Nationalpark Stilfserjoch: Chlorophyll und Photosynthese - Grüne Pflanzen: Primärproduzenten und Kohlendioxidsenken

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Tschengls, die Tschenglser und Eyrser Au und die landwirtschaftlichen Kulturflächen in der Vinschgauer Haupttalsohle von den Tanaser Wiesen aus. Tschengls, die Tschenglser und Eyrser Au und die landwirtschaftlichen Kulturflächen in der Vinschgauer Haupttalsohle von den Tanaser Wiesen aus.

Wolfgang Platter, am Tag der Hlg. Ursula, 21. Oktober 2022

Der Herbst ist die Jahreszeit der bunten, begeisternden Farben in der Pflanzenwelt. Das Blattgrün oder Chlorophyll wird in den Blättern abgebaut und die anderen Farbstoffe kommen zum Vorschein: Anthocyane als rote und blaue, Carotinoide und Xanthophylle als Gelbfarbstoffe. Die Natur betreibt keine Verschwendung: Das Blattgrün wird resorbiert und bei den ausdauernden Pflanzen in deren überwinternden Organen konserviert.

Kohlendioxidsenke
laercheDer steigende Anteil von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre ist verantwortlich für den menschengemachten Klimawandel unserer Jetztzeit. Wegen des entscheidenden Einflusses von uns Menschen auf den Zustand unseres Planeten Erde wird das Zeitalter, in dem wir Jetztmenschen leben, schon als das Menschenzeitalter oder Anthropozän bezeichnet.
Ein wesentlich klimabestimmendes Treibhausgas ist das Kohlendioxid CO2.Hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas haben wir Menschen den Gehalt an Kohlendioxid in der Luft seit der Industriellen Revolution ab 1800 von 290 pars per million auf derzeit 420 ppm angehoben.
Eine Jahrmillionen alte, lebensspendende und natürliche Reaktion zur Absenkung des Kohlendioxids in der Erdatmosphäre ist die Photosynthese der grünen Pflanzen. Wenn wir also das Kohlendioxid als einen Klimakiller senken wollen, müssen wir u.a. zwei Grundsätze beherzigen: auf die P1110848Verbrennung fossiler Energieträger verzichten und möglichst viel Grün erhalten bzw. pflanzen.

Die Photosynthese
Die Photosynthese ist der grundlegende Energieumwandlungsprozess an der Basis jeder Nahrungskette und damit eine Voraussetzung für das Leben auf unserer Erde: Grüne Pflanzen erzeugen als Primärproduzenten Nährstoffe. Pflanzenfresser (Herbivore) bilden dann ihrerseits als Sekundärproduzenten die Nahrungsgrundlage für die Fleischfresser (Carnivore) als Konsumenten. Die Mikroorganismen im Boden führen als Zersetzer (Reduzenten) die Abfallstoffe wieder in den natürlichen Kohlenstoff-Kreislauf zurück.
In der Photosynthese wird Lichtenergie der Sonne in chemische Energie überführt. Die Photosynthese benötigt vier Voraussetzungen: (Tages-)Licht, Wasser in flüssiger Form, Kohlendioxid als Gas aus der Luft und das Blattgrün oder Chlorophyll in den Pflanzen.
Ohne Photosynthese gäbe es keine höheren Formen des Lebens auf unserer Erde. Die „Erfindung“ formeldes Chlorophyll-Moleküls im Laufe der Evolution der Pflanzen stellt somit einen wesentlichen Evolutionssprung auf dem Jahrhunderte Millionen langen Weg der Entwicklung von Lebensformen auf unserer Erde dar.
Man kennt eine ganze Reihe verschiedener Unterarten von Chlorophyllen, die man als Chlorophyll a, b, c usw. bezeichnet. Chemische Grundstruktur aller Chlorophylle als organische Moleküle ist ein Porphyrin-System. Ein solches Porphyrin-System baut sich aus vier Pyrrol-Ringen auf. Im Zentrum dieser Ringe steht das Metall Magnesium Mg. Chlorophyll ist dem Blutfarbstoff Hämoglobin ähnlich. Im Zentrum des Hämoglobins befindet sich an Stelle des Magnesiums das Eisen Fe.

