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H und M- Niveau:
3.1. Vervollständige und ergänze stichpunktartig die wichtigsten Informationen.

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Erstelle ein Herbarium mit 10 heimischen Blütenpflanzen.
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Erstelle ein Herbarium mit 13 heimischen Blütenpflanzen.
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Alle Niveaustufen:                                     Hilfe zur Erstellung des Herbariums

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Alle Niveaustufen:                                     Hilfe zur Erstellung des Herbariums

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Aufgabe:
Beschreibe den Ablauf der Fotosynthese.
Gehe dabei auf die biochemischen Besonderheiten ein.
Was ist die Dunkelreaktion?

Umfang: mind. eine A4 Seite

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Fotosynthese Planet Schule

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Das Wunder der Natur: die Photosynthese

Die Animation führt schrittweise durch die einzelnen Phasen und lässt sich interaktiv bedienen. Aus Licht und Wasser stellen Pflanzen mithilfe ihrer Chloroplasten organisches Material her. Wie das genau funktioniert, kann man hier entdecken - im Innern eines Blattes! Der animierte "Chloro" führt durch den Prozess der Photosynthese:

Animation zur Photosynthese starten

So funktioniert die interaktive Photosynthese-Animation

In der interaktiven Animation lässt sich auf spielerische Weise der Ablauf der Photosynthese miterleben. Schritt für Schritt kann man den Prozess mitverfolgen. Mit der Maus erkundet man die Objekte auf dem Bildschirm. Klickbare Flächen werden dabei in einem Kreis dargestellt.

Screenshot aus Animation

Jede Aktionsfläche startet eine Animation. Der Chloroplast „Chloro" nimmt über den Wasserhahn das Wasser auf und tankt auf den Liegestühlen Sonnenenergie. Anschließend werden in einer Animation die biochemischen Hintergründe der ersten Phase der Fotosynthese - die Lichtreaktion - erläutert. Die Erklärung wird als Sprechertext eingespielt, Untertitel müssen rechts unten im Spielbildschirm eingeschaltet werden.

Screenshot aus Animation

Im nächsten Schritt geht es um den Sauerstoff, der als Abfallprodukt der Photosynthese produziert wird und lebenswichtig für Mensch und Tier ist. Die biochemische Produktion von Traubenzucker kann in der vorletzten Phase der Animation miterlebt werden. Über die Leitbündel können die Zuckermoleküle schließlich aus dem Blatt in andere Teile der Pflanze transportiert werden.

Die einzelnen Phasen der Photosynthese lassen sich auch separat über das Kapitel-Menü am unteren Rand des Spielbildschirms aufrufen.

Die Photosynthese wissenschaftlich erklärt

Der Vorgang des Stärkeaufbaus unter Lichteinfluss wird als Photosynthese bezeichnet, denn die Bildung der Stärke findet nur unter dem Einfluss von Licht statt. Die Photosynthese beinhaltet komplexe biochemische Reaktionen, sie kann aber vereinfacht zusammengefasst werden:

Die Photosynthese ist der wichtigste Stoffwechselprozess in der Natur, sie ist die Grundlage allen Lebens. Bis zum Auftreten der ersten grünen Pflanzen verfügte die Erde über eine sauerstofffreie Atmosphäre. Erst durch die Photosyntheseleistung der Pflanzen wurde die Erdatmosphäre langsam mit Sauerstoff angereichert. Damit wurde die Grundlage für die Atmung von Tieren und Menschen gelegt und somit auch für das Auftreten dieser Lebewesen.

Durch die Photosynthese sind Pflanzen in der Lage, die Energie des Sonnenlichtes in Form von organischen Verbindungen (z. B. Stärke) zu speichern. Diese Energie ist Grundlage aller Lebensvorgänge bei Pflanzen, Tieren und Menschen.

So entstehen pflanzliche Nährstoffe

Als Nährstoffe bezeichnet man die Verbindungen, die zur Energiegewinnung und zum Körperaufbauverwendet werden. Es sind Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße. Die Stärke und der Traubenzucker, die in der Photosynthese hergestellt werden, gehören zu den Kohlenhydraten. Woher stammen aber die anderen Nährstoffe, wie z. B. das Öl aus Sonnenblumenkernen und Oliven, oder das Eiweiß aus dem Vollkornbrot? Grundlage all dieser Stoffe sind die Kohlenhydrate aus der Photosynthese. Ein Teil davon durchläuft komplizierte Stoffwechselprozesse, in denen Fette und Eiweiße gebildet werden.

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Die Photosynthese - Grundlage allen Lebens | Lernspiel

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Die interaktive Animation erklärt, wie Pflanzen aus Licht und Wasser organisches Material herstellen. Die Spielfigur - ein Chloroplast - zeigt schrittweise, was bei der Photosynthese im Blatt passiert.

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Benenne ALLE Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Pflanzen- und Tierzellen.
Fertige eine Tabelle an!

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2.2. mittleres und hohes Niveau:                       Arbeitsblatt Pflanzenzellen-Tierzelle Vergleich

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2.2. mittleres und hohes Niveau:                       Arbeitsblatt Pflanzenzellen-Tierzelle Vergleich

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Lexikon der Biologie : Photosynthese

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Photosynthese w [von *photo- , griech. synthesis = Zusammensetzung], die Synthese energiereicher organischer Verbindungen aus energiearmen anorganischen Molekülen mit Hilfe der in elektrochemisches Potential transformierten Strahlungs- Energie des Sonnenlichts ( Licht, Lichtfaktor; Energieflußdiagramm [Abb.]). Ausgangssubstanzen der Photosynthese sind bei den grünen Pflanzen (s.u.) CO ₂ (Kohlenstoffdioxid; Kohlendioxid) und H ₂O ( Wasser), aus denen unter Abgabe von O ₂ ( Sauerstoff) Glucose bzw. polymere Glucose (= Stärke) aufgebaut wird.

