Fotosynthese – Grundlage für alles Leben

Den Pflanzen kommt im Naturganzen eine überragende Stellung zu, denn sie bilden die Grundlage jeglichen Lebens. Gleichgültig ob Pilze, Tiere oder Menschen, sie alle sind als Lebewesen von den grünen Pflanzen in mehrfacher Hinsicht abhängig.

Einerseits ist unser gesamtes Nahrungsangebot, einschliesslich des Fleisches, ursprünglich pflanzlicher Herkunft. Auch unsere fossilen Energieträger, Erdöl und Kohle, lassen sich auf die Pflanzen zurückführen. Daneben stammt der Sauerstoff, den wir zur Atmung und für unsere Verbrennungsmotoren und Heizungen brauchen, praktisch restlos aus Pflanzen. Zusätzlich bilden die Pflanzen durch Aufnahme und Verdunstung von Wasser einen wichtigen Beitrag bei der Zirkulation des Wassers. Im Gegensatz zu Mensch und Tier sind die Pflanzen befähigt, Lichtenergie der Sonne in eine chemische Energieform überzuführen und so für sich biologisch nutzbar zu machen. Man nennt diesen Umwandlungsprozess Fotosynthese. Die Fotosynthese ist der wichtigste Stoffwechselprozess in der Natur, denn sie ist die Grundlage allen Lebens. Die grünen Blätter der Pflanzen enthalten Blattgrünkörner, die den grünen Blattgrün-Farbstoff Chlorophyll enthalten. Das Chlorophyll hilft der Pflanze dabei, Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft zusammen mit Wasser (H₂O) aus dem Boden in Traubenzucker (Glukose) und Sauerstoff (O₂) umzuwandeln. Aus der nahrhaften Glukose werden neue Blätter, Früchte, Rinde, Holz und Wurzeln aufgebaut und für Mensch und Tier lebensnotwendige Nährstoffe wie Stärke und Zucker erzeugt. Den Sauerstoff gibt die Pflanze über die Spaltöffnungen der Blätter in die Luft ab und ist für Mensch und Tier zum Leben unverzichtbar. Gleichzeitig wird das für uns giftige CO₂ durch die Spaltöffnungen aufgenommen und bei der Fotosynthese gebraucht.

Ein idealer Austausch, wenn da die CO₂-Emissionen seit dem letzten Jahrhundert nicht enorm zugenommen hätten, vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Denn durch die Verbrennung der pflanzlichen Nährstoffe, ob durch Atmung, Heizung oder Verkehr, wird der Fotosyntheseprozess umgekehrt, sodass das chemisch gebundene CO₂ wieder freigesetzt wird, das heisst, dass die Atmung und Verbrennung die gebundene Energie der Nährstoffe mit Hilfe von Sauerstoff wieder in CO₂ und Wasser zurückverwandeln. So werden durch die Brandrodung tropischer Regenwälder und die Verbrennung von fossilen Brennstoffen riesige Mengen CO₂ freigesetzt. Je mehr man verbrennt, desto mehr CO₂ entsteht und desto dichter wird die CO₂-Schicht der Atmosphäre. CO₂ und andere Treibhausgase besitzen die physikalische Eigenschaft, langwellige, von der Erdoberfläche abgegebene Wärmestrahlung aufzunehmen. Das hat zur Folge, dass immer mehr Wärmestrahlung wieder zur Erde zurückgeschickt wird und sie dadurch immer wärmer wird (Treibhauseffekt). CO₂ trägt am stärksten zur Erderwärmung bei und ist hauptverantwortlich für den Klimawandel.

Die Solartechnik der Photovoltaik hat mit der Fotosynthese einiges gemeinsam: Beide wandeln Sonnenlicht in Energie um. Die Solarzellen lassen sich mit den Blattgrünkörnern vergleichen; in beiden findet die Energieumwandlung statt. Das Silizium, aus dem die Solarzellen bestehen, übernimmt die Funktion des Chlorophylls. Ein wesentlicher Unterschied ist aber, dass die mit der Photovoltaik erzeugte elektrische Energie nicht in Nahrungsenergie umgewandelt werden kann und auch kein CO₂ absorbiert und kein O₂ produziert wird. Basierend auf den aktuellen Forschungsergebnissen hoffen die Wissenschaftler, dass die Solartechnik eines Tages die Sonnenenergie ähnlich effizient nutzen kann wie die Pflanzen. 

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