Ich kann das Thema 'Fotosynthese' nicht verstehen. (9 Klasse Hochschulreife) Kann mir da jemand helfen?

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7 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Moin,

also gemessen an den Fotos, die du gepostet hast, benötigst du weit mehr als nur die Erklärung der Fotosynthese... Darum fange ich mal mit der ersten Seite deiner Reihung an.

Im Wort "Foptosynthese" stecken zwei Wörter, nämlich "phos" (griechisch für "Licht") und "synthesis" (griechisch für "zusammensetzen"). Es geht also darum, das irgendetwas mit Hilfe von Licht zusammengesetzt (synthetisiert) wird.

Doch bevor wir uns der Fotosynthese zuwenden vorab noch etwas anderes: Praktisch alle Lebewesen atmen (von ein paar anaeroben Lebewesen mal abgesehen). Das Atmen meint einerseits die Aufnahme von Sauerstoff, aber vor allem andererseits die Zellatmung. Bei der Zellatmung geht es darum, mit Hilfe von Sauerstoff einen Energieträger wie Zucker zu "verbrennen". Diese Verbrennung ist eine sogenannte "stille Verbrennung", also eine ohne Flammenbildung. Man kann auch sagen, dass der Energieträger (zum Beispiel der Zucker) oxidiert wird. Oxidationen sind normalerweise exotherme Reaktionen. Das heißt, sie liefern Energie. Und genau darum geht es bei der Zellatmung: das tut eine Zelle, um Energie zu bekommen. Mit Hilfe dieser Energie kann sie dann alle möglichen Stoffwechselprozesse durchführen, um ihr Leben aufrecht zu erhalten. Die Wortgleichung der Zellatmung lautet

Zucker und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Dabei wird Energie freigesetzt.

Die chemische Reaktionsgleichung dazu lautet

C6H12O6 + 6 O2 ---> 6 CO2 + 6 H2O [+ Energie]

Wie gesagt, die Zellatmung betreiben so gut wie alle Lebewesen (also auch die Pflanzen), um Energie zu bekommen, damit sie ihre Lebensfunktionen aufrecht erhalten können.

Aber woher stammen der dafür nötige Zucker und der Sauerstoff? Tja, und hier kommt die Fotosynthese ins Spiel.

Grüne Pflanzen(teile) können nämlich auch den umgekehrten Stoffwechselvorgang betreiben, also den Aufbau von Zucker aus Kohlenstoffdioxid und Wasser. Als Nebenprodukt entsteht außerdem auch noch Sauerstoff.

Dieser Vorgang benötigt aber Energie (er ist endotherm). Es wäre jetzt ziemlich doof, wenn man dafür Körperenergie einsetzen müsste, denn dann müsste die Pflanze die Energie, die sie aus der Atmung gewinnt wieder für die Umkehrung des Vorgangs verwenden. Zum Glück muss die Pflanze dafür aber nicht ihre eigene Energie benutzen, sondern sie kann die Energie von Licht dazu nehmen. Und diese Lichtenergie bekommt sie quasi völlig umsonst von der Sonne.

Doch es reicht nicht, die Sonnenenergie, Kohlenstoffdioxid und Wasser bereit zu stellen. Die Pflanze braucht für die Fotosynthese außerdem noch Chlorophyll. Das Chlorophyll ist das sogenannte "Blattgrün", welches in den Chloroplasten steckt.

Die Wortgleichung zum Vorgang der Fotosynthese lautet

Kohlenstoffdioxid und Wasser reagieren bei Anwesenheit von Chlorophyll und (Sonnen-)Licht zu Zucker und Sauerstoff.

Die Reaktionsgleichung dazu sieht nun wieder so aus:

6 CO2 + 6 H2O ---[Chlorophyll & (Sonnen-)Licht]---> C6H12O6 + 6 O2

Du siehst, die Fotosynthese ist von den reagierenden Stoffen aus gesehen genau die Umkehrung der Zellatmungsreaktion.

Die Energie, die durch das (Sonnen-)Licht zur Verfügung steht, wird von der Pflanze in chemisch gebundene Energie in Form von Zucker (= Energieträger) umgewandelt. Dieser Energieträger kann dann seinerseits durch die Zellatmung in körpereigene Energie umgewandelt werden. Das heißt, eine Pflanze macht aus der sonst nicht gut verwertbaren Sonnenenergie körpereigene Energie.

