Kann mir jemand die Unterschiede des Gaswechsels zwischen Sonnen- und Schattenblättern bei zunehmender Lichtintensität erklären?

Hi,

schaun wir mal. Werfen wir zunächst einen Blick auf ein Diagramm, welches den Gaswechsel bei unterschiedlichen Lichtintensitäten sowie bei Licht- und Schattenblättern darstellt:

Nun können wir die Abbildung hinsichtlich der Unterschiede diskutieren. Die CO2-Aufnahme (oder O2-Abgabe, siehe unten) steigt mit zunehmender Lichtintensität (x-Achse: "PAR" = photosynthetically active radiation). Dabei erreichen Lichtblätter eine wesentlich höhere Lichsättigung, als Schattenblätter ("light saturatuion point").

D.h. während das Lichtblatt seine CO2-Aufnahme noch weiter steigern kann, ist das Schattenblatt zu einem frühen Punkt bereits lichtgesättigt, der Graph schwenkt parallel zur x-Achse ein, die CO2-Aufnahme (bzw. O2-Abgabe) steigt, trotz steigender Lichtintensität, nicht weiter an.

Das Lichtblatt ist offenbar auf hohe Lichtintensitäten ausgelegt, das Schattenblatt nicht, es streikt irgendwann, bei zu hoher angebotener Lichtintensität. Wir müssen immer vergegenwärtigen, dass der Gaswechsel, auch wenn an der y-Achse "O2" steht, nach oben O2-Abgabe, nach unten O2-Aufnahme, ein indirektes Maß für die Photosyntheseleistung ist. Nehmen wir eine analoges Diagramm mit O2-Aufnahme/Abgabe als y-Achse, um die Kurvenverläufe zu vergleichen:

Bildquelle: U. Helmich, Lizenz: CC-BY-NC

Die Kurvenverläufe sind hinsichtlich O2-Abgabe/CO2-Aufnahme gleichartig, weil der Gaswechsel beider Gase ein indirektes Maß für die Photosynthese ist.

Lichtblätter sind also hinsichtlich ihres Photosyntheseapparates für hohe Lichtinensitäten optimiert. Schattenblätter hingegen sind dies nicht, sondern für niedrige Lichtintensitäten. Sind die Unterschiede damit bereits erschöpfend betrachtet?

Schauen wir uns mal den linken Teil des Graphen an, wo Lichtkompensationspunkte steht (untere Graphen blaue Punkte). Hier fällt auf, dass eine hohe erreichbare Lichtsättigung des Blattes, mit höherer einhergehender CO2-Aufnahme (O2-Abgabe), mit einem höheren Lichtkompensationspunkt verbunden ist.

Der Lichtkompensationspunkt des Lichtblattes liegt weiter rechts auf der x-Achse, als der Lichtkompensationspunkt des Schattenblattes. Was heißt das? Trotz höherer Leistungsfähigkeit des Lichtblattes im Starklicht, wird das Lichtblatt im Schwachlicht vom Schattenblatt getoppt und dieser klein erscheinende Unterschied ist lebenswichtig.

Denn es zeigt, dass das Lichtblatt, bei geringen Lichtintensitäten, bei denen das Schattenblatt eine CO2-Aufnahme erzielt (Schnitt des Graphen mit der x-Achse), nicht überleben könnte, da seine CO2-Bilanz da noch negativ wäre.

Lichtkompensationspunkt heißt ja, dass ab da vom Blatt eine positive photosynthetisch kompensierte CO2-Bilanz aufrechterhalten werden kann (die CO2-Aufnahme ist ab da größer, als die durch Atmung verursachte CO2-Abgabe). Das Erreichen einer postiven CO2-Bilanz, also einer Netto-CO2-Aufnahme ist langsfristig überlebenswichtig. Das Lichtblatt könnte im Schatten, unterhalb seines Lichtkompensationspunktes nicht gedeihen bzw. es wäre nutzlos, der Pflanze ein Klotz am Bein, weil es ein reiner Atmungsverbraucher von Energie und CO2-Abgeber wäre. Warum sollte eine Pflanze so ein Blatt betreiben. Die Pflanze hat für diesen Zweck eigens ein Schattenblatt entwickelt, um die geringen Lichtintensitäten, mit positiver CO2-Bilanz (Überschreiten des Lichtkompensationspunktes) ausnutzen zu können, nur diese Blattkonstruktion ist unbrauchbar im Starklicht. Das zeigen diese Kurven. Beides in einem Blatt verwirklicht, lässt sich offenbar nicht realisieren.

Die Atmungsintensität im Dunkeln (CO2-Abgabe/O2-Aufnahme) von Schattenblättern ist zudem geringer, als die von Lichtblättern (vgl. Schnittpunkt der Graphen mit der y-Achse)

Die Photosynthesleistung des Schattenblattes ist bei geringen Lichtintensitäten stets höher, als die des Sonneblattes, bis sich die Kurven kreuzen. LG