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Copy of Abiotischer Faktor: Licht

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by

Toni Re

on 19 February 2014

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Transcript of Copy of Abiotischer Faktor: Licht

Abiotischer Faktor: Licht
Was ist Licht?

Pflanzen

Fotosynthese
Wirkung auf Pflanzen
Licht beeinflusst:
Wachstumsgeschwindigkeit
Wuchsrichtung
Tag -und Nachtrhythmus (Schlafbewegung werden durch Turgoränderungen ausgelöst,die durch die innere Uhr gesteuert werden)

Licht dient als Energiequelle für die Fotosynthese
Lichtsinn der Tiere
Fähigkeit der Tiere Licht wahrzunehmen
dient der Orientierung in der Umwelt
Wahrnehmung über einfache Sinnesorgane (z.B. Pigmentfleck) bis hin zu ausdifferentzierten Lichtsinnesorganen (Auge)
Lichtsinnesorgane wandeln Licht in elektrisches Impulsmuster um, das vom Gehirn verarbeitet wird
Photoperiodismus
Beeinflussung der Entwicklung durch die Tageslänge

Kurztagspflanzen: blühen bei 9-11 Stunden Tageslänge z.B. Reis
Langtagspflanzen: blühen bei 14-16 Stunden Tageslänge z.B. Gerste
Tagneutrale Pflanzen: blühen unabhängig von der Tageslänge z.B. Butterblümchen
Einführung
1/3 des Sonnenlichts, das auf die Pflanze trifft wird in chemische Energie umgewandelt (Bruttoprimärproduktion)
diese Energie wird in Glucose gebunden, wodurch Sauerstoff freigesetzt wird
Pflanzen sind autotroph, weil sie aus energiearmen Substanzen energiereiche Substanzen herstellen können
ein Teil derEnergie wird für das Wachstum verbraucht, ein anderer wird gespeichert --> Zuwachs an Masse = Nettoprimärproduktion
Fotosynthese im Blatt

Fotosyntheseformel
Sonnenlicht kann mit Hilfe eines Prismas in seine Spektralfarben zerlegt werden
dadurch entsteht ein Spektrum, in dem jede Farbe einem bestimmten Wellenlängenbereich entstpricht
Licht -> Materie => Wellenlängen werden aus dem Spektrum aufgenommen (absorbiert)
die Beleuchtungsstärke des Lichts ist von der Wellenlänge abhängig
Überblick
Was ist Licht?
Wirkung auf Pflanzen:
Aufbau einer Pflanze
Pflanzenarten
Fotosynthese:
lichtabhängige Reaktion
lichtunabhängige Reaktion
C3, C4, CAM -Pflanzen
Abhängigkeit von Außenfaktoren
Fotosynthese und Transpiration

Wirkung auf Tiere:
Lichtsinn
Tag-Nacht-Rhythmus
Fotoperiodik
Vogeluhr
Jahreszeiten
Biolumineszenz

Lichtabhängige Reaktion
Abhängigkeit von Außenfaktoren
Transpiration
Lichtunabhängige Reaktion
Tiere
Tag-Nacht -Rhythmus
Fotoperiodik
Circadiane Rhythmik
Aktivität im 24 Stunden Wechsel z.B. Stubenfliegen schlüpfen immer am Morgen
Endogene Rhythmik
biologische Aktivität wird durch Licht gesteuert
-> innere Uhr


Vogeluhr
Vogelgesag hängt von Tages -und Jahreszeiten, Helligkeitsstufen und Geräuschen ab
Jede Art hat eine bestimmte Helligkeitsstufe, bei der sie zu singen beginnt
Grund: Revierabgrenzung, Lockrufe könnte man nicht voneinander unterscheiden
man kann anhand des spezifischen Gesangs die Uhrzeit schätzen
Jahreszeiten
Änderung des Hormonhaushalts je nach Tageslänge

Sommer: Löst Brutzeit aus

Winter: löst Vogelzug/ Winterschlaf aus
Tagziehende Vögel: orientieren sich am Stand der Sonne
Nachtziehende Vögel: orientieren sich an den Sternen
Biolumineszenz
manche Tiere wandeln chemische Energie in kaltes Licht um
ein spezifischer Leuchtstoff wird mit Hilfe eines Enzyms oxidiert -> Energie in Form von Licht entsteht
in der Tiefsee leuchten Tiere meistens blau -> Wellenlänge dieser Farbe durchdringt Wasser besser
Leuchten dient der Kommunikation, Anlocken von Beute, Abschreckung, Tarnung, Blendung
Aufbau der Pflanze
Licht-/ Schattenblatt
- Kompasspflanzen: Richten ihre Blätter so aus, dass sie nicht unter direkt Sonneneinstrahlung stehen
C3 Pflanzen
Erstes Stabiles Produkt: 3-Phospoglycerat (3 C- Atome)
CO2 wird an Rubisco gebunden und im Calvin-Zyklus verbraucht
offene Spaltöffnung: CO2 wird aufgenommen und O2 wird abgegeben -> Wasserverlust an Sommertagen
geschlossene Spaltöffnung: nicht genug CO2 vorhanden -> Rubisco bindet nun O2
-> das entstehende Produkt zerfällt