Und das tolle daran ist, dass die Pflanze viiieeel mehr Zucker und Sauerstoff produziert als sie selbst für ihre eigene Zellatmung verbraucht. Dadurch bleibt für Lebewesen, die keine Fotosynthese betreiben können auch noch Sauerstoff übrig. Weil solche Lebewesen aber auch den nötigen Zucker nicht selbst herstellen können, sind sie darauf angewiesen, andere Lebewesen zu fressen, weil in diesen Lebewesen entsprechende Energieträger vorhanden sind.

So kommt es, dass man Pflanzen nicht nur zu den Produzenten zählt (weil sie den benötigten zucker produzieren), sondern auch zu den sogenannten autotrophen Lebewesen. Autotroph bedeutet dabei so viel wie "aus sich selbst heraus ernährend". Das heißt, grüne Pflanzen können den Nährstoff Zucker aus sich selbst heraus herstellen und so für ihre eigene Ernährung sorgen.
Die Pflanzenfresser sind dann Konsumenten (weil sie Produzenten fressen müssen, um an den benötigten Zucker zu kommen). Und Tierfresser, die dann letztlich Pflanzenfresser fressen (um an deren Zuckerreserven zu gelangen), sind dann ebenfalls Konsumenten (höherer Ordnung). Und weil solche Konsumenten andere Lebewesen fressen müssen, um sich zu ernähren, bezeichnet man sie als heterotrophe Organismen.

Soweit, so gut. Das erklärt schon einmal den Ablauf und die Funktion der Fotosynthese.

Aber nun fragt es sich noch, wie das Wasser und das Kohlenstoffdioxid, die beide für die Fotosynthese ja auch als Ausgangsstoffe gebraucht werden, in die Pflanze gelangen?!

Beginnen wir mit dem Wasser...

Wasser gelangt vor allem über die Wurzeln in eine Pflanze. Die Wurzeln haben zwei Hauptaufgaben: erstens die Verankerung im Boden, damit die Pflanze nicht bei jedem Lüftchen aus dem Boden gerissen werden kann. Die zweite Hauptaufgabe ist dann aber auch, die Aufnahme von Wasser.

Dazu musst du wissen, dass die Wurzeln an ihren Enden über kleine Wurzelhärchen verfügen. Durch die Zellmembranen dieser Härchen gelangt das Wasser aus dem Boden in die Pflanze. Das passiert, weil in den Zellen der Wurzelhärchen Stoffe gelöst sind. Gelöst heißt, das Wassermoleküle um die gelösten Teilchen eine Hülle ausbilden (die sogenannte Hydrathülle). Dadurch sind solche Hydrathüllen-Wassermoleküle nicht mehr so frei beweglich. Wassermoleküle können durch eine Zellmembran mehr oder weniger leicht die Seiten wechseln. Wenn sie aber eine Hydrathülle bilden und ihre freie Beweglichkeit einbüßen, können unter dem Strich mehr Wassermoleküle von außerhalb in eine Zelle eindringen als umgekehrt Wassermoleküle aus einer Zelle in die Umgebung (in den Boden) austreten. Diesen Vorgang nennt man Osmose. So kommt das Wasser also aus dem Boden in die Zellen der Wurzel.

Innerhalb der Wurzel gibt es nun wieder Zellen, in denen noch mehr Stoffe gelöst sind als in den Zellen der Wurzelhärchen. Das führt aus den gleichen Gründen dazu, dass das Wasser immer tiefer in die Wurzel geleitet wird, bis es den sogenannten Zentralzylinder der Wurzel erreicht. Der Zentralzylinder ist im Grunde Bestandteil des Leitungssystems innerhalb einer Pflanze.

Da ständig Wasser von äußeren Schichten in weiter innen liegende geleitet wird, entsteht ein Wasserdruck, der das Wasser durch den Zentralzylinder in die Pflanze drückt. Doch dieser Wurzeldruck reicht höchstens aus, eine Wasserversorgung zu gewährleisten, die bis zu 30 Zentimeter über dem Boden reicht. Das würde bedeuten, dass eine Pflanze, die allein aufgrund des Wurzelwasserdrucks versorgt werden müsste, nicht größer als 30 Zentimeter werden könnte. Darüber kann jeder Strauch oder Baum nur lachen. Es muss also noch andere Wirkprinzipien geben, die die Wasserversorgung ermöglichen.

