Licht als Energie

Überblick

Die für die Fotosynthese benötigte Energie ist Licht, normalerweise als Strahlung von Sonne. Die elektromagnetischen Teilchen werden als Photonen bezeichnet und tragen eine bestimme, von der Wellenlänge abhängige Energiemenge. Diese Wellenlängen fallen in einen Bereich, der als elektromagnetisches Spektrum bekannt ist. Pflanzen nutzen zur Fotosynthese Strahlung mit Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm. Dafür nutzen sie hauptsächlich ein Pigment namens Chlorophyll a. Dieses absorbiert rotes und blaues Licht, und reflektiert grünes Licht, weshalb Blätter grün sind.

Photonen

Ein Photon ist ein elektromagnetisches Teilchen oder Energiebündel. Es ist immer in Bewegung und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Photonen werden durch ihre Frequenz, Wellenlänge und Amplitude charakterisiert, ähnlich den Welleneigenschaften. Wellen mit höheren Frequenzen übertragen mehr Energie und haben kürzere Wellenlängen als Wellen mit längeren Wellenlängen, die weniger Energie übertragen und niedrigere Frequenzen haben. Der Bereich aller möglichen Wellenlängen ist als das elektromagnetische Spektrum bekannt.

Das fotosynthetische Absorptionsspektrum

Bei den meisten Organismen beruht die Fotosynthese auf ein kleines Segment des elektromagnetischen Spektrums. Es ist der sichtbare Teil, der von 400 bis 700 Nanometer, also von blau über grün bis rot reicht. Es gibt jedoch auch einige wenige Organismen die Infrarotlicht für die Fotosynthese nutzen.

In Pflanzen absorbieren verschiedene Pigmentmoleküle bestimmte Wellenlängen des Lichts. Jedes Pigmentmolekül besitzt ein bestimmtes Absorptionsspektrum. Zum Beispiel absorbiert Chlorophyll a in Blättern, das am häufigsten vorkommende Pigmentmolekül, nur rotes und blaues Licht. Chlorophyll a reflektiert den grünen Teil des Spektrums und lässt somit die Blätter für das menschliche Auge grün erscheinen. Pflanzen verwenden auch zusätzliche Pigmente, um Licht zu absorbieren. Sie können beispielsweise Phycocyanin enthalten, welches orangenes und rotes Licht absorbiert. Ein weiteres Beispiel sind Carotine, welche ultraviolettes, violettes, blaues, blaugrünes und orangerotes Licht absorbieren. Xanthophylle können blaues und ultraviolettes Licht aufnehmen.