Der Kohlenstoffkreislauf
Die Photosynthese ist Teil des Kohlenstoffkreislaufes. Die Photosynthese ist nicht nur qualitativ ein fundamentaler Prozess für das Leben auf der Erde, sondern auch quantitativ. Jedes Jahr werden rund 200 – 500 Billionen Tonnen Kohlenstoff in die Photosynthese eingeschleust. Eine Tonne Kohlenstoff entspricht etwa 2,7 Tonnen Kohlendioxid. Eine Billion ist ein 1 mit 12 Nullen.
Die Internet-Recherche ergibt, dass im Jahr 2020 weltweit rund 34,8 Milliarden Tonnen Kohlendioxid ausgestoßen wurden. Bis zum Jahr 2050 wird ein Anstieg der jährlichen CO2-Emissionen bis zu 43,1 Milliarden Tonnen prognostiziert. Zum DSC 8407Verständnis der Treibhauswirkung von Kohlendioxid wichtig ist auch, von der Langlebigkeit eines Kohlendioxid-Moleküls zu wissen: Jedes Kolhendioxid-Molekül verweilt 120 Jahre in der Erdatmosphäre!
Weltweit die zwei bedeutendsten Kohlendioxidsenken sind ob der in ihnen stattfindenden Photosynthese derzeit noch die Wälder und die Ozeane.
Beim Kreislauf des Kohlenstoffes handelt es sich mengenmäßig um den wichtigsten chemischen und den zweitwichtigsten aller Prozesse auf der Erde überhaupt. Im Mengen-
umsatz wird der Kohlenstoffkreislauf nur noch vom Kreislauf des Wassers übertroffen.

Sauerstoff – unser Atemgas
Bei der Photosynthese wird das Kohlendioxid CO2 der Luft mit Hilfe von Wasser H2O in Kohlenhydrat überführt und Sauerstoff wird frei. Kohlenhydrate sind Verbindungen, die außer Kohlenstoff noch Wasserstoff und Sauerstoff in dem Verhältnis enthalten, in welchem diese beiden Elemente auch im Wasser vorliegen. Die Photosynthese-Reaktion als chemische Formel lautet:
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
Ein für die heutigen Lebensformen und -arten auf der Erde unabdingbares Produkt der Photosynthese ist die Freisetzung von Sauerstoff. Sauerstoff ist unser Atemgas. Ohne Sauerstoff kein Leben auf der Erde.

Die Rolle des Menschen
DSC 2640Mein verehrter Hochschullehrer an der Universität Innsbruck Prof. Dr. Walter Larcher hat in seinem angesehenen Lehrbuch „Ökologie der Pflanzen“ (E. Ulmer Verlag Stuttgart) bereits 1973 weitsichtig geschrieben: „Wie jedes andere Lebewesen ist der Mensch ein umweltabhängiges Mitglied der Lebensgemeinschaft und Umweltfaktor für die übrigen Organismen des Ökosystems, in dem er sich gerade aufhält. Er ist aber mehr als das. Als geistbestimmtes Wesen ist er durch seine kulturelle Entwicklung über den engen Rahmen begrenzter Biozönosen hinausgewachsen und zum Weltbürger geworden. Als bewusster und zielstrebiger Gestalter der Natur greift er mit unvergleichlicher Wirksamkeit in das Naturgeschehen ein und schafft neue, anthropogene Lebensstätten. Er kann aber auch seine Sonderstellung missbrauchen, und alle Lebensstätten unseres Planeten stören und zerstören, wenn sein Wissen nicht zur Einsicht in größere Zusammenhänge führt und sein Wollen nicht von Verantwortungsbewusstsein getragen ist.“

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