Ein anderer Effekt besteht darin, dass das Wasser durch sehr schmale Kanälchen geleitet wird. Diese dünnen Kanälchen bezeichnet man auch als Kapillare. Wasser hat nun wiederum eine besondere Eigenschaft: es besteht aus sogenannten Dipolmolekülen. Dipole sind Moleküle, die - wenn man sie sich als kleine Kugeln vorstellt - eine Halbkugel mit einer negativen Teilladung und eine Halbkugel mit einer positiven Teilladung haben. Und nun kommt's: die unterschiedlich teilgeladenen Kugelhälften ziehen sich gegenseitig an. Das heißt, dass auf diese Weise viele Wassermoleküle zusammenhängen und sich gegenseitig mitziehen. Und wenn nun solche Wasserketten in eine Kapillare geraten, dann entsteht in der Kapillare ein Sog, der die Wassersäule nach oben zieht, verstehst du?! Dann drückt das Wasser von unten durch den Wurzeldruck, während die Kapillarwirkung von oben zieht. Damit schafft man noch einmal 20 Zentimeter Höhengewinn. Nun könnten unsere Pflanzen bereits 50 Zentimeter hoch werden. Das ist für einen Baum immer noch lächerlich.

Der letzte Effekt, der nun noch dazu kommt und die eigentlich entscheidende Rolle übernimmt, ist der sogenannte Transpirationssog. Dieser Sog kommt zustande, weil eine Pflanze über ihre Blätter Wasser in Form von Wasserdampf abgibt (sie "schwitzt" oder "transpiriert" Wasser aus).

Der Wasserverlust über die Blätter führt im Grunde zu einem "Vakuum" im Blatt, so dass der Raum, der durch den Wasserverlust frei wird, durch Wasser von unten ausgefüllt wird, das regelrecht angesaugt wird. Der Transpirationssog kann so groß werden, dass Wasser aus den Wurzeln bis in eine Höhe von 100 Metern gegen die Schwerkraft angesaugt werden kann. Und das ist der Grund dafür, dass Mammutbäume 100 Meter groß werden können. Aber auch herkömmlichere Baumgrößen schaffen auf diese Weise locker 20 bis 50 Meter.

Jetzt betrachten wir noch das Blatt genauer, um auch noch den Rest zu verstehen. Ein typisches Laubblatt besteht aus mehreren (Gewebe-)Schichten, die alle eine bestimmte Aufgabe erfüllen. Dabei unterscheidet man

  • die obere Kutikula
  • die obere Epidermis
  • das Palisadengewebe
  • das Schwammgewebe
  • die Blattader (das Leitbündel)
  • die untere Epidermis mit Spaltöffnungen
  • die untere Kutikula

Die Kutikula ist keine Zellschicht, sondern ein Überzug aus Wachs oder wachsähnlichen Stoffen. Sie dient dem Schutz vor unnötig viel Wasserverlust.

Die Epidermis ist typischerweise eine einzellige Schicht aus Zellen, die keine Chloroplasten haben und deshalb lichtdurchlässig sind. Sie dient dem Schutz vor Verletzungen und gibt dem Blatt seine Form.

Das Palisadengewebe verdankt seinen Namen dem Umstand, dass die Zellen hier länglich geformt sind und im Mikroskopbild wie die Stämme eines Palisadenzauns (das ist zum Beispiel ein Zaun wie bei einem Fort) aussehen. Die Zellen des Palisadengewebes sind überaus reich an Chloroplasten. Entsprechend besteht sie Hauptaufgabe des Palisadengewebes in der Durchführung der Fotosynthese.

Das Schwammgewebe besteht aus eher kugeligen Zellen, die einen lockeren Verband bilden. Die mehr oder weniger großen Zwischenräume zwischen den Zellen geben dem Gewebe ein Aussehen, das an einen Schwamm erinnert (daher der Name!). Die Zwischenräume werden als Interzellularräume bezeichnet. Die Zellen sind zwar mit Chloroplasten ausgestattet, aber mit deutlich weniger als die Zellen des Palisadengewebes. Dementsprechend ist die Hauptaufgabe des Schwammgewebes nicht in erster Linie die Fotosynthese, sondern vielmehr die Speicherung und Bereitstellung von wichtigen Gasen. Hierher gelangt einerseits der Wasserdampf, der im Sinne des Transpirationssogs nach außen abgegeben werden kann, genau so wie andererseits das Kohlenstoffdioxid, das von außen ins Blatt aufgenommen wird oder der Sauerstoff, der bei der Fotosynthese anfällt und wiederum das Blatt verlässt. Die Hauptaufgabe des Schwammgewebes ist also der Gaswechsel (und ein bisschen Fotosynthese).

