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Fotosynthese und Zellatmung

Tagsüber gibt die Pflanze Sauerstoff ab, nachts nimmt sie ihn auf — wie passt das zusammen?

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Zwei gegenläufige Vorgänge

Pflanzen stellen Traubenzucker her — und bauen ihn wie alle Lebewesen auch wieder ab.

  • Fotosynthese:baut Traubenzucker auf; nur in grünen Pflanzenteilen, nur bei Licht, in den Chloroplasten.
  • Zellatmung:baut Traubenzucker mit Sauerstoff ab; in allen lebenden Zellen, Tag und Nacht, in den Mitochondrien.
  • Gegenläufig:die Produkte der einen sind die Ausgangsstoffe der anderen.
  • Energie:die Fotosynthese speichert Lichtenergie im Traubenzucker; die Zellatmung macht sie für Wachstum und Bewegung nutzbar — ein Teil wird zu Wärme.
Merke

Fotosynthese:

$$\text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser} \xrightarrow{\text{Licht}} \text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff}$$
$$\begin{aligned}&\text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser}\\ &\xrightarrow{\text{Licht}}\ \text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff}\end{aligned}$$

Zellatmung:

$$\text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff} \longrightarrow \text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser}$$
$$\begin{aligned}&\text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff}\\ &\longrightarrow\ \text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser}\end{aligned}$$
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Die Bilanz über Tag und Nacht

Ob eine Pflanze Sauerstoff abgibt oder aufnimmt, hängt davon ab, welcher Vorgang gerade überwiegt.

  • Am Tag:Fotosynthese überwiegt: Die Pflanze nimmt Kohlenstoffdioxid auf und gibt Sauerstoff ab.
  • In der Nacht:nur Zellatmung: Die Pflanze nimmt Sauerstoff auf und gibt Kohlenstoffdioxid ab.
  • Ausgleichspunkt:in der Dämmerung laufen beide Vorgänge gleich schnell — nach außen kein Gasaustausch.
  • Überschuss:über 24 Stunden bildet die Pflanze mehr Traubenzucker, als sie veratmet — sie wächst und speichert Stärke.
  • Kreislauf:Tiere und Menschen atmen den Sauerstoff der Pflanzen und geben Kohlenstoffdioxid für die Fotosynthese zurück.

Ein Gedankenexperiment: Pflanze und Schnecke sitzen unter einer luftdicht verschlossenen Glasglocke. Stelle ein, wer darin lebt und wie es beleuchtet wird, und starte die Uhr mit ▶. Die Kurve zeigt, wie sich der Kohlenstoffdioxid-Gehalt in 48 Stunden entwickelt (ppm = Teilchen pro Million Luftteilchen; frische Luft enthält etwa 400 ppm).

Leben unter der Glasglocke

Unter der Glocke
Beleuchtung

Halte fest: Im Licht verbraucht die Pflanze durch Fotosynthese mehr Kohlenstoffdioxid, als sie und die Schnecke durch Zellatmung abgeben. Im Dunkeln steigt der Kohlenstoffdioxid-Gehalt, weil nur noch die Zellatmung läuft.

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Allgemeine Hinweise

Pflanzen atmen auch

Pflanzen betreiben nicht statt der Atmung Fotosynthese, sondern zusätzlich. Die Zellatmung läuft in jeder lebenden Pflanzenzelle rund um die Uhr.

Die Pfeile umdrehen

Die Wortgleichung der Zellatmung ist die umgedrehte Fotosynthese-Gleichung — ohne Licht und Chlorophyll.

Atmung ist nicht Luftholen

Zellatmung meint den Abbau von Traubenzucker in den Zellen, nicht das Ein- und Ausatmen mit der Lunge.

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