Die entsprechende Summenformel der Photosynthese lautet: 12 H ₂O +6 CO ₂ → C ₆H ₁₂O ₆ +6 O ₂↑ +6 H ₂O; Δ G°' = -2880 kJ/Mol Glucose. Die Stöchiometrie dieser Summenformel ( vgl. Infobox 1 ) bestätigen Messungen des Gaswechsels photosynthetisch aktiver Pflanzen, der in der Regel einen assimilatorischen Quotienten ( Assimilationsquotient; = Mol O ₂ abgegeben/Mol CO ₂ aufgenommen) von 1 aufweist.

Die Photosynthese kann in die beiden Teilprozesse Lichtreaktion und Dunkelreaktion untergliedert werden. Im Rahmen der Lichtreaktion wird H ₂O unter Elektronenabgabe ( Elektron) zu ¹/ ₂O ₂ und 2H⁺ gespalten (Photolyse des Wassers). Während O ₂ nach außen abgegeben wird, werden die Elektronen durch Licht- Absorption in 2 sog. Photosystemen (s.u.) über Elektronentransportketten NADP⁺ ( Nicotinamidadenindinucleotidphosphat) zugeführt, das hierdurch zu NADPH ₂ reduziert wird. Bei diesem Elektronentransport wird gleichzeitig Energie frei und durch Bildung von ATP ( Adenosintriphosphat; Photophosphorylierung) chemisch gebunden ( chemische Energie).

In der Dunkelreaktion wird diese Energie dazu eingesetzt, um aus energiearmen anorganischen Molekülen (z.B. CO ₂; Kohlendioxidassimilation) energiereiche organische Verbindungen zu synthetisieren, wobei gleichzeitig die Reduktionsäquivalente ( Redoxreaktionen) des NADPH ₂ einfließen ( vgl. Abb. 1 ).

Organismen, die über die Photosynthese Lichtenergie in chemisch gebundene Energie umwandeln können, sind alle grünen Pflanzen ( Samenpflanzen und Farnpflanzen, Moose und Algen), die Cyanobakterien und einige Bakteriengruppen ( phototrophe Bakterien). Letztere betreiben allerdings eine sog. anoxygene Photosynthese, da sie andere Substanzen als H ₂O als Elektronendonoren verwenden und daher nicht O ₂ freisetzen. - Die Photosynthese findet bei den grünen Pflanzen in speziellen Organellen, den Chloroplasten (Farbtafel), statt ( vgl. Infobox 2 ), wobei die verschiedenen Prozesse der Lichtreaktion in bzw. an den Thylakoidmembranen, die der Dunkelreaktion dagegen im Stroma ablaufen.

Lichtreaktion:

Die Absorption der Licht- Quanten erfolgt durch verschiedene Photosynthesepigmente ( Antennenpigmente), die - an Proteine gebunden - in den Thylakoidmembranen um ein sog. Reaktionszentrum (s.u.) gruppiert sind und als Lichtsammelkomplex (Light Harvesting Complex, LHC) bezeichnet werden ( vgl. Infobox 3 ). Alle Photosynthesepigmente verfügen über jeweils charakteristische Absorptionsspektren. Hauptpigment der Photosynthese ist, außer bei den Bakterien, die sog. Bakteriochlorophylle besitzen, das Chlorophyll a ( Chlorophylle [Abb.]). Daneben sind Carotinoide, Chlorophyll b oder c und bei Rotalgen und Cyanobakterien Phycobiline ( Phycobiliproteine) vertreten.

Die Absorption eines Lichtquants durch das π-Elektronensystem eines Antennenpigments im LHC bewirkt den Übergang vom Grundzustand in einen angeregten Zustand ( Anregung). Dabei sind die Pigmente im LHC so arrangiert, daß dieser Anregungszustand durch Fluoreszenz auf ein benachbartes zweites Pigment übergehen kann. Die Absorptions- und Emissionseigenschaften sind so abgestimmt, daß das Absorptionsspektrum des aufnehmenden Pigments mit dem Fluoreszenzspektrum des übertragenden Pigments überlappt. Dieser Prozeß erfolgt mehrere Male mit zunehmenden Wellenlängen, bis die Anregungsenergie beim Reaktionszentrum (Lichtfalle) mit dem längstwelligen Absorptionsmaximum (680 nm; P680) ankommt. Dort führt die Anregung des π-Elektronensystems zu einer drastischen Veränderung der Reduktionskraft ( Redoxpotential) des Chlorophyllmoleküls. Das Reaktionszentrum liegt innerhalb der Thylakoidmembran, welche, wie jede Elementar- Membran, nur eingeschränkt durchlässig ist und wie ein Kondensator wirkt, der dann elektrisch aufgeladen wird, wenn elektrische Ladungen über die Membran transportiert werden. Die Elektronenabgabe erfolgt vom angeregten Reaktionszentrum an ein stromaseitig angelagertes Phäophytin, welches das Elektron wieder stromaseitig an ein Chinon A und dieses an ein Chinon B weiterleitet ( Chinone). Chinon B kann frei diffundieren ( Diffusion), wenn es 2 Elektronen erhalten hat. Diese 2 Elektronen werden dann (natürlich mit Protonen neutralisiert als Q B-H ₂) über einige weitere Elektronen-Carrier (Cytb-f, PC; Cytochrome) zum zweiten, benachbarten Reaktionszentrum (P700) geleitet ( vgl. Abb. 2 ). (Dieses Photosystem wurde zuerst entdeckt und wird deswegen PS I genannt, während P680 als PS II bezeichnet wird. Wegen der immensen Komplexität von Photosystem II ( vgl. Abb. 3 ) kamen viele Erkenntnisse aus Studien an äquivalenten Systemen in photosynthetischen Bakterien. Die Arbeiten von J. Deisenhofer, R. Huber und H. Michel, die die Struktur des photosynthetischen Reaktionszentrums ( Proteine II ) im Bakterium Rhodopseudomonas viridis ermittelten, brachten ihnen 1988 den Nobelpreis in Chemie.)

