von mehreren Faktoren ab, so kann seine Intensität nur durch denjenigen Faktor gesteigert werden, der jeweils im Minimum ist und daher begrenzt wird. Der begrenzte Faktor wird auch limitierender Faktor genannt.

Faktoren

• Temperatur
• Kohlenstoffdioxid
• Licht

Temperatur: Die Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese wird einem Temperatur-Fotosyntheseleistung-Diagramm als Optimumkurve dargestellt. Der Q10-Wert oder auch die Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel (RGT-Regel) besagen, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt, wenn die Temperatur um 10°C erhöht wird. Jedoch nimmt die Geschwindigkeit wieder ab, wenn die Temperatur höher ist, als das Optimum. Der Q10-Wert der Fotosynthese beträgt 2 bis 3, wobei der Q10-Wert eines Temperaturunabhängigen Prozesses bei 1 liegt.

Kohlenstoffdioxid: Der normale CO2-Gehalt der Luft beträgt 0,038%. Dies ist dann der limitierender Faktor, wenn die optimale Temperatur erreicht wurde und die Lichtintensität hoch ist. Die Fotosyntheseleistung wird erhöht, wenn CO2 beigefügt wird.

Licht: Bei sehr schwachem Licht oder auch im Dunkeln liegt bei den Pflanzen nur eine Atmung vor, bei der O2 aufgenommen und CO2 freigesetzt wird. Mit zunehmender Beleuchtungsstärke setzt die Fotosynthese ein, bei der CO2 aufgenommen und O2 freigesetzt wird. Der Punkt, an dem sich die CO2-Freisetzung und die CO2-Aufnahme ausgleichen, nennt man Licht-Kompensationspunkt. Im Koordinatensystem liegt dieser Punkt dort, wo die Kurve die Abszisse schneidet. Eine Pflanze kann nur überleben, wenn sie einen Kohlenstoff-Nettogewinn, der oberhalb des Lichtkompensationspunktes liegt, durch Fotosynthese erziehlt. Liegt ein linearer Antieg der Kurve vor, ist die Fotosynthese durch Licht gegrenzt. Bei erhöhung der Beleuchtungsstärke stoppt die Fotosyntheserate. Dann limitiert die CO2-Konzentration die Fotosyntheserate. Wann der Lichtkompensationspunkt und die Lichtsättigung erreicht ist, hängt von der Pflanzenart ab, denn man unterscheidet Sonnen- und Schattenpflanzen, aber auch Sonnen- und Schattenblätter ein und derselben Pfalanze.

Kurzanleitung zur Pflege ihrer Pflanze

Damit ihr Pflanze nicht eingeht, sollten Sie einige, aber wichtige, Dinge beachten:
1) Ihre Pflanze benötigt Licht. Stellen sie Ihre Pflanze an einen sonnigen Platz, zum Beispiel ans Fenster.
2) Ihre Pflanze darf weder zu heiß noch zu kalt stehen. Um die optimale Temperatur für Ihre Pflanze zu finden, sollten sie sich vorher zu informieren, da jede Pflanze eine "Lieblingstemperatur" hat.
3) Ihre Pflanze benötigt zum Überleben CO2, das ist das am schwersten zu bewältigende Problem, da sie den Kohlenstoffdioxid-Gehalt in Ihrer Luft nicht kontrolieren können. Jedoch können sie dieses Problem vorbeugen, indem Sie Ihre Pflanze in einen Raumstellen, indem sich regelmäßig Personen befinden.
4)Ihre Pflanze sollte regelmäßig gegossen werden, damit sie nicht austrocknet.
Wenn Sie alle diese Punkte befolgen, wird Ihre Pflanze nicht eingehen.

Fotosynthese-Spezialisten C4- und CAM-Pflanzen (Besondere Fotosyntheseformen)

C4-Pflanzen (Mais, Zuckerrohr)

Der Bau der Blätter und den Leistungen des Fotosyntheseapparats sind an sonnig-heiße, zeitweilig trockene Standorte angepasst. Das zeigt Besonderheiten im Ablauf der Sekundärvorgänge. C4-Pflanzen  binden das CO2 als erstes an Phosphoenolpyruvat (C3-Körper) das in den Mesophyllzelen vorhanden ist. Daraus entsteht Malet, das Saltz der Äpfelsäure mit vie Kohlenstoffatome, ein C4-Körper (daher die Bezeichnung C4-Pflanze, anders bei den C3-Pflanzen, bei denen das CO2-Fixierungsproduckt nur drei C-Atome enthält). In normalen Fotosynthesezellen wird das CO2 wieder freigesetzt und in den CALVIN-Zyklus eingeschleust.

CAM-Pflanzen (Kakteen, Fetthenne)

Der Name CAM stammt von Crassulacea acid metabolism was Crassulaceen-Saurestoffwechsel bedeutet. CAM-Planzen sind an noch heißere Standorte angepasst. Ihre Waaserspeicherung liegt bei 90%. Nachts wird Kohlenstoffdioxid durch die geöffneten Spaltöffnungen aufgenommen und in Form von Malat gebunden. Am Tag sind die Spaltöffnungen geschlossen, so das ein Wasserverlust verringert wird. Das CO2 wird wieder aus Malat freigesetzt und in den CALVIN-Zyklus zum Aufbau von Kohlenhydrate genutzt. Diese Pflanzen wachsen jedoch sehr langsam, da ein großer Teils der tagsüber gebildeten Kohlenhydrate nachts abgebaut werden, wodurch ATP für die CO2-Bindung bereitgestellt wird.