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34.10: Lichtaufnahme
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Light Acquisition
 
PROTOKOLLE

34.10: Light Acquisition

34.10: Lichtaufnahme

In order to produce glucose, plants need to capture sufficient light energy. Many modern plants have evolved leaves specialized for light acquisition. Leaves can be only millimeters in width or tens of meters wide, depending on the environment. Due to competition for sunlight, evolution has driven the evolution of increasingly larger leaves and taller plants, to avoid shading by their neighbors with contaminant elaboration of root architecture and mechanisms to transport water and nutrients.

Because larger leaves are more susceptible to water loss, the biggest leaves are typically found in plants where rainfall is plentiful. In the driest environments, chloroplasts of succulents are located in the stem of the plant, minimizing evaporation. The orientation of leaves to the sun can also influence light acquisition. In exceptionally sunny environments, horizontally oriented leaves are susceptible to excessive dehydration. In these environments, like those of grasslands, leaves may be oriented vertically to capture light when the sun is low in the sky, thereby reducing sun damage.

Light capture can also be optimized by the positioning of plant leaves with respect to the stem; the arrangement of leaves on a stem is called phyllotaxy. Alternate phyllotaxy describes the scenario in which a single leaf emerges from a single position on the stem. Some plants demonstrate opposite phyllotaxy, in which two leaves emerge in opposing directions from the same location. Whorled phyllotaxy is when several leaves emerge from the same point on a stem. The plant hormone auxin controls the pattern in which leaves emerge from the plant stem.

The Leaf Area Index (LAI) is a representation of light capture efficiency. By measuring the one-sided, horizontal surface area of the leaves on a plant and dividing that by the horizontal ground area the plant covers, a ratio is generated. Typically, a higher LAI indicates more efficient light capture. However, over a LAI greater than seven appears to cause shading and pruning of lower leaves, having no additional effect on light acquisition. In practice, measurement of LAI is often accomplished via satellite imaging and is used to measure the productivity of an ecosystem.

Um Glukose zu produzieren, müssen Pflanzen genügend Lichtenergie aufnehmen. Viele moderne Pflanzen haben Blätter entwickelt, die auf die Lichterfassung spezialisiert sind. Blätter können je nach Umgebung nur Millimeter in der Breite oder zig Meter breit sein. Aufgrund des Wettbewerbs um Sonnenlicht hat die Evolution die Entwicklung von immer größeren Blättern und größeren Pflanzen vorangetrieben, um eine Beschattung durch ihre Nachbarn mit der Schadstoffausarbeitung der Wurzelarchitektur und Mechanismen zum Transport von Wasser und Nährstoffen zu vermeiden.

Da größere Blätter anfälliger für Wasserverlust sind, sind die größten Blätter in der Regel in Pflanzen zu finden, in denen Regen reichlich vorhanden ist. In den trockensten Umgebungen befinden sich Chloroplasten von Sukkulenten im Stamm der Pflanze, wodurch die Verdunstung minimiert wird. Die Ausrichtung von Blättern auf die Sonne kann auch die Lichtaufnahme beeinflussen. In außergewöhnlich sonnigen Umgebungen sind horizontal ausgerichtete Blätter anfällig für übermäßige Austrocknung. In diesen Umgebungen, wie die von Grasland, können Blätter vertikal ausgerichtet werden, um Licht zu erfassen, wenn die Sonne tief am Himmel ist, wodurch Sonnenschäden reduziert werden.

Die Lichterfassung kann auch durch die Positionierung von Pflanzenblättern in Bezug auf den Stamm optimiert werden; die Anordnung der Blätter auf einem Stamm wird Phyllotaxy genannt. Alternative Phyllotaxy beschreibt das Szenario, in dem ein einzelnes Blatt aus einer einzigen Position auf dem Stamm entsteht. Einige Pflanzen zeigen gegenüber Phyllotaxy, bei dem zwei Blätter in entgegengesetzter Richtung von der gleichen Stelle auftauchen. Whorled Phyllotaxy ist, wenn mehrere Blätter aus dem gleichen Punkt auf einem Stamm entstehen. Das Pflanzenhormon Auxin steuert das Muster, in dem Blätter aus dem Pflanzenstamm entstehen.

Der Leaf Area Index (LAI) ist eine Darstellung der Lichterfassungseffizienz. Durch die Messung der einseitigen, horizontalen Oberfläche der Blätter auf einer Pflanze und die Teilung, dass durch die horizontale Bodenfläche die Pflanze bedeckt, wird ein Verhältnis erzeugt. In der Regel weist ein höherer LAI auf eine effizientere Lichtaufnahme hin. Bei einem LAI von mehr als sieben scheinen jedoch Schattierungen und Schnitte von unteren Blättern zu verursachen, was keine zusätzlichen Auswirkungen auf die Lichtaufnahme hat. In der Praxis wird die Messung von LAI häufig mittels Satellitenbildgebung durchgeführt und zur Messung der Produktivität eines Ökosystems verwendet.


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