P700 ist nach erfolgter Elektronenaufnahme von PC und Energieübertragung von den Antennenpigmenten im angeregten Zustand so stark reduzierend ( Reduktion), daß in der folgenden Reduktionskette die Elektronen auf NADP⁺ übertragen werden können. Zurückgeblieben ist bei diesem Prozeß ein oxidiertes P680⁺. Dieses Elektronenloch wird von der anderen (Innen-)Seite her durch einen Elektronendonor „Z" aufgefüllt. Dieser Donor erhält sein Elektron wiederum von einem mit 4 Manganatomen ( Mangan) ausgestatteten Komplex, der in einem zyklischen, 4stufigen Prozeß pro Durchlauf aus 2 H ₂O-Molekülen unter O ₂-Abspaltung 4 Elektronen an „Z" abliefert und 4 Protonen in das Medium entläßt.

Die Produktion von Reduktionsäquivalenten erfolgt somit am P700, die Sauerstoffproduktion am P680 und die Produktion von ATP an einer benachbarten ATPase ( Adenosintriphosphatasen), die den durch die entgegengesetzte Wanderung von negativer und positiver Ladung im P680 an der Membran entstandenen Protonengradienten ( protonenmotorische Kraft) als Energiequelle benutzt (Photophosphorylierung). Um 1 Elektron zu transportieren, müssen also 2 Lichtquanten (eines von Photosystem II und eines von Photosystem I) absorbiert werden. Daraus ergibt sich nach der formalen Gleichung 2 H ₂O → O ₂ +4 H⁺ +4 e ⁻ ein Quantenbedarf (Anzahl von Lichtquanten, die zur Bildung eines Moleküls O ₂ nötig ist) von 8.

Neben diesem irreversiblen Elektronentransport auf NADP⁺ existiert die Möglichkeit eines zyklischen Elektronentransports, wenn Ferredoxin nicht NADP⁺ reduziert, sondern sein Elektron zurück in die intermediäre Redoxkette geleitet wird. Dieser zyklische Transport erfolgt, wenn bei CO ₂-Mangel ein NADPH ₂-Stau auftritt, und ermöglicht ebenfalls die Bildung von ATP (zyklische Photophosphorylierung).

Dunkelreaktion:

Die energiereichen Produkte der Lichtreaktion, ATP und NADPH ₂, stehen für endergonische Reaktionen im Stroma der Chloroplasten zur Verfügung, die somit nur mittelbar lichtabhängig sind und deshalb als Dunkelreaktion der Photosynthese bezeichnet werden. CO ₂ wird hierbei an Ribulose-1,5-bisphosphat ( Ribulose-1,5-diphosphat) fixiert, das in 2 Moleküle 3-Phosphoglycerat zerfällt. Diese werden zu Glycerinaldehyd-3-phosphat (Triosephosphat) reduziert. Ein Teil der Triosephosphate wird zur Wiederherstellung von Ribulose-1,5-bisphosphat verwendet (Calvin-Zyklus), der überwiegende Rest dient zum Aufbau des gesamten organischen Materials (nicht nur der Pflanze, auch der Erde). Je nach Entwicklungsstadium der Chloroplasten werden verschiedene Photosyntheseprodukte synthetisiert. Polysaccharide und Aminosäuren können im Chloroplasten selbst synthetisiert werden. Dabei ist Fructose-6-phosphat das Ausgangsmolekül für die Stärke-Synthese, Phosphoenolpyruvat für die der Aminosäuren (die dazu erforderliche Stickstoffassimilation ist ebenfalls Photosyntheseenergie-abhängig). Triosephosphate (nicht Hexosen, wie früher angenommen) sind die Transportmetabolite des Calvin-Zyklus ins Cytoplasma, wo Glucose und Saccharose synthetisiert werden. Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase (Rubisco; Ribulose-1,5-diphosphat-Carboxylase), das Schlüsselenzym der Kohlenstoffixierung, zeigt auch Oxygenase-Aktivität, so daß sich in Anwesenheit von O ₂ aus Ribulose-1,5-bisphosphat neben 3-Phosphoglycerat auch Glykolat ( Glykolsäure) bilden kann, das in den Zyklus der Photorespiration eingeht.

Die Photorespiration bringt eine Einbuße der Energieausbeute der Photosynthese mit sich: Bruttophotosynthese - Photorespiration = Nettophotosynthese. Ihre physiologische Rolle ist ungeklärt. Möglicherweise mußte sie mit steigender O ₂-Konzentration der Atmosphäre „in Kauf genommen werden".

