{"id":3575,"date":"2019-09-23T10:40:46","date_gmt":"2019-09-23T08:40:46","guid":{"rendered":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/?p=3575"},"modified":"2019-09-23T10:40:47","modified_gmt":"2019-09-23T08:40:47","slug":"zur-botanik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gilbertbrands.de\/blog\/2019\/09\/23\/zur-botanik\/","title":{"rendered":"Zur Botanik"},"content":{"rendered":"\n

Pflanzen ben\u00f6tigen bekanntlich Kohlendioxid, um per Photosynthese Biomasse zu produzieren. Damit das Gas an die Chlorophyll-K\u00f6rner herangelangen kann, haben die Bl\u00e4tter Spalt\u00f6ffnungen, durch die es ins Blattinnere eintreten kann.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

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Die Spalt\u00f6ffnungen befinden sich an der Blattunterseite und sind bereits mit eine Lupe meist gut zu sehen. \u00dcber langen Abschnitte der Erdgeschichte war sehr viel Kohlendioxid in der Atmosph\u00e4re vorhanden, so dass f\u00fcr die Versorgung der Pflanzen keine Probleme bestanden.<\/p>\n\n\n\n

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Wie in der Grafik zu sehen ist, war die Konzentration meist weitaus h\u00f6her als heute und nahm im Laufe der Zeit ab. Das wird mit zwei Vorg\u00e4ngen in Zusammenhang gebracht:<\/p>\n\n\n\n

  1. Kohlenstoff wird im Erdmantel eingebaut und damit dem Kreislauf entzogen. Der Einbau erfolgt durch die Bildung von Karbonatsedimenten durch Mikroorganismen im Meer oder – in weitaus geringerem Ma\u00dfe – durch Verkohlung abgestorbener Pflanzen und Einschluss in den Erdmantel.<\/li>
  2. Vulkanismus setzt Kohlendioxid aus Sedimentgesteinen wieder frei. Die Erde ist allerdings inzwischen auch in die Jahre gekommen und die Intensit\u00e4t des Vulkanismus hat sich \u00fcber die Millionen von Jahren verringert, da der W\u00e4rmefluss langfristig eben abnimmt. <\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Das Ergebnis ist ein Absacken des Kohlendioxid von 2000 ppm vor ca. 50 Mio Jahren auf einen Wert um 350 ppm in historischer Zeit. Irgendwo ist f\u00fcr Pflanzen aber auch Schluss mit lustig. Wenn durch Photosynthese weniger CO2 gebunden werden kann als die Pflanze f\u00fcr die Aufrechterhaltung ihres Grundstoffwechsels ben\u00f6tigt, verhungert sie. Da die Konzentrationen sich empfindlich nahe an die kritische Grenze bewegt haben, hat die Natur in der f\u00fcr sie typischen Weise reagiert: sie hat einfach einen anderen Photosyntheseweg „erfunden“, die mit wenige Kohlendioxid auskommt:<\/p>\n\n\n\n

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    Pflanzen, die \u00fcber den C4-Zyklus verf\u00fcgen, werden somit bei kleiner werdenden CO2-Gehalten die C3-Pflanzen vollst\u00e4ndig verdr\u00e4ngen. Beispiele f\u00fcr C3<\/sub>-Nutzpflanzen sind Weizen<\/a>, Roggen<\/a>, Hanf<\/a>, Hafer<\/a> oder Reis<\/a>, f\u00fcr C4<\/sub>-Pflanzen Mais<\/a>, Zuckerrohr<\/a> oder Hirse<\/a>. Irgendwo bei ca. 180 ppm ist aber nach Sch\u00e4tzungen von Biologen auch f\u00fcr C4-Pflanzen Feierabend und sie verhungern. Mit einiger Wahrscheinlichkeit wird dadurch das Leben auf der Erde lange bevor sich die Sonne zur Nova aufbl\u00e4ht beendet – oder die Natur erfindet wieder was Neues.<\/p>\n\n\n\n

    Wie aus der Grafik hervorgeht, sind C4-Pflanzen bereits bei kleinen CO2-Konzentrationen im S\u00e4ttigungsbereich, d.h. mehr CO2 kann nicht f\u00fcr die Photosynthese ausgenutzt werden. Die Pflanzen nutzen dies, um einen anderen Parameter zu optimieren: Wasser. Durch die Spalt\u00f6ffnungen dringt nicht nur CO2 in die Bl\u00e4tter, sondern auch Wasserdampf aus den Bl\u00e4ttern hinaus. Wenn gen\u00fcgend CO2 vorhanden ist, kann die Pflanze die Anzahl der Spalt\u00f6ffnungen verringern, um weniger Wasser zu verlieren, was sie auch macht. Sie kann dadurch auch in Gebieten wachsen, in denen weniger Wasser zur Verf\u00fcgung steht. Limitiert wird das durch zwei Faktoren:<\/p>\n\n\n\n

    1. Der Wasserverlust dient wie bei uns das Schwitzen zum K\u00fchlen der Bl\u00e4tter. Wenn die Temperatur im Blatt zu hoch wird, funktionieren die biochemischen Vorg\u00e4nge nicht mehr. Ein „Mindestwasserumsatz“ muss daher gew\u00e4hrleistet bleiben, der recht hoch sein kann (-> z.B. Regenwald).<\/li>
    2. Es muss gen\u00fcgend Wasser durch Regen oder Wasserl\u00e4ufe nachgeliefert werden (-> z.B. Nil).<\/li><\/ol>\n\n\n\n

      In den letzten 100 Jahren ist die Kohlendioxidkonzentration gestiegen, nachweisbar durch direkte Messungen (die Analytische Chemie macht’s m\u00f6glich). Man sollte das am Pflanzenbewuchs der Erde sehen k\u00f6nnen und tut das auch (die NASA macht’s m\u00f6glich).<\/p>\n\n\n\n

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      Wie die Grafik zeigt, hat die Blattmasse stark zugenommen, in einigen Gebieten allerdings auch leicht abgenommen. Nach den oben geschilderten Zusammenh\u00e4ngen wird eine Abnahme durch eine schlechtere Wasserversorgung bewirkt, die aber auch nicht so ganz simpel abzuhandeln ist: <\/p>\n\n\n\n