Die Blattader ist eine Konstruktion aus Leitungsbahnen, die man zusammen auch als Leitbündel bezeichnet. Sie bestehen aus zwei Haupttypen, nämlich dem wasserleitenden Xylem und dem stoffleitenden Phloem (Siebröhren). Das musst du dir nicht merken, nur so viel: durch das Leitbündel wird Wasser aus den Wurzel durch den Stängel in die Blätter geführt, um den Transpirationssog und vor allem die Fotosynthese zu ermöglichen. Der bei der Fotosynthese entstehende Nährstoff Zucker wird dann über das Phloem in die Pflanze zu allen Zellen transportiert. Eine weitere wichtige Aufgabe der Blattader ist die Stützfunktion; sie verleiht dem Blatt Stabilität.

In die untere Epidermis sind noch die sogenannten Spaltöffnungen eingelassen. Sie werden von zwei chloroplastenreichen Schließzellen gebildet, die ihr Volumen (über ein- und ausströmendes Wasser) verändern können, wodurch zwischen ihnen ein Spalt geöffnet oder geschlossen werden kann.
Direkt über einer Spaltöffnung befindet sich im Schwammgewebe ein besonders großer Interzellularraum, den man als "Atemhöhle" bezeichnet. Die Spaltöffnungen sind im Grunde Poren auf der Blattunterseite, damit der Gasaustausch stattfinden kann. Hier dringt Kohlenstoffdioxid in das Blatt ein, damit mit seiner Hilfe die Fotosynthese stattfinden kann, oder es verlassen Sauerstoff bzw. Wasserdampf das Blatt.

Boah, ey... es ist ziemlich viel, wenn man versucht, das alles auf einmal zu erläutern. Ich hoffe, ich habe nichts Wichtiges vergessen...

Wenn doch, oder wenn du noch Nachfragen hast, dann poste noch einmal entsprechende Beiträge oder schreib sie in einen Kommentar.

LG von der Waterkant

Wahnsinn... So verständlich erklärt!! Vielen vielen Dank!! 😍 Jetzt verstehe ich alles!

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Was sind denn deine Fragen?

Entscheidend ist wohl die Summenformel: Aus Wasser (h2o) und Kohlendioxid (co2) entsteht in den Blättern unter Einwirkung der Sonnenstrahlung Zucker (c6h12o6), den sie fürs Leben bzw. Wachsen braucht; als Abfallprodukt bleibt Sauerstoff o2 übrig.

Dann ist noch beschrieben, wie das Wasser aus dem Wurzelreich nach oben gelangt, wie das Blatt aufgebaut ist und Gedöns.

Vielen Dank

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Also bei Fotosynthese wird Wasser und Kohlenstoffdioxid(was wir ausatmen) in Sauerstoff(was wir einatmen) und Glucose (Zucker) umgewandelt. Das ist eine Endotherme reaktion, das bedeutet es wird Energie benötigt. Energie kann Mechanisch sein (Eine Bewegung) oder Thermisch (Wärme) und so weiter. Die Pflanze nutzt dazu die Energie der Sonne also das licht, um die Reaktion durch zu führen. Das alles geschieht in den Chloroplasten oder Brlattgrünkörnchen, was die blätter im Endeffekt grün macht.

Die Reaktionsgleichung ist:

H2O+CO2 ---> C6H12O6 + O2

Ausgeglichen Hast du die Formel dann auch im Heft, ich hoffe du verstehst warum man die Formel ausgleicht.

Musst du noch was wissen?

Was ist denn „9. klasse hochschulreife“?

meinst du Gymnasium?

dann solltest du das Wochenende nutzen und viel lesen! Das Thema ist sehr komplex und wichtig für deinen zukünftigen bio unterricht

und das in deinem Buch dazu nicht, oder ‚sehr wenig‘ steht kann ich mir nicht vorstellen.

im Zweifelsfall hilft -wie immer- Google oder wikipedia!

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Photosynthese

Die halbe antwort tut eigentlich nix zur sache, und ich glaube auf Wikipadia kann man auch selbst kommen

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@Zombiebrot

Deine Meinung ;)

die steht dir zu- aber mit ein bisschen nachdenken kommt man ja beim nächsten mal auch von alleine drauf ;)

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@Vampire321

Du meinst mit ein bisschen nachdenken kommt man auch auf meine Meinung, oder wie?

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@Zombiebrot

Nee du, aber mach du dir Welt ruhig wie sie dir gefällt ;)

passt scho‘

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Danke für die schnelle Antwort! In dem Lehrbuch steht wirklich sehr wenig dazu, deswegen nutzten meine Mitschüler ein anderes Buch, wo mehr drin steht. Aber da ich nicht da war, kann ich nur das nutzen, was ich habe.

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