Bedeutung der Photosynthese:

Die Photosynthese ist der grundlegende bioenergetisch-synthetische Prozeß ( Bioenergie, Biomasse), von dem - mit Ausnahme der chemoautotrophen Bakterien ( Chemolithotrophie) - alles Leben auf der Erde abhängt. Nur durch die Photosynthese kann die Strahlungsenergie des Sonnenlichts ( vgl. Abb. 4 ) in chemisch gebundene Energie umgewandelt werden. Die Photosynthese liefert die energiereichen Substrate sowohl für den Stoffwechsel der photoautotrophen Organismen selbst ( Autotrophie) als auch aller heterotrophen Lebewesen ( Heterotrophie; Ernährung [Tab.]) und stellt gleichzeitig O ₂ für die Dissimilation (Farbtafel) dieser Substrate bereit.

Im Lauf der Evolution hat der Photosyntheseapparat folgende Entwicklung erfahren: Als ursprünglicheres System wird das Photosystem I angenommen, mit dessen Hilfe für autotrophes Leben Elektronendonoren mit relativ niedrigem Redoxpotential genutzt werden können. Purpurbakterien waren vermutlich die ersten photosynthetisch aktiven Organismen. Mit der Evolution des Photosystems II wurde später das universell vorhandene H ₂O als Elektronendonor nutzbar und damit die Produktion von molekularem O ₂ möglich, was wiederum die Grundlage zur Entwicklung aerober Organismen ( Aerobier) bildete.

Der Photosyntheseapparat der heutigen Pflanzen ist ihren äußeren und inneren Bedingungen angepaßt und mehrfach vor allem bezüglich Lichtausnutzung und CO ₂-Fixierung optimiert worden. Beispielsweise liegt bei Starklichtpflanzen (oder auch in den Lichtblättern einer Pflanze; Heliophyten) die Photosyntheseintensität bei Lichtsättigung höher als bei Schwachlichtpflanzen (oder Schattenblättern; Schattenpflanzen), während letztere z.B. durch morphologische Anpassung ( Photomorphose) ihren Lichtkompensationspunkt und maximale Photosyntheseleistung schon bei niedrigerer Lichtintensität als die Starklichtpflanzen erreichen.

Für Pflanzen, die an Standorten mit hohem Lichtangebot wachsen, wird die CO ₂-Konzentration der Luft zum limitierenden Faktor der Photosynthese ( vgl. Abb. 5 ). Hier ermöglichen besondere Mechanismen der CO ₂-Fixierung eine Steigerung der Photosyntheseintensität: Im Assimilationsgewebe von sog. C₄-Pflanzen liegen um die Leitbündel Scheidenzellen, die wiederum von Mesophyllzellen ( Blatt) umgeben sind. In den Chloroplasten der Mesophyllzellen wird CO ₂ nicht in Triosephosphat-Moleküle eingebaut (C ₃-Körper), sondern zunächst im Cytoplasma über eine Addition an Phosphoenolpyruvat (PEP) im Oxalacetat fixiert (C ₄-Körper). Das beteiligte Enzym PEP-Carboxylase (Phosphoenolpyruvat-Carboxylase) besitzt im Gegensatz zur Rubisco keine Oxygenase-Aktivität. Zum Transport in die Bündelscheidenzellen wird Oxalacetat in den Chloroplasten der Mesophyllzellen zu z.B. Malat reduziert. Nach dem Import in die Chloroplasten der Bündelscheidenzellen wird Malat zu Pyruvat decarboxyliert ( Decarboxylierung). Dadurch erhöht sich die Konzentration an CO ₂ so stark, daß die Fixierung des Kohlenstoffs durch Rubisco nicht mehr durch O ₂ gestört werden kann (Hatch-Slack-Zyklus = C ₄-Dicarboxylat-Zyklus). Wie effizient dieser Mechanismus ist, zeigen die besonders niedrige CO ₂- Kompensationskonzentration (= CO ₂-Konzentration des Gleichgewichts zwischen Photosynthese und Atmung; Kompensationspunkt) von C ₄-Pflanzen gegenüber C₃-Pflanzen sowie die besonders hohe photosynthetische Stoffproduktion, die z.B. Mais oder Zuckerrohr erreichen. Auch Pflanzen arider Standorte profitieren vom C ₄-Dicarboxylatzyklus, denn die effektivere CO ₂-Fixierung erlaubt ein schnelleres Schließen der Stomata ( Spaltöffnungen) und somit geringeren Wasserverlust, als dies C ₃-Pflanzen möglich ist.

Nicht eine räumliche, sondern eine zeitliche Trennung von CO ₂-Fixierung und -Reduzierung nutzen die sog. CAM-Pflanzen (CAM = Crassulacean acid metabolism) - ebenfalls Pflanzen arider Standorte (viele Sukkulenten), die nachts, wenn bei Stomata-Öffnung kein Wasserverlust droht, CO ₂ an Säuren fixieren, das dann tags bei geschlossenen Stomata in den Calvin-Zyklus eingeschleust wird (diurnaler Säurerhythmus). Pflanzen scheinen sich auch dem durch die Industrialisierung bedingten Anstieg der CO ₂-Konzentration ( Kohlendioxid [Abb.]) in der Atmosphäre anzupassen: mit zunehmender CO ₂-Konzentration bilden Pflanzen weniger Stomata, um Wasser einsparen zu können. Biochemie (Geschichte der), Biophysik, Blattflächenindex, Calvin (M.), Chronobiologie, Cyanobakterien (Abb.), D1-Protein, Enzyme, Erdgeschichte, Evolution der Eucyte, Gluconeogenese, Hill-Reaktion, Ingenhousz (J.), Kamen (M.D.), Kohlenhydratstoffwechsel, Kohlenstoffkreislauf (Farbtafel), Lichtschutzmechanismen, Lichtstreß, OEC, Pflanzenphysiologie, Pflanzenstreß, Photoinhibition, Photooxidation, Priestley (J.), Quantosom, Q-Zyklus, Sachs (J.), Warburg (O.H.); Photosynthese I Photosynthese II , Dissimilation II .