CAM - Pflanzen
zeitliche Trennung von CO2-Fixierung und Calvin-Zyklus
Vorgang:
Nachts: Spaltöffnung geöffnet -> CO2 wird aufgenommen
CO2 Fixierung erfolgt wie bei C4 Pflanzen
Das Malat wird in der Vakuole gespeichert
Am Tag: Spaltöffnungen geschlossen
Das Malat wird wieder zu CO2 abgebaut und im Calvin-Zyklus verarbeitet
pH-Wert: diurnaler Säurerhythmus (An-/ Absäuerung)
nachts: Säuregehalt steigt (Malat reichert sich an)
tagsüber: Säuregehalt nimmt wieder ab ( Malat wird abgebaut)
Pflanzenarten
Erstes stabiles Produkt: Oxalacetat (Äpfelsäure)

Besonderheit: selbst bei geschlossener Spaltöffnung kann Fotosynthese erfolgen, da vorher genug CO2 angereichert wurde
räumliche Trennung von CO2-Fixierung und Calvin-Zyklus
Vorgang:
die Chloroplasten in den Mesophyllzellen enthalten PEP-Carboxylase
Dieses bindet CO2 an den Akzeptor PEP -> Oxalacetat entsteht
Oxalacetat wird zu Malat umgewandelt und in die Zelle der Leitbündelscheide transportiert
Das Malat-Enyzm spaltet CO2 am Malat ab und dieses wandert als Pyruvat zurück in die Mesophyllzelle
das CO2 wird im Calvin-Zyklus verarbeitet
C4 Pflanzen
Temperatur
CO2
Lichtintensität
Hauptorgan: Laubblätter mit großer Auffangfläche für Licht
besteht aus mehreren Schichten:
obere und untere Epidermis
dazwischen liegt:
Palisadengewebe
Schwammgewebe
Spaltöffnungen geben Wasserdampf ab, nehmen Kohlenstoffdioxid auf
Leitbündel versorgen die Pfanze mit Wasser und Mineralien
aus Kohlenstoff und Wasser wird mittels
Lichtenergie Zucker und molekularer
Sauerstoff synthetisiert
Primärvorgang: (in Membranen der
Chloroplasten)
-> pigmenthaltige Proteine sammeln Licht
-> sind an Chlorophyl a -haltiges Reaktions-
zentrum gebunden (Fotosystem I)
-> Pigmentmoleküle werden angeregt und
übertragen Engergie auf die Chlorophyl-
Moleküle (Elektronendefizit entsteht)
-> im Fotosystem II wird dieses Defizit durch
durch Wasserspaltung ausgeglichen
=> Endprodukt Wasser

Sekundärvorgang:
durch Reduktion von Kohlenstoffdioxid im sog. Calvinzyklus wird das Endprodukt Zucker hergestellt
(Vorgang läuft ebenfalls in den
Chloroplasten ab)
Calvin-Zyklus
Calvin-Zyklus:
1. Phase: CO2 Fixierung
CO2 wird an C5-Körper gebunden -> C6-Körper ist instabil -> zerfällt in zwei C3-Körper
2. Phase: Reduktion und Glucose Bildung
Durch übertragen von ATP, NADPH + H+ entsteht ein Molekül, dass zur Bildung von Glucose verwendet wird.
Vorgang: im Stroma der Chloroplasten/ außerhalb der Chloroplasten im Cytoplasma
3. Phase: Regeneration des CO2-Akzeptors
C3-Körper werden genutzt, um C5-Körper zu regenerieren. Dabei wird ATP verbraucht
Bilanz: Damit aus CO2 ein Molekül Glucose entstehen kann, muss der Zyklus 6 mal durchlaufen werden.
Wassergehalt im Blattgewebe wird durch
Schließzellen an den Spaltöffnungen
kontrolliert
Durch Licht werden Schließzellen zur
Kohlenstoffdioxid-Aufnahme geöffnet
-> Wasserverlust
Kompromiss zwischen Menge des Wassers
und der Fotosyntheserate
Licht aktiviert und kontrolliert den Lebensrhythmus vieler Tiere
Tagaktiv: Aktivitätsschwerpunkt bei Helligkeit -> kleine Augen
Nachtaktiv -> stehen nach der Abenddämmerung auf -> große Augen
Dämmerungsaktiv: meist nachtaktive Tiere, die in Morgen -und Abenddämmerung aktiv sind
Wechselaktiv: mehrstündige Aktivitätszeiten und Schlafzeiten
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