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Licht ist für Pflanzen und Tiere von lebenswichtiger Bedeutung. Deshalb wollen wir uns mit dem abiotischen Faktor Licht beschäftigen. Die Sonne strahlt verschiedene Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ab. Unter Spektrum versteht man die Gesamtheit eines Wellenbereichs. Welche Wellen zu den elektromagnetischen gehören kann man aus der Abbildung unten entnehmen. Alle Wellen und auch sichtbares Licht haben Eigenschaften wie
Sichtbares Licht und Infrarotstrahlung machen ca. 95% des von der Sonne abgestrahlten Spektrums aus. Die Energie, die die Sonne abstrahlt ist nicht identisch mit der, die an der Erdoberfläche ankommt.
Die Erdatmosphäre filtert
die Strahlung, bzw. bestimmte Wellenlängen
wie die UV-B Strahlung werden
absorbiert und UV-C
reflektiert. Licht, lokale Betrachtung a) Photosynthese Pflanzen sind Lebewesen, die Licht als Energiequelle benutzen, um aus anorganischen Stoffen wie CO2 und Wasser, organische Stoffe wie Glucose, Amiosäuren, Fette usw. herzustellen. Eine solche Lebensweise nennt man autotroph. Der Vorgang heißt Photosynthese. Sie besitzen in den Chloroplasten Farbstoffe, die Licht absorbieren und mit Hilfe anderer Stoffe in chemische Energie umwandeln können. Dabei ist die Lichtmenge entscheidend für die Geschwindigkeit der Photosynthese. Man kann die bei der Photosynthese freiwerdende O2-Menge als Maß für die Photosynthesestärke nehmen.
Die Beleuchtungsstärke wird in Lux gemessen. An einem Sommersonnentag am Mittag ohne Wolken kann man 15000 Lux messen. Die Abbildung links zeigt die Photsyntheserate für eine Lichtpflanze und eine Schattenpflanze. Schattenpflanzen
leben bei niedriger Beleuchtungsstärke ( siehe Abb.
31). Solche Pflanzen findet man zum Beispiel im Wald. Man
kann einen regelrechten Stockwerksaufbau
erkennen. Die Bäume stellen mit ihren Blättern in der Krone die Lichtpflanzen dar, die Sträucher am Waldgrund die Schattenpflanzen. Dies wirkt sich sogar auf den Blattaufbau aus (siehe Blattquerschnitte oben). Um mit weniger Licht auszukommen sind die Blätter bei Schattenpflanzen dünner und großflächiger. Dies findet man ebenfalls bei Blättern innerhalb der Krone einer Baumart. b) Wachstumssteuerung bei Pflanzen Die Lichtverhältnisse führen bei Pflanzen zu unterschiedlichen Formen des Wachstums. Dunkelwachstum bezeichnet man Etiolement. Dies kann man z. B. an den unten abgebildeten Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum L.) erkennen. Beide sind genetisch gleich, die linke Pflanze ist im Dunkeln gewachsen, die rechte im Licht. Andere Pflanzen zeigen ähnliche Erscheinungen. Farnsporen keimen nur, wenn sie in gequollenem Zustand belichtet werden. Ein weiteres Phänomen ist der Photoperiodismus. Darunter versteht man die Tatsache, daß die Länge der täglichen Belichtungszeit darüber entscheidet, wann die Pflanze blüht oder nicht. Man hat festgestellt, daß es Kurztagpflanzen und Langtagpflanzen gibt. Hier kann man deutlich die Anpassung an den abiotischen Faktor Licht erkennen. Zuletzt sei noch auf die Transpiration hingewiesen, die indirekt mit Licht zusammenhängt. Unter Transpiration ist der Aufwärtstransport von Wasser in einer Pflanze gemeint. Lichteinstrahlung bedeutet auch Wärme (Infrarotlicht), je größer die Wärme, desto schneller wird Wasser vom Boden durch die Pflanze gesaugt. Da in der Regel die Lichteinstrahlung am Mittag am größten ist, wirkt sