Photosynthese - Erklärung für Kinder

Photosynthese - Wozu ist sie gut?

Jedes Tier muss bekanntlich fressen, um zu überleben. Über die Nahrung versorgt sich der Körper mit lebensnotwendiger Energie, ohne die zum Beispiel Muskeln nicht bewegt werden könnten. Und Pflanzen? Woraus beziehen sie ihre Energie?

Kaum zu glauben, aber Pflanzen müssen nichts fressen, sondern stellen sich ihre eigene Nahrung selbst her. Dieser Vorgang wird Photosynthese genannt und ist ein echtes Wunder der Natur. Wissenswert: Das Wort Photosynthese setzt sich aus den griechischen Worten „photos“ (=Licht) und „synthesis“ (= Zusammensetzung) zusammen. Aber was passiert dabei genau und wie erklären Sie Ihrem Kind diesen zugegebenermaßen komplizierten Vorgang gut verständlich?

Voraussetzungen für die Photosynthese

1. Energie im Samen. Der Samen einer Pflanze besitzt für die Keimung und das erste Wachstum ausreichend Energie. Aber die ist begrenzt.

   

2. Energie fürs Wachstum. Damit ein Keimling wachsen und später einmal Blüten bilden kann, muss er seine Energievorräte auffüllen. Während der Photosynthese stellt der Keimling darum Traubenzucker (Glucose) her. Wenn die Pflanze die Glucose anschließend verbrennt, entsteht Energie.

   

3. Ausgangsstoffe: Kohlendioxid, Wasser. Ausgangsstoffe der Photosynthese sind Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O). Daraus entsteht die Glucose und sozusagen als Nebenprodukt auch noch Sauerstoff .

   

4. Wurzeln zur Wasseraufnahme. Wasser nehmen Pflanzen aus dem Boden über ihre Wurzeln auf. Die eigentliche Photosynthese findet aber an einem anderen Ort statt: in den Blättern.

 

Das Blatt - Kraftwerk der Pflanzen

1. Rohstofftransport ins Blatt. In den Blättern findet zwar die Photosynthese statt, aber dafür müssen die „Rohstoffe“ erst einmal dorthin gelangen. Wie das geht? Schauen Sie sich ein Blatt unter dem Mikroskop an.

   

2. Feinbau der Blätter. Es ist aus vielen Zellen aufgebaut. Eine Wachsschicht, Cuticula genannt, schützt das Blatt. Auf der Blattunterseite befinden sich sogenannte Spaltöffnungen. Die mit bloßem Auge sichtbaren Blattadern enthalten Leitbündel.

   

3. Leitbündel - die Leitungsbahnen. Das Leitbündel ist ein „Rohr“, das von der Wurzel über die Sprossachse ins Blatt führt. Hier wird einerseits das Wasser zum Blatt transportiert, andererseits wird der hergestellte Traubenzucker dadurch in der ganzen Pflanze verteilt. Über die Spaltöffnungen nimmt das Gewächs Kohlendioxid aus der Luft auf und gibt Sauerstoff ab.

   

4. Blattzelle als Zentrum. In den Blattzellen findet dann das eigentliche Wunder statt.

   

 

Zellen, Chloroplasten, Chlorophyll - der Ort der Photosynthese

1. Pflanzenzellen haben Organelle. Jede Pflanzenzelle besitzt eine schützende Zellwand, eine Vakuole zur Speicherung von Stoffen, und einen Zellkern, der die DNA beinhaltet und quasi das „Hirn“ der Zelle bildet.

   

2. Die Endosymbiontentheorie. Für die Photosynthese ausschlaggebend ist jedoch ein anderes Zellorganell: der Chloroplast. Wie Pflanzen zu ihren Chloroplasten kamen, ist spektakulär: Forscher nehmen an, dass eine Vor-Pflanzenzelle einmal eine andere Zelle in sich aufgenommen haben muss. Die aufgenommene Zelle wandelte sich zum Chloropasten um, deshalb haben diese Organelle eine eigene DNA. Forscher bezeichnen diese Vermutung als Endosymbiontentheorie.

   

3. Bau der Chloroplasten. Der Chloroplast besteht zum Großteil aus zwei Membranen, wobei die innere in verschiedene Stapel (Thylakoide) gefächert ist. Das vergrößert die Oberfläche und steigert die Photosyntheseleistung. Die Chloroplasten enthalten außerdem Farbstoffe. Diese Chlorophylle sind der Grund, weshalb Blätter grün sind.

   

4. Photosynthese im Chloroplasten. Die Photosynthese findet im Inneren des Chloroplasten statt. Biologen teilen diese in zwei Schritte ein, die jedoch eng miteinander verknüpft sind.

 

Lichtreaktion - Herstellung von Energie

1. Die Lichtreaktion. Während der Lichtreaktion geschehen vor allem zwei Dinge, die für den zweiten Teil, die Dunkelreaktion notwendig sind.
2. Eine Art Solarzelle. Mithilfe des Chlorophylls nehmen Pflanzen ähnlich wie eine Solarzelle das Licht der Sonne auf. Weil die Lichtenergie aber nicht direkt nutzbar ist, muss sie erst in chemische Energie umgewandelt werden. Diesen chemischen „Energieträger“ nennt man ATP (die Kurzform für Adenosintriphosphat).
3. Zerlegung des Wassers. Außerdem wird das aufgenommene Wasser in seine einzelnen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff wird abgegeben, der Wasserstoff wird später verwendet zur Glucosebildung. Diese Photolyse („Lichtzersetzung“) des Wassers setzt Energie frei, die genutzt wird, um den Wasserstoff an eine Art „Transporter“ zu heften, ein sogenanntes Reduktionsmittel.

   

 

Dunkelreaktion

1. Die Dunkelreaktion. Die Dunkelreaktion wird auch Calvin-Zyklus genannt.
2. Hilfsstoff Zucker, Kohlenstofffixierung. Eine Art Zucker, Ribulose-1,5-bisphosphat, „baut“ aus dem aufgenommenen Kohlendioxid unter Zuhilfenahme der in der Lichtreaktion produzierten ATP-Energie über mehrere Zwischenschritte die Glucose auf. Als eine Art Nebenprodukt entsteht außerdem Wasser.
3. Energieverbrauch und Recycling. Dabei wird nicht nur die Energie verbraucht, sondern durch den Einbau des Wasserstoffs auch das Reduktionsmittel. Am Ende der Reaktion kann Ribulose-1,5-bisphosphat wieder für die nächste „Runde“ genutzt werden. Es wird quasi "recycelt".

   

 

Die Photosynthese ist ein für die Menschheit lebenswichtiger Prozess, denn durch ihn bilden grüne Pflanzen Sauerstoff. Ohne diesen Prozess gäbe es kein Leben auf dem Planeten Erde. Übrigens liefert ein hundertjähriger Baum in einer Stunde ungefähr so viel Sauerstoff, wie 50 Menschen in genau dieser einen Stunde brauchen, um atmen zu können.