Wie funktioniert die Photosynthese?

Was macht ein Baum genau und wie kommt das Wasser aus dem Boden bis in die Spitzen?

Spannende Fragen, die Antworten darauf sind faszinierend. Der ein oder andere kennt die Antwort darauf, doch für alle die, die es vergessen haben oder in der Schule kein Interesse hatten, die Antwort nennt sich Photosynthese und zählt zu den wichtigsten Bestandteilen im Leben eines Baums.

Die Photosynthese ist pure Magie.

Wenn dir jemand erzählt, dass Sauerstoff nur ein Abfallprodukt ist, dann schüttelst du vermutlich mit dem Kopf, richtig? Doch es stimmt. Wir können zwar ohne Sauerstoff gar nicht existieren, Pflanzen benötigen jedoch keinen Sauerstoff zum Leben. Er ist nur ein Abfallprodukt ihres Stoffwechsels. Doch bevor wir darauf eingehen, reisen wir zurück in die Anfänge unserer Erde und machen uns jetzt auf eine spannende Reise zurück in die Zeit.

Wie viele Nullen hat eine Milliarde und was hat das mit Bäumen zu tun?

Wir gehen jetzt 4,5 Milliarden Jahre zurück. Um sich diese Zeitspanne besser vorzustellen, hält man sich am besten vor Augen, dass 1 Milliarde ausgeschrieben so aussieht: 1.000.000.000 - das sind 9 Nullen.

Wir bezeichnen die Photosynthese bewusst als pure Magie, als das größte Wunder der Erde, denn dieser Vorgang den wir dir jetzt erklären werden, zählt zu den wichtigsten Vorgängen auf der Erde. Nur dadurch ist das Leben auf der Erde überhaupt möglich.

Warum ist die Photosynthese so wichtig?

Vor 4,5 Milliarden Jahren sah die Welt völlig anders aus als heute. Ein Leben war gar nicht möglich, denn die Erdatmosphäre bestand aus Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan und anderen Gasen. Erst mit der Entwicklung von Cyanobakterien und den Algen kam Sauerstoff als Gas dazu. Cyanobakterien zählen zu den ältesten Lebensformen überhaupt und der Sauerstoff damals war ein reines Abfallprodukt aus dem Stoffwechselprozess, doch über hunderte von Millionen von Jahren reicherte dieser Sauerstoff unsere Atmosphäre an. Stellt euch mal vor, ohne diese Entwicklung wären wir heute nicht hier.

Dieser Sauerstoff der hinzu kam, bildete die Grundlage für all das Leben, welches Stück für Stück entstanden ist. Heute beträgt der Sauerstoffgehalt in der Luft rund 21% und 100% des Sauerstoffs den wir heute einatmen, ist auf einen wichtigen Prozess zurückzuführen, nämlich auf den Prozess der Photosynthese.

Was ist diese Photosynthese?

Wer Grieche ist, hat es jetzt einfacher, denn das Wort stammt aus der griechischen Sprache und wenn man dieses Wort übersetzt, versteht man schon gleich den Sinn dahinter. Phōs steht nämlich für Licht und sýnthesis für Zusammensetzung. Das Wort beschreibt erstmal nur den chemischen Prozess innerhalb der Pflanzen. Denn wenn Pflanzen keinen Sauerstoff zum Leben benötigen, was benötigen Bäume und Pflanzen dann?

Die Antwort darauf gab es auch in der Schule, doch wir frischen dein Wissen jetzt wieder auf und zeigen dir die 3 Punkte und damit die Gründe, weshalb Pflanzen und Bäume überhaupt existieren können.

1. Wasser
2. Kohlendioxid
3. Licht

Was machen die Pflanzen damit?

Pflanzen sind super schlau, denn sie wandeln das Wasser, den Kohlendioxid und den Sauerstoff erstmal um. Sie verwandeln die 3 Elemente in etwas, das wir auch kennen und vielen von uns schmeckt das auch sehr lecker, nämlich Traubenzucker. Ja richtig gelesen, Traubenzucker, auch Glucose genannt. Das ist für die Pflanzen das Wichtigste.

Sie arbeiten ihr ganzes Leben lang für diese eine Sache, nämlich den so wichtigen Traubenzucker. Sie brauchen den Traubenzucker und zwar warum? Richtig, weil sie dank dem Traubenzucker wachsen. Es geht ihnen nur um Wachstum. Da sie mit dem Sauerstoff, der bei diesem Prozess entsteht, nichts anfangen können, geben sie den Sauerstoff einfach in die Umgebung ab. Das ist gut für uns und in Wirklichkeit das größte Glück auf Erden, denn wir und die Tiere in der Umwelt brauchen diesen Sauerstoff zum Leben. Deswegen ist es auch so wichtig, zu verstehen, dass jeder von uns ein Baumretter werden sollte, denn retten wir keine Bäume... ist ein Leben für uns Menschen nicht mehr möglich. Und ehrlich gesagt: Wer will das schon?

Und wie funktioniert das genau, diese Photosynthese?

Für die unter uns, die in der Schule vorne saßen, gibt es noch die ausführlichere Version. Die Formel zur Photosynthese lautet: 6 H2O + 6 CO2 + Licht = 6 O2 + C6 H12 O6.

In Worten:

Sechs Kohlenstoffdioxidmoleküle plus zwölf Wassermoleküle ergibt ein Molekül Glucose (Traubenzucker) plus sechs Moleküle Sauerstoff.

Diese Reaktion benötigt sehr viel Energie aus dem Sonnenlicht. Der Energiebetrag, der zum Aufbau von einem Mol Traubenzucker aus CO2 und H2O erforderlich ist, beträgt

ΔG°´= +2872 kJ / Mol

Lange Zeit wusste die Wissenschaft gar nicht, woher der Sauerstoff stammt, den die Pflanzen freisetzen. Erst Experimente mit ¹⁸O markiertem Wasser bzw. CO2 konnten zeigen, dass der Sauerstoff aus dem Wasser stammt. Das Wassermolekül, eigentlich ein extrem stabiles Molekül, wird also gespalten. Für diesen Vorgang wird extrem viel Energie benötigt. Und woher kommt diese Energie? Richtig, aus dem Sonnenlicht - eine der stärksten Energiequellen.

Das bedeutet in Zahlen: Jede Stunde treffen 430 Trillionen Joule Energie von der Sonne auf die Erde – das ist eine 430 mit 18 Nullen. Im Vergleich: Die gesamte Menschheit verbraucht 410 Trillionen Joule Energie in einem ganzen Jahr.

Die Sauerstoffentwicklung der Pflanzen ist die Quelle für fast allen Sauerstoff auf der Erde - also die Quelle unseres Lebens! Aus den Kohlenhydraten, die in der Photosynthese gebildet werden, entstehen im Stoffwechsel sämtliche anderen organischen Stoffe.

Wir merken uns also: Das wichtigste an der Photosynthese für uns Menschen ist die Aufnahme von Kohlendioxid und die Abgabe des für uns so lebenswichtigen Sauerstoffs.