Fotosynthese – Verwertung der Fotosyntheseprodukte in der Pflanze

Fotosynthese – Verwertung der Fotosyntheseprodukte in der Pflanze Übung

• Beschreibe die Pflanzenteile hinsichtlich ihrer Gewebetypen.

  Tipps

  Die Fotosynthese liefert Energie.

  Lösung

  Pflanzen sind Lebewesen, die genauso wie wir Energie gewinnen müssen, um ihren Stoffwechsel betreiben zu können. Um immer über genügend Energie zu verfügen, speichern sie diese in Form von Reservestoffen ein. Die Energieproduktion findet in den grünen Blättern statt. Diese erzeugen mittels Fotosynthese Glukose, welche in Form von Saccharose an andere Gewebetypen abgegeben wird. Dies ist möglich, da Blätter weniger Energie verbrauchen als sie produzieren. Die Saccharose wird in Speicherorganen wie z.B. einer Kartoffelknolle aufgenommen und gelagert. Man unterteilt die Gewebe daher in Source-Gewebe (Quelle) und Sink-Gewebe (Senke) des Energiestoffwechsels.

• Ordne die Funktionen den Strukturen und Prozessen in der Pflanze zu.

  Tipps

  Organe der Pflanze sind z.B. Blatt, Sprossachse, Blüte und Wurzel.

  Chloroplasten befinden sich oft in großen Mengen in Blattzellen.

  Lösung

  Um ihren Stoffwechsel aufrechterhalten zu können, müssen Pflanzen Energie aufnehmen und speichern. Vor allem nachts, während die Pflanze keine Fotosynthese durchführen kann, benötigt sie Energie aus ihren Speicherorganen wie der Knolle. Dabei wird der Speicherstoff Stärke wieder zu Glukose abgebaut. Glukose wird tagsüber wiederum in den Blättern durch Fotosynthese erzeugt und als Assimilationsstärke kurzfristig gespeichert. Dies geschieht in den Chloroplasten, wichtigen Zellbestandteilen. Es herrscht daher ein gewisses Gleichgewicht zwischen Energieproduktion und Energiespeicherung. Über das Transportsystem der Pflanzen, das Phloem, können sich die einzelnen Pflanzenorgane zu jeder Tageszeit mit den gerade benötigten Stoffen versorgen.

• Leite die richtigen Erkenntnisse aus dem Experiment ab.

  Tipps

  Der Baum hat an Masse hinzugewonnen. Woher stammt diese Masse?

  Lösung

  Pflanzen ernähren sich ebenso wie Menschen und Tiere. In ihren Zellen läuft die innere Atmung ab, wobei Glukose durch Stoffwechselprozesse zum Energieträger ATP abgebaut wird. Jedoch können Pflanzen ihre Glukose selbst produzieren.

  Jean Baptiste van Helmont zeigte mit seinem Experiment, dass Pflanzen ihre Nahrung nicht aus der Erde erzeugen. Die Erde hatte nach 5 Jahren kaum am Masse verloren und konnte das starke Wachstum der Pflanze deshalb nicht verursacht haben. Da die Pflanze sich nicht bewegen konnte, blieb der einzige Schluss, dass sie sich aus der Luft ernähren müsse. Und tatsächlich weiß man heute, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufnehmen und in Glukose umwandeln. Da das Wachstum der Pflanze aber überall stattfand, muss die Nahrung, die aus der Luft gewonnen wird, auch zu den unterirdischen Wurzeln transportiert werden. Die Pflanze verfügt also über ein Versorgungssystem.

• Bestimme, ob es sich um Source- oder Sink-Gewebe handelt.

  Tipps

  Überlege dir zunächst die Definition von Source- und Sink-Gewebe und deren Bedeutung.

  Bedenke, dass Source- und Sink-Gewebe auch wechseln können.

  Lösung

  Um Gewebe oder Organe in Source-Gewebe und Sink-Gewebe zu unterteilen, ist zunächst die Definition dieser Gewebe wichtig.

  Source-Gewebe ist jenes Gewebe, welche Energie liefert. Es gibt mehr Energie an andere Gewebe ab, als es selbst verbraucht. Daher wird es auch als Quelle der Energie bezeichnet. Sink-Gewebe hingegen nimmt mehr Energie auf, als es produziert.

  Je nachdem, ob ein Organ nun Energie aufnimmt oder abgibt, kann es nun Source- oder Sink-Gewebe sein. Dabei ist dieser Zustand nicht dauerhaft festgelegt. Knollen nehmen zunächst viel Energie auf, geben diese im Frühling an junge Keime aber wieder ab. Junge Blätter nehmen zunächst mehr Energie auf, als sie verbrauchen, versorgen im Sommer aber dagegen die gesamte Pflanze. Es findet also stets ein Wechsel der Source- und Sink-Gewebe statt.

• Bestimme, welche Aussagen zur Atmung der Pflanzen nicht zutreffen.

  Tipps

  Pflanzen betreiben Fotosynthese und Atmung gleichzeitig.

  Die Zellatmung der Pflanzen dient der Energiegewinnung aus Glukose. Sie findet in den Mitochondrien statt und ist unabhängig von der Fotosynthese.

  Glukose wird nach der Fotosynthese zu Stärke verknüpft und häufig in den Wurzeln gelagert.

  Lösung

  Wie die meisten Lebewesen betreiben auch Pflanzen Atmung. Dieser Prozess dient der Energiegewinnung, indem aus Glukose ATP erzeugt wird. Anders als andere Lebewesen erzeugen Pflanzen ihre Glukose jedoch selbst mithilfe der Fotosynthese. Die erzeugte Glukose kann sofort in alle Pflanzenzellen transportiert werden, welche daraus Energie gewinnen. Natürlich muss dabei jede Zelle zu jeder Tageszeit versorgt werden. Nachts können Pflanzen jedoch keine Fotosynthese betreiben. Sie greifen daher auf eingelagerte Reserven von Glukose zurück. Die Pflanzen müssen also tagsüber so viel Glukose produzieren, um ihren Stoffwechsel zu versorgen und Reserven für die Nacht anzulegen.

• Leite ab, welcher Organismus dem Source- und welcher dem Sink-Gewebe entspricht.

  Tipps

  Das Source- und Sink-Gewebe bezieht sich auf den Verbrauch und die Speicherung von energiereichen Stoffen, nicht auf Mineralstoffe.

  Lösung

  Da einige Pflanzen keine Speicherorgane bilden können oder selbst keine Fotosynthese betreiben, müssen sie sich andere Energiequellen suchen. Sie bilden Gemeinschaften mit anderen Organismen und beuten diese aus (Parasitismus) oder ermöglichen ihrem Partner auch einen Vorteil (Symbiose). Je nachdem, ob die Pflanze in der Wechselwirkung der Lieferant oder der Abnehmer der Energiequelle ist, entspricht sie dem Source- oder Sink-Gewebe. Sommewurz, Teufelszwirn, Cyanobakterien und Mykorrhiza-Pilze erhalten Energieträger und speichern es selbst, sie entsprechen dem Sink-Gewebe. Die Tomate, die Birke, der Farn und der Lein dienen ihrem Partner als Energiequelle, sie entsprechen dem Source-Gewebe.