Photosynthese
Die Photosynthese ist der bedeutendste Prozess für das Leben auf der Erde. Durch ihn bilden nicht nur Pflanzen ihre Biomasse, die wiederum höheren Lebewesen als Nahrung dient. Bei der Photosynthese entsteht auch Sauerstoff, der die Lebensgrundlage der Tierwelt einschließlich des Menschen ist. Bei der Photosynthese werden von Pflanzen, Algen und Bakterien unter Verwendung von Sonnenenergie aus Wasser und Kohlendioxid (CO2) organische Substanzen gebildet.
Der erste wichtige Schritt der Photosynthese besteht darin, dass lichtabsorbierende Farbstoffe, z.B. das Chlorophyll der Blätter, Lichtenergie absorbieren. Und zwar werden hauptsächlich die roten und blauen Anteile des Lichts absorbiert, während die grünen reflektiert werden, wodurch die Blätter grün erscheinen. In einem zweiten Schritt wird die elektromagnetische Energie in chemische Energie umgewandelt. Anschließend wird die chemische Energie zur Fixierung von Kohlendioxid verwendet. Aus Kohlendioxid werden dann unter Verwendung von Wasser organische Verbindungen, Kohlenhydrate, und damit Biomasse hergestellt. Ein Teil des aufgenommenen Kohlendioxids wird durch Atmung (Respiration) aber auch wieder an die Atmosphäre abgegeben.
Im Mittel werden durch die Vegetation auf dem Land 120 Gt C (Milliarden t Kohlenstoff) pro Jahr mit Hilfe der Photosynthese assimiliert (aufgenommen). Etwa die Hälfte dieses Kohlenstoffs (ca. 60 Gt C pro Jahr) geht durch die Atmung der Pflanzen (autotrophe Respiration) aber unmittelbar wieder an die Atmosphäre verloren. Wie viel CO2 eine Pflanze in Biomasse umwandelt, hängt von vielen Faktoren ab, die für eine effiziente Photosynthese unerlässlich sind: Die Verfügbarkeit von Wasser, die Verfügbarkeit von Sonnenlicht im richtigen Wellenlängenbereich, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoff- und Schwefelverbindungen und einigen anderen. Für die Photosynthese sind besonders Licht, Nahrung und Kohlendioxid von Bedeutung, die Atmung ist dagegen vorrangig von der Temperatur abhängig.
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