Abhängigkeit der Photosyntheserate von Außenfaktoren – Photosynthesediagramme
Unter der Photosyntheserate versteht man die Geschwindigkeit, mit der die Photosynthese abläuft; sie ist somit ein Maß für die Wirksamkeit der Photosynthese. Die drei wichtigsten Faktoren sind neben Wasser und der Mineralversorgung: Licht, Temperatur und Kohlenstoffdioxid. Messbar wird die Photosyntheserate am einfachsten durch die O2-Abgabe pro Zeiteinheit ("O2-Abgabe, relative Einheiten", siehe Diagramme).
Photosynthese-Diagramme für verschiedene Faktoren
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Die reelle Photosynthese entspricht der O2-Produktion durch die Lichtreaktion. Ein Teil des O2 wird von der Pflanzenzelle direkt für die Zellatmung verwendet. Die messbare, nach außen in Erscheinung tretende O2-Abgabe (=apparente PS) ist daher um den Betrag der Zellatmungsrate vermindert. Deren Kurve beginnt im Negativen, da ohne Licht nur die Atmung, nicht aber die Photosynthese stattfindet. Bei Schwachlicht (Bel.stärke 1 – 2) steigt die PS-Rate proportional an. Bei Starklicht – ab Bel.stärke ca. 8 – steigt die Kurve nicht mehr an (Sättigungseffekt). Es steht dann zu wenig CO2 zur Verfügung, um noch mehr von den Produkten der Lichtreaktion NADPH/H+ und ATP zu verarbeiten, CO2 begrenzt die PS-Rate |
Bei Schwachlicht (dunkelrote Kurve) begrenzt ein Mangel an den lichtabhängigen Produkten ATP und NADPH/H+ die PS-Rate, diese bleibt also auf niedrigem Niveau und die Temperaturabhängigkeit ist wenig ausgeprägt, zumal die Lichtreaktion allgemein nur wenig von der Temperatur beeinflusst wird. Bei Starklicht bestimmt die "Dunkelreaktion" (Reaktionen des Calvin-Zyklus) die PS-Rate, weil bei den Lichtprodukten Sättigung besteht. Die orange Kurve zeigt den typischen Verlauf einer temperaturabhängigen Enzymreaktion, da die Enzyme des Calvinzyklus empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren. |
Pflanzen können durch eine Anhebung der CO2-Konzentration gegenüber der normalen CO2-Menge in der Luft ihre PS-Rate beträchtlich steigern. Das CO2 ist bei normaler Tagesbeleuchtung gegenüber den Produkten der Lichtreaktion keinesfalls im Überschuss; deswegen steigt die Kurve über weite Bereiche weitgehend proportional an. |
Photosynthesefaktoren in klassischen Photosyntheseversuchen
Diese Versuche zeigen vor allem die proportionale Steigerung der Photosyntheserate durch den Licht- und den CO2-Faktor
– Die Lichtabhängigkeit der Sauerstoffbildung
– Die CO2 -Abhängikeit der Photosyntheserate > Videos zu diesen 3 Versuchen
– Die Lichtabhängigkeit der Stärkebildung