Wie funktioniert die Photosynthese?

Inhaltsverzeichnis

• Warum ist die Photosynthese so wichtig?
• Was ist Photosynthese?
• Wie funktioniert die Photosynthese genau?
• Welche Rolle spielt Wasser für die Photosynthese eines Baumes?
• Warum ist Photosynthese für uns Menschen so wichtig?

Was macht ein Baum genau und welche Rolle spielt die Photosynthese?

Spannende Fragen, deren Antworten faszinierend sind. Der eine oder andere kennt die Antwort vielleicht noch aus der Schule. Für alle anderen frischen wir das Wissen noch einmal auf.
Einer der wichtigsten Prozesse im Leben eines Baumes ist die Photosynthese. Mithilfe von Lichtenergie wandeln Bäume Wasser und Kohlenstoffdioxid in energiereiche Kohlenhydrate um. Dabei entsteht Sauerstoff.

Die Photosynthese ist pure Magie.

Natürlich steckt dahinter keine wirkliche Magie, sondern Biochemie. Trotzdem ist es faszinierend, was dabei passiert: Ein Baum nimmt Wasser aus dem Boden und Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und nutzt die Energie des Sonnenlichts, um daraus energiereiche Stoffe aufzubauen.
Dabei entsteht auch der Sauerstoff, den wir Menschen und viele andere Lebewesen zum Leben benötigen.
Doch bevor wir genauer anschauen, wie die Photosynthese bei einem Baum funktioniert, reisen wir kurz zurück in die Geschichte unserer Erde.

Warum ist die Photosynthese so wichtig?

Vor Milliarden von Jahren sah die Erde völlig anders aus als heute. Auch die Zusammensetzung der Atmosphäre unterschied sich stark von der heutigen.
Eine entscheidende Veränderung begann mit Organismen wie Cyanobakterien, die Photosynthese betrieben und dabei Sauerstoff freisetzten. Über sehr lange Zeiträume reicherte sich Sauerstoff in der Atmosphäre an und schuf damit eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung zahlreicher Lebensformen.
Heute beträgt der Sauerstoffgehalt unserer Luft rund 21 Prozent.
Die Photosynthese spielt jedoch nicht nur für den Sauerstoffkreislauf eine wichtige Rolle. Pflanzen nehmen dabei auch Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre auf und bauen den darin enthaltenen Kohlenstoff in organische Verbindungen ein.

Was ist Photosynthese?

Das Wort Photosynthese stammt aus dem Griechischen. Phōs bedeutet Licht, sýnthesis bedeutet Zusammensetzung.
Damit beschreibt der Begriff bereits ziemlich gut, worum es geht: Pflanzen nutzen Lichtenergie, um aus einfachen Ausgangsstoffen energiereiche organische Verbindungen aufzubauen.

Für die Photosynthese benötigen Bäume und andere Pflanzen vor allem drei Dinge:
1. Wasser
2. Kohlenstoffdioxid
3. Licht

Das Wasser nimmt ein Baum über seine Wurzeln aus dem Boden auf. Über seine Leitungsbahnen gelangt es durch Stamm und Äste bis in die Blätter.
Das Kohlenstoffdioxid stammt dagegen aus der Luft und gelangt über winzige Spaltöffnungen in die Blätter.
Und das Licht? Das liefert die Sonne.

Was machen die Pflanzen damit?

Jetzt wird es spannend: Mithilfe der Energie des Sonnenlichts können Pflanzen aus Wasser und Kohlenstoffdioxid energiereiche Kohlenhydrate aufbauen. Vereinfacht wird dabei meist die Bildung von Glucose, also Traubenzucker, dargestellt. Und dieser Traubenzucker ist für den Baum enorm wichtig.

Die bei der Photosynthese aufgebauten Kohlenhydrate dienen dem Baum als Energiequelle und als Ausgangsstoff für weitere Verbindungen. So kann der aufgenommene Kohlenstoff beispielsweise in Blätter, Wurzeln, Äste und Holz eingebaut werden.

Ein großer Teil der Masse eines Baumes entsteht damit letztlich aus Kohlenstoff, den der Baum ursprünglich als Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufgenommen hat.