D.W./B.La.

Lit.: Govindjee, R. (ed.): Photosynthesis. Vol. 1, Energy conversion by plants and bacteria. Vol. 2, Development, carbon metabolism and plant productivity. New York 1982. Lawlor, D.W.: Photosynthese. Stoffwechsel, Kontrolle, Physiologie. Stuttgart 1990.

Photosynthese

Abb. 1: Vereinfachte Darstellung der an der Photosynthese beteiligten Reaktionen

Photosynthese

Abb. 2: Elektronentransport und Photophosphorylierung in der aeroben Photosynthese. Die gestrichelten Linien zeigen den möglichen zyklischen Elektronentransport, bei dem nur ATP gebildet wird.
ADP = Adenosin-5'-diphosphat, ATP = Adenosintriphosphat, Cyt b/f = Cytochrome b und f, e ⁻ = Elektron, FAD = Flavinadenindinucleotid, Fd = Ferredoxin, hν = Lichtquant, NADPH = reduzierte Form von Nicotinamidadenindinucleotidphosphat, P680*, P700* = angeregte Chlorophyllmoleküle, PC = Plastocyanin, Phaeo = Phäophytin, Q A, Q B = Plastochinone, Z = primärer Elektronendonor.

Photosynthese

Abb. 3: Vereinfachtes Modell des Photosystems II zur Veranschaulichung des Primärprozesses der Photosynthese.
Gestartet wird die Reaktion durch die Absorption eines Photons vom Reaktionszentrum P680, das im angeregten Zustand stark reduzierend wirkt. Die daraufhin anlaufende Reduktionskette transportiert das von P680 abgegebene Elektron zu frei beweglichen Chinonen, welche die Ladung an P700 weiterleiten. Auf der anderen (Innen-)Seite der Membran werden die Elektronen durch den Wasserspaltungskomplex an das Reaktionszentrum nachgeliefert. Die bei der Oxidation des Wassers entstehenden Protonen verursachen die elektrostatische Aufladung der Membran. Diese Energie wird zur ATP-Synthese verwendet. Das gesamte System ist auf 2 Polypeptiden (relative Molekülmasse jeweils 32.000) lokalisiert und von Molekülen des Lichtsammelkomplexes (LHC) umhüllt.
LHC = Light Harvesting Complex, Z = primärer Elektronendonor, Phaeo = Phäophytin, Q A und Q B = (Plasto-)Chinone.

Photosynthese

Abb. 4: Während der Photosynthese wird nur ein geringer Anteil von etwa 5% der auf die Blattoberfläche auftreffenden Sonnenenergie letztlich chemisch in Form von Kohlenhydraten fixiert. Dies liegt daran, daß der größte Teil des Lichts zu kurz- bzw. langwellig ist, um von den Photosynthesepigmenten absorbiert zu werden. Nur die sog. photosynthetisch aktive Strahlung (Abk. PAR) im Bereich von 400-700 nm kann für die Photosynthese genutzt werden. Weitere Verluste sind Reflexion und Transmission sowie Wärmeabgabe, bei der Anteile der ursprünglich absorbierten Lichtenergie verloren gehen. Anpassungen an unterschiedliche Lichtverhältnisse spiegeln sich in der Blattanatomie wie z.B. bei Licht- und Schattenblättern wider, die neben Chloroplastenbewegungen und Blattbewegungen ( Phototropismus) die Lichtabsorption am Wuchsort maximieren sollen ( Lichtkompensationspunkt). Bei schwachem Licht, d.h. geringem Lichtfluß (Fluenzrate), ist die Photosynthese in der Regel durch Licht limitiert, so daß eine höhere Lichtmenge zu einer stärken Photosynthese führt, bis ein bestimmter Lichtsättigungswert erreicht ist. Die Photosynthese wird bei noch höheren Lichtflüssen als CO ₂-limitiert bezeichnet, weil die Enzyme des Calvin-Zyklus nicht in der Lage sind, mit der absorbierten Lichtenergie mithalten zu können. Sehr starkes Licht kann zudem in Photoinhibition resultieren - was dadurch bedingt ist, daß die aufgenommene Lichtenergie nicht mehr abgeleitet werden kann, so daß das Chlorophyll in den langlebigen Triplettzustand angehoben wird und sich freie Radikale bilden, die das Pigment oder die benachbarten Proteine oxidieren.

Photosynthese

Abb. 5: Abhängigkeit der Photosynthese vom Lichtfluß (Fluenzrate) PAR (photosynthetic available radiation, Wellenlängen zwischen 450 und 700 nm) am Beispiel einer C ₃-Pflanze. Während der Dunkelatmung kommt es zu einer Nettoproduktion von CO ₂, erst beim Erreichen einer bestimmten Beleuchtungsstärke wird CO ₂ in Form von Kohlenhydraten fixiert ( Lichtkompensationspunkt). In Abhängigkeit von der einfallenden Lichtmenge ist die photosynthetische CO ₂-Assimilation lichtlimitiert bzw. CO ₂-limitiert.

