Transportprozesse und Photosynthese bei Pflanzen

Transport von Wasser und Mineralsalzen

Transpiration

Die Kraft, die Wasser aus dem Boden bis in die Blätter befördert, ist die Transpiration. Wenn das Wasser verdunstet (evaporiert), entsteht eine Saugkraft, die bewirkt, dass eine größere Menge Wasser in die Wurzeln eintritt, sodass es im Inneren der Stämme nach oben steigt, um den durch die Verdunstung freigewordenen Raum einzunehmen. Dies wird als Transpirationsstrom bezeichnet und beruht auf der Kohäsionskraft zwischen den Wassermolekülen. Der Wasserverlust durch Transpiration wird zudem durch die einzigartigen Schließzellen reguliert, welche die Spaltöffnungen (Stomata) steuern.

Die Bedeutung der Photosynthese

Der Energiestrom durch die Biosphäre (ca. 1 % der enthaltenen Sonnenstrahlung) wird von Pflanzen während der Photosynthese eingefangen. Pflanzen speichern in ihren Zellen Lichtenergie als chemische Energie. Sie akkumulieren diese in den kovalenten Bindungen organischer Moleküle (Kohlenhydrate). Alle lebenden Organismen wandeln gespeicherte Energie aus organischen Molekülen in ihren chemischen Bindungen um und nutzen sie für die Synthese zum Eigenbedarf; dabei geht ein Teil der Energie verloren und wird in Wärme umgewandelt.

Phasen der Photosynthese

Lichtabhängige Phase

Für die Synthese organischer Moleküle sind C, H und O notwendig. Proteine und Nukleinsäuren benötigen zudem N und P. Diese Phase findet in der Thylakoidmembran statt und ist eine Phase der Spaltung (Ruptur). Es werden Stoffe gebildet, die für die nächste Phase oder Dunkelphase benötigt werden.

• a) Photolyse von Wassermolekülen: Licht verursacht die Spaltung des Wassermoleküls in Wasserstoff und Sauerstoff.
• b) Bildung von ATP und NADPH: Dies geschieht als Ergebnis einer langen Reihe chemischer Kettenreaktionen, die in der Thylakoidmembran stattfinden.

Dunkelreaktion (Lichtunabhängige Phase)

Im Stroma der Chloroplasten werden das gebildete NADPH und ATP zur Reduktion von CO2 verwendet, wodurch organische Verbindungen entstehen. Dieser Prozess wird als Calvin-Zyklus bezeichnet.

Zellatmung

Ein Teil der durch Photosynthese produzierten Kohlenhydrate wird in den Zellen für die Zellatmung verwendet, was der Pflanze die benötigte Energie liefert. Ein weiterer Teil wird in Stärke umgewandelt und der Rest in anderen Bereichen der Pflanze gespeichert. Kohlenhydrate werden oxidiert und wieder in CO2 und H2O umgewandelt, die abgegeben werden, während die Energie zur Erfüllung verschiedener Funktionen genutzt wird. Während des Tages finden zwei pflanzliche Prozesse statt: die Photosynthese und die Zellatmung.