Lichtenergie kann trickreich in chemische Energie umgewandelt werden. Wenn Licht auf Materie trifft, kann es reflektiert, durchgelassen oder absorbiert werden. Farbstoffe absorbieren Licht. Wenn Farbstoffe alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes absorbieren erscheinen sie schwarz. Pflanzen erscheinen grün, weil der in ihnen enthaltene Farbstoff Chlorophyll blaues und rotes Licht absorbiert, grünes aber durchlässt. Chlorophyll hat sich als energieabsorbierender Farbstoff schon früh in der Evolution bewährt. Durch Absorption von Lichtenergie springt das Chlorophyll-Molekül in einen angeregten Zustand, aus dem es aber rasch zum Grundzustand zurückkehrt. Dabei wird die aufgenommene Energie wieder freigesetzt – als Fluoreszenz und Wärme. In Pflanzen ist das Chlorophyll in ein Lichtsammelsystem eingebaut. In diesem wird die vom Chlorophyll absorbierte Lichtenergie nicht wieder abgegeben, sondern in kleinen Schritten über eine komplexe Kette weitergereicht, um in Form chemischer Energie gespeichert zu werden. Die wird gebraucht, um die Synthese von Zuckerverbindungen anzutreiben. Dieser als Photosynthese bezeichnete Prozess führt global gesehen zur Produktion von gewaltigen 160 Milliarden Tonnen Kohlenhydraten pro Jahr auf unserem Planeten. Bei diesem Prozess entsteht übrigens auch Sauerstoff, dem wir das Leben auf unserer Erde verdanken. Etwa die Hälfte der gebildeten Kohlenhydrate verbrauchen die Pflanzen für ihren Stoffwechsel. Das macht sie unabhängig von organischen Nahrungsquellen: sie sind autotroph. Der Überschuss wird in verschiedenen Formen gespeichert (z.B. Stärke, Cellulose, Fette).
Die Absorption von blauviolettem und rotem Licht durch Chlorophyll ist besonders effizient; grünes Licht hat die geringste Wirkung. Modifizierte Chlorophyllmoleküle erweitern das Wirkungsspektrum des Sonnenlichtes. Carotinoide vergrößern das nutzbare Lichtspektrum ebenfalls, weil sie im blaugrünen und violetten Spektralbereich Lichtenergie absorbieren. Die auf grünem Chlorophyll basierende Photosynthese hat sich als höchst effizient erwiesen, so dass es als Grundlage fast allen Lebens auf der Erde dient.
Es gibt aber auch von der Photosynthese unabhängiges Leben. Die ersten Lebewesen auf unserem Planeten gewannen Energie aus anorganischen Stoffen. Solche chemotrophen Organismen gibt es natürlich immer noch. Erst vor einigen Jahren hat man im Bereich von vulkanischen Tiefseeschloten ein von Sonnenlichtenergie unabhängiges Ökosystem entdeckt. Hier gewinnen Bakterien Energie aus für uns giftigem Schwefelwasserstoff.
(H.J. Ferenz)
9 comments on “Schon gewusst? Grün war schon immer IN”
Sehr schön geschrieben. Ein Lob an den Autor.
Yeah. Da wird selbst Wolli nichts dagegen sagen können, das Grün schon immer IN war. 🙂
Aber eine Frage hätte ich noch an den Verfasser, die mir noch niemand beantwortet hat: das Strahlungsmaximum des Sonnenlichtes liegt im grünen Bereich . Warum nutzen Pflanzen das nicht?
Ich weigere mich dieses Grün mit dem von „uns“ erzeugten Grün auch nur zu vergleichen oder in Zusammenhang zu bringen.
Wie meinst du das?
Ich meine das im Bezug auf die Schreibe von Kinderstädchen. Sonst stimme ich fractus zu.
@hei-wu,
Eine Rückfrage an dich:
du bist doch Chemiker, welche alternative photochemische Reaktion könntest du dir bei Pflanzen in diesem Bereich vorstellen? Es geht ja dabei um die Energiespeicherung nach der Anregung.
Die blauen (und blauvioletten) Anteil ist für die Pflanzen insofern interessant, dass dadurch pro Photon eine höheren Energie als bei grünem oder rotem Licht gespeichert werden kann. Die Absorption von UV-Strahlung könnte dagegen aufgrund des hohen Energiegehaltes zu Zellschädigungen durch unerwünschte Reaktionen führen (rate ich jetzt mal)
Die genaue, für eine Anregung erforderliche Energiemenge hängt von der chemischen Konstitution des absorbierenden Moleküls (hier Porphyrinring mit Mg im Zentrum) ab. Die mit Chlorophyll realisierte Lösung scheint ein optimaler Kompromiss zu sein, inklusive kleiner Ergänzungen (Chlorophyll a und b, Carotinoide) . Das System hat deshalb seit Jahrmilliarden Bestand.
@h.ferenz: ich möchte nun nicht grundsätzliche Kritik an der Evolution vornehmen, Gott bewahre 🙂
@fractus: der Lichtsammelkomplex könnte ja auch mit anderen Farbstoffen funktionieren. Anthocyane (die den Rotkoh rotl färben, also grünes Licht absorbieren) nehmen am Photosyntheseprozess Teil. Es gibt braun- und rotalgen, die in der Meerestiefe das Restlicht schlucken . Nur auf dem Land ist alles nur grün.
Versteh ich nicht .
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