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Lexikon der Biologie : Photosynthese Photosynthese w [von *photo- , griech. synthesis = Zusammensetzung], die Synthese energiereicher organischer Verbindungen aus energiearmen anorganischen Molekülen mit Hilfe der in elektrochemisches Potential transformierten Strahlungs- Energie des Sonnenlichts ( Licht, Lichtfaktor; Energieflußdiagramm [Abb.]). Ausgangssubstanzen der Photosynthese sind bei den grünen Pflanzen (s.u.)

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-Deckblatt
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Ausführliche Anleitung, um ein Herbarium anzulegen für Bäume, Sträucher und Blütenpflanzen. Mit Hilfreichen Dokumenten zum kostenlosen ausdrucken.

Einfach ausgedrückt eine Sammlung von getrockneten Pflanzen. In diesem "Pflanzenbuch" sind auch die Namen und weitere Informationen über die Pflanze vermerkt.

Um dein Herbarium anlegen zu können brauchst du zuerst die Pflanzen. Diese musst du suchen und finden, z. B. im Wald, auf der Wiese oder im eigenen Garten.

Sammle Blätter, Blüten, Frucht und Wurzeln der Pflanze. Oft wirst du Blüte und Frucht nicht zusammen finden. Wichtig beim Sammeln ist: Die Pflanzen müssen trocken sein.

Am besten ist die Zeit zwischen Mai und September geeignet. Hier hast du die größte Auswahl.

Eine Schere und Handschuhe sollten in deinem Gepäck genauso vorhanden sein wie ein Bestimmungsbuch, Zeitungspapier (oder Küchenrollenpapier), Notizbuch, Stift und ein Buch zum Pressen an Ort und Stelle. Hilfreich ist auch ein Smartphone oder Fotoapparat.

Aber Achtung: Du darfst nicht jede Pflanze pflücken, es gibt viele geschützte Pflanzen.

Deswegen musst du die Pflanze erst bestimmen bevor du sie pflückst. Eine bereits gepresste Pflanze ist unbestimmbar. Unter der Bundesartenverordnung (extern) findest du eine Liste der Pflanzen, die unter Naturschutz stehen. Auch im FloraWeb (extern) des Bundesamts für Naturschutz ist zu jeder Pflanze hinterlegt, ob sie geschützt ist oder nicht.

Dabei wird unterschieden zwischen besonders geschützten und streng geschützten Pflanzen. Die streng geschützten dürfen gar nicht gesammelt werden, bei den besonders geschützten dürfen nur die Wurzeln, Zwiebeln usw. nicht gesammelt werden.

Verschaffe dir am besten vorab schon einen Überblick welche Pflanzen geschützt sind. Dann hast du es an Ort und Stelle leichter.

Um die Pflanze zu bestimmen hilft dir ein Bestimmungsbuch oder ganz viel Erfahrung. Was heißt dabei bestimmen? Schaue dir die Pflanze genau an. Sie hat besondere Merkmale, an denen du sie erkennen und von anderen Pflanzen unterscheiden kannst.

Ein Bestimmungsbuch ist bebildert und liefert Informationen über die Pflanzen deiner Region. Beispiele dafür sind z.B. der neue Kosmos Baumführer (extern*) für Bäume und Sträucher und was blüht denn da? (extern*) für Blütenpflanzen. Bei der Stiftung Natur und Rheinland kannst du dir kostenlos zwei Poster zu Bäumen und Sträuchern des Waldes herunterladen. Du findest sie unter Poster 1 (extern) und Poster 2 (extern).

Es ist ratsam schon direkt an Ort und Stelle Notizen zur Beschriftung zu machen. Bestimmte Informationen z. B. zum Fundort, kannst du im Nachhinein sonst nicht mehr nachvollziehen. Nimm also immer ein Notizbuch oder Papierbögen mit, die du direkt am Fundort beschriftest. Dabei kannst du dir auch den Wuchs des Baums oder Strauchs und die Blütenfarbe notieren. Besonders gut geeignet sind dafür Notizbücher, die du vollständig aufklappen kannst. Das ist vor allem bei Spiralbindungen der Fall, wie bei diesem Notizbuch (extern*).

Falls du dein Smartphone dabei hast fotografiere die Pflanze in ihrem natürlichen Umfeld. Mache dabei sowohl Bilder von der Gesamtpflanze, als auch von Blüten, Blättern oder Früchten.

Die Pflanze, die du gefunden hast, ist nicht geschützt?

Sehr gut, dann kannst du die Pflanze, das Blatt oder die Blüte jetzt pflücken.

Bildquelle: Loretto Manriquez, https://unsplash.com/photos/ZggiIDyBzFw

Damit die Pflanze nicht welkt oder sich die Blumen nicht gleich wieder schließen, solltest du noch an Ort und Stelle mit dem "Pressen" beginnen. Dafür legst du deine Pflanzen mit dem Kopf nach unten auf das Zeitungspapier oder die Küchenrolle und zwischen ein Buch (oder z. B. einen alten Katalog). So kannst du sie ohne Probleme mit nach Hause nehmen.

Du hast verschiedene Möglichkeiten, deine Pflanze richtig zu pressen. Hier findest du eine Auswahl:

Löschpapier: Lege deine Pflanzenteile zwischen Löschpapier: Das Löschpapier legst du anschließend zwischen Buchseiten. Löschpapier findest du in der Regel in einem deiner Schulhefte oder du besorgst dir ein spezielles Heft, das nur aus Löschpapier besteht: Heft mit Löschpapier (extern*)

Altes Adressbuch oder Katalog: Hast du noch ein altes Adressbuch (Telefonbuch) oder einen Katalog? Dann kannst du in diesen deine Pflanzen ohne Löschpapier oder mit Küchenrollenpapier zwischen die Seiten legen.

Pflanzenpresse: Wenn du eine Pflanzenpresse hast kannst du natürlich auch diese verwenden. Bei Zzzebra findest du eine Anleitung (extern), um eine eigene Blumen- und Pflanzenpresse zu fertigen. Ansonsten kannst du dir auch eine Pflanzenpresse (extern*) besorgen.

Karton- und Zeitungspapier: Lege die Pflanzen auf dünne Pappe, schlage sie komplett mit Zeitungspapier ein.

Egal welche Variante du auswählst, lege die Blüte immer mit dem Kopf nach unten auf das Papier. Beschwere anschließend das Buch, den Katalog oder das Zeitungspapier mit weiteren dicken Büchern oder Steinen.

Deine Pflanzen sollten an einem trockenen Ort zwei bis vier Wochen trocknen. Während deine Pflanzen trocknen kannst du mit der Beschriftung anfangen.

Deine Notizen kannst du zu Hause dazu nutzen, ein Etikett für deine gepresste Pflanze zu erstellen.

Für dein Etikett kannst du folgende Kriterien verwenden:

Name der Pflanze

Botanischer Name der Pflanze (auch lateinischer Name genannt)

Familie (zu welcher Familie gehört die gefundene Pflanze)

Blütenfarbe

Fundort

Standort

Sammeldatum

Sammlername

Besonderheiten

Wuchs (z. B. Strauch, Baum, inkl. Höhe)

Nummer (fortlaufend, zum schnellen Wiederfinden der Pflanze)

Am besten, du verwendest ein Etikett als Vorlage für alle deine Pflanzen. Hier habe ich ein Etikett mit den oben genannten Kriterien erstellt. Dieses kannst du gerne nutzen.

Sind dir andere Kriterien wichtiger? Dann erstelle ein eigenes Etikett, z. B. in dem Programm Word oder Powerpoint. Dieses druckst du dir dann aus und verwendest es für alle deine Pflanzen.

Hinterlege deine Pflanzen mit der zugehörigen Nummer am besten in einer Liste (z. B. erstellt mit dem Programm Excel). So bewahrst du den Überblick darüber, welche Pflanzen du schon gesammelt hast.

Erstelle noch ein Deckblatt auf dem Herbarium und dein Name steht. Schmücken kannst du dein Deckblatt mit einem oder mehreren besonders schönen Exemplaren deiner getrockneten Pflanzen. Unter Herbarium-Deckblatt findest du noch weitere Vorschläge.

Hast du ausgedruckte Fotos von der Pflanze, ihrer Blüte und ihrer Frucht?

Dann klebe sie dazu. So weißt du noch genau, wie die Pflanze in der Natur aussah (denn die Farben der Blüten vergilben nach dem Pressen).

Dafür kannst du entweder eigene Fotos verwenden oder du suchst dir im Internet passende Fotos heraus.

Unter Pflanzenbilder (extern) kannst du kostenlose Bilder von Pflanzen für dein Herbarium heraussuchen. Diese sind alphabetisch sortiert. Da sie unter der Public Domain Lizenz stehen kannst du die Bilder ohne Nennung des Fotografen verwenden.

Auch unter Pflanzenphotos.de (extern) findest du viele Pflanzen alphabetisch sortiert. Diese darfst du für dein privates Herbarium nutzen. Wenn du die Bilder dieser Seite verwendest, schreibe unter das Foto den Namen des Fotografen wie in der Klammer beschrieben (Andreas Kammann - www.pflanzenphotos.de).

Eine weitere Seite mit Pflanzenbildern ist die von l-Seifert (extern).

Natürlich gibt es auch viele weitere Seiten mit Pflanzenfotos. Suche einfach im Internet danach. Aber achte beim Verwenden der Fotos immer auf die Urheberrechte.

Übersicht

Unter Herbarium - Inhaltsverzeichnis Übersicht kannst du nachlesen, wie du ein Inhaltsverzeichnis für dein Herbarium aufbauen kannst.

Blütenpflanzen

Ein spezielles Inhaltsverzeichnis für Blütenpflanzen findest du unter Herbarium Inhaltsverzeichnis Blütenpflanzen.

Die Pflanzenfamilien im bebilderten Überblick findest du unter Pflanzenfamilien - Blütenpflanzen zum Ausdrucken.

Bäume und Sträucher

Ein Inhaltsverzeichnis für Bäume und Sträucher findest du unter Herbarium Inhaltsverzeichnis Bäume und Sträucher.

Zum Aufbewahren deiner gepressten Pflanzen hast du verschiedene Möglichkeiten. Bei allen musst du darauf achten, dass die Pflanzen und Bögen trocken bleiben:

Klebe die Pflanze mit gummierten Klebestreifen auf Zeichenkarton (DINA4). Hier ein Beispiel für solche gummierten Klebestreifen (extern) in einem Shop für Biologiebedarf. Wichtig ist dabei, dass die Teile, die zur Bestimmung der Pflanze notwendig sind, nicht überklebt werden. Der Zeichenkarton wird anschließend in einen DINA3-Bogen Papier gelegt und umgeklappt. Die Bögen legst du übereinander. Diese Methode wird in Universitäten und Forschungseinrichtungen verwendet. Die Pflanze soll noch angefasst und von allen Seiten betrachtet werden können. Diese Methode hat aber auch einen Nachteil: Die Pflanzen auf dem Zeichenkarton sind sehr empfindlich.

