Brutto minus Atmung
Ein Blatt betreibt im Licht Fotosynthese und atmet gleichzeitig — messbar ist nur der Unterschied.
- Fotosyntheserate:umgesetzte Stoffmenge pro Zeit, z. B. gebildetes \(\ce{O2}\) oder aufgenommenes \(\ce{CO2}\) in \(\mu\mathrm{mol\,h^{-1}}\).
- Bruttofotosynthese:gesamte Fotosyntheseleistung der Chloroplasten — nicht direkt messbar.
- Zellatmung:läuft in den Mitochondrien Tag und Nacht; sie verbraucht \(\ce{O2}\) und setzt \(\ce{CO2}\) frei.
- Nettofotosynthese:nach außen messbarer Gasaustausch: \(\ce{O2}\)-Abgabe bzw. \(\ce{CO2}\)-Aufnahme.
- Lichtkompensationspunkt:Lichtintensität, bei der Brutto und Atmung gleich groß sind — Nettorate null.
Die Atmung \(R\) verbraucht einen Teil des gebildeten Sauerstoffs gleich wieder.
Ohne Licht ist \(P_{\text{brutto}} = 0\) — die Dunkelmessung liefert die Atmungsrate \(R = 4\ \mu\mathrm{mol\,O_2\,h^{-1}}\).
Gemessen im Licht: \(18\ \mu\mathrm{mol\,O_2\,h^{-1}}\) Abgabe. Die Atmung läuft weiter und wird addiert.
Am Lichtkompensationspunkt gibt das Blatt weder \(\ce{O2}\) ab noch nimmt es welches auf.
Nettofotosyntheserate = Bruttofotosyntheserate − Atmungsrate
Drei Faktoren, ein Minimum
Licht, \(\ce{CO2}\) und Temperatur bestimmen gemeinsam, wie schnell die Fotosynthese läuft.
- Lichtintensität:Lichtkurve: unterhalb des Kompensationspunkts negativ, dann steiler Anstieg, schließlich Lichtsättigung — die Kurve wird waagerecht.
- \(\ce{CO2}\)-Konzentration:Luft enthält nur etwa 0,04 % \(\ce{CO2}\); mehr \(\ce{CO2}\) steigert die Rate bis zu einer Sättigung — \(\ce{CO2}\) begrenzt oft bei starkem Licht.
- Temperatur:Optimumkurve: Die Enzyme des Calvin-Zyklus werden nach der RGT-Regel pro 10 °C etwa 2- bis 3-mal schneller; oberhalb des Optimums denaturieren sie.
- Minimumfaktor:Der Faktor, der am knappsten ist, begrenzt die Rate. Nur seine Erhöhung steigert die Fotosynthese.
- Variablen:unabhängig = gezielt verändert (z. B. Lampenabstand), abhängig = gemessen (\(\ce{O2}\)-Bläschen pro Minute), kontrolliert = konstant gehalten (Temperatur, \(\ce{CO2}\), Pflanze).
- Fehlerquellen:ungleich große Bläschen, Zählfehler, Erwärmung durch die Lampe, gelöstes \(\ce{O2}\), das nicht als Bläschen aufsteigt.
Wähle die unabhängige Variable, stelle ihren Wert ein und starte die Stoppuhr mit ▶. Zähle jedes aufsteigende Bläschen mit „+1 Bläschen“, einem Klick ins Becherglas oder Leertaste auf der Zeichnung (←/→ verstellen die unabhängige Variable). Übernimm jeden Messwert in die Tabelle — die Punkte erscheinen im Diagramm.
Halte fest: Die Bläschen zeigen nur die Nettofotosynthese. Jede Kurve steigt zuerst und wird dann flach — dort begrenzt ein anderer Faktor, der Minimumfaktor.
Allgemeine Hinweise
Keine Bläschen ≠ keine Fotosynthese
Unterhalb des Lichtkompensationspunkts verbraucht die Atmung den gesamten Sauerstoff. Die Pflanze betreibt trotzdem Fotosynthese.
Nur eine Größe verändern
Wer den Lampenabstand ändert, muss die Temperatur konstant halten — sonst wärmt die Lampe das Wasser mit. Abhilfe: LED-Lampe oder Wasserfilter.
Flache Kurve heißt: anderer Faktor
Bei Lichtsättigung ist das Licht nicht „verbraucht“. Die Rate steigt nicht weiter, weil nun \(\ce{CO2}\) oder die Temperatur begrenzt.