Bei der Photosynthese entsteht außerdem Sauerstoff, den die Pflanze an ihre Umgebung abgibt.
Bäume produzieren also Sauerstoff – sie benötigen ihn allerdings auch selbst. Denn neben der Photosynthese betreiben Pflanzen Zellatmung und verbrauchen dabei ebenfalls Sauerstoff.

Wie funktioniert die Photosynthese genau?

Für diejenigen unter uns, die in der Schule etwas weiter vorne saßen, gibt es noch die ausführlichere Version.
Die vereinfachte Formel der Photosynthese lautet:
6 CO₂ + 6 H₂O + Lichtenergie → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

In Worten: Kohlenstoffdioxid + Wasser + Lichtenergie → Glucose (Traubenzucker) + Sauerstoff
Oder etwas genauer: Sechs Moleküle Kohlenstoffdioxid und sechs Moleküle Wasser werden vereinfacht dargestellt zu einem Molekül Glucose und sechs Molekülen Sauerstoff. Die dafür benötigte Energie stammt aus dem Sonnenlicht.

Die Photosynthese findet hauptsächlich in den grünen Blättern statt. Dort befinden sich in den Pflanzenzellen die sogenannten Chloroplasten. Sie enthalten Chlorophyll – den grünen Pflanzenfarbstoff, der Lichtenergie aufnehmen kann.

Interessant ist auch, woher der bei der Photosynthese freigesetzte Sauerstoff stammt. Lange Zeit war das nicht eindeutig geklärt. Experimente mit markiertem Sauerstoff konnten schließlich zeigen, dass der freigesetzte Sauerstoff aus dem aufgenommenen Wasser stammt.
Das Wassermolekül wird im Verlauf der lichtabhängigen Reaktionen gespalten. Die dafür notwendige Energie liefert das Sonnenlicht.

Aus den Kohlenhydraten, die durch die Photosynthese aufgebaut werden, können im Stoffwechsel wiederum zahlreiche andere organische Stoffe entstehen.

Welche Rolle spielt Wasser für die Photosynthese eines Baumes?

Damit kommen wir zurück zu einer wichtigen Frage: Warum ist Wasser für einen Baum eigentlich so wichtig?
Wasser ist zunächst einmal direkt an der Photosynthese beteiligt. Der Baum nimmt es über seine Wurzeln auf und transportiert es durch seine Leitungsbahnen bis in die Blätter.
Wasser spielt aber noch eine weitere wichtige Rolle.

Damit Kohlenstoffdioxid aus der Luft in ein Blatt gelangen kann, öffnet der Baum winzige Spaltöffnungen (die Stomata). Über diese Öffnungen verliert er gleichzeitig Wasser an die Umgebung.
Bei Trockenheit entsteht deshalb ein Problem: Um seinen Wasserverlust zu reduzieren, kann der Baum seine Spaltöffnungen schließen. Dadurch gelangt allerdings auch weniger Kohlenstoffdioxid in die Blätter - und die Photosynthese wird eingeschränkt. Eine ausreichende Wasserversorgung ist deshalb gerade in längeren Trockenperioden von großer Bedeutung für Bäume. Ansosten gerät ein Baum in Trockenstress.

Warum ist Photosynthese für uns Menschen so wichtig?

Die Photosynthese gehört zu den wichtigsten biologischen Prozessen auf unserer Erde.
Pflanzen und andere photosynthetisch aktive Organismen nehmen Kohlenstoffdioxid auf, bauen daraus organische Verbindungen auf und setzen Sauerstoff frei. Damit bildet die Photosynthese eine wesentliche Grundlage für Nahrungsketten und spielt eine zentrale Rolle im Kohlenstoff- und Sauerstoffkreislauf.
Wir merken uns also: Bei der Photosynthese nutzen Bäume Wasser, Kohlenstoffdioxid und die Energie des Sonnenlichts, um energiereiche Kohlenhydrate aufzubauen. Dabei entsteht Sauerstoff.

Und wenn man sich vor Augen führt, dass ein Baum aus Wasser aus dem Boden, Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Sonnenenergie einen großen Teil seiner eigenen Substanz aufbauen kann, darf man die Photosynthese vielleicht doch ein kleines bisschen als Magie bezeichnen.