Benutze Klarsichtfolien: Klebe die gepresste Pflanze mit deiner Beschriftung auf Zeichenkarton oder Papier (mit Flüssigkleber oder Tesafilm) und lege diese in Klarsichtfolien. Sie nennen sich auch Prospekthüllen (extern*). Die Variante glasklar ist am besten geeignet, da du in diesen den besten Druckblick hast. Die Hüllen kannst du in einem Ordner aufbewahren.

Laminiere die Pflanzen ein: Lege die gepresste Pflanze und deine Beschriftung zwischen Laminierfolie. Ziehe sie anschließend durch das Laminiergerät. Ich persönlich bin mit diesem Laminiergerät (extern*) recht zufrieden, verwende es jedoch nur noch selten.

Überklebe sie mit Klebefolie: Lege die Pflanzen auf Zeichenkarton und überklebe diese mit Klebefolie. Vorteile: Diese Methode ist nicht nur für flach gepresste Pflanzen geeignet. Außerdem kannst du die Klebefolie in Größe der Pflanze zuschneiden. So verbrauchst du nicht so viel wie bei der Laminierfolie.

Hinter Glas in Bilderrahmen legen. Das lohnt sich aber nur für ausgewählte Pflanzen oder für Sammlungen in der Schule oder in Museen.

FAZIT: Ein Herbarium anzulegen ist aufwendig, macht aber viel Spaß und du kannst viel dabei lernen.

Schlagworte: Blattsammlung, Herbarium anlegen, Herbarium Anleitung ausführlichH, ebarium
Quelle: Wissen inklusiv
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Herbarium anlegen - Anleitung ausführlich mit kostenlosen Materialien

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Ausführliche Anleitung, um ein Herbarium anzulegen für Bäume, Sträucher und Blütenpflanzen. Mit Hilfreichen Dokumenten zum kostenlosen ausdrucken. Einfach ausgedrückt eine Sammlung von getrockneten Pflanzen. In diesem "Pflanzenbuch" sind auch die Namen und weitere Informationen über die Pflanze vermerkt. Um dein Herbarium anlegen zu können brauchst du zuerst die Pflanzen.

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Floraweb

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Online-Zugriff auf Datenbanken mit Fotogalerie und Daten zur Verbreitung, Gefährdung, Schutz und Ökologie ...

Pflanzenarten treten in typischer Kombination zu Pflanzengesellschaften zusammen. Sie haben hier die Möglichkeit, Angaben zur Gefährdung, Schutz, Systematik und Namen der heimischen Gefäßpflanzen- und Kryptogamengesellschaften abzurufen.

Hinweise zur Benutzung und zu Beteiligten

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FloraWeb: Daten und Informationen zu Wildpflanzen und zur Vegetation Deutschlands

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Online-Zugriff auf Datenbanken mit Fotogalerie und Daten zur Verbreitung, Gefährdung, Schutz und Ökologie ... Pflanzenarten treten in typischer Kombination zu Pflanzengesellschaften zusammen. Sie haben hier die Möglichkeit, Angaben zur Gefährdung, Schutz, Systematik und Namen der heimischen Gefäßpflanzen- und Kryptogamengesellschaften abzurufen. Hinweise zur Benutzung und zu Beteiligten

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Video

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Es gibt Pflanzen, die können ganz unglaubliche Dinge: Manche können Schwermetalle aus der Erde saugen und komplett verseuchte Gebiete reinigen. Andere produzieren selbst Rohstoffe, die man dann wie Getreide oder Gemüse ernten kann. Dieses Phänomen wird als Phytomining bezeichnet.

Der Film zeigt bespielhafte Superpflanzen und trifft die führenden Wissenschaftler in Neukaledonien, Australien, Frankreich und Deutschland.

Seit der Entdeckung der Superpflanzen liefern sich Wissenschaftler auf der ganzen Welt einen Wettlauf um die spektakulärsten Anwendungsmöglichkeiten. Auf der Pazifik-Insel Neukaledonien werden mit Hilfe dieser Pflanzen verseuchte Böden wieder fruchtbar gemacht. In Albanien ernten Bauern auf ehemals brachliegenden Flächen jetzt Nickel-Pflanzen. Und in einem französischen Labor testen Forscher eine noch aufsehenerregendere Variante: Was wäre, wenn man mit diesen Pflanzen nicht nur giftige Schwermetalle sondern auch teure Edelmetalle aus dem Boden ziehen könnte? Für Platin funktioniert das bereits - und es gibt sogar Pflanzen, die Gold anreichern.

Die Möglichkeiten scheinen unbegrenzt. Und die Forschung hat gerade erst begonnen, denn lange Jahre wurde das Potential der Superpflanzen unterschätzt - zu unglaublich klang die Geschichte von Bäumen, deren Pflanzensaft zu 25 Prozent Nickel besteht, oder von Gewächsen, die hochgiftiges Cadmium aus dem Boden saugen können. Doch jetzt bietet sich die einmalige Chance, einer wissenschaftlichen Revolution beim Entstehen zuzusehen.

Bereits ausgestrahlte Sendungen:

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Online-Signatur Medienzentren:

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Es gibt Pflanzen, die können ganz unglaubliche Dinge: Manche können Schwermetalle aus der Erde saugen und komplett verseuchte Gebiete reinigen. Andere produzieren selbst Rohstoffe, die man dann wie Getreide oder Gemüse ernten kann. Dieses Phänomen wird als Phytomining bezeichnet. Der Film zeigt bespielhafte Superpflanzen und trifft die führenden Wissenschaftler in Neukaledonien, Australien, Frankreich und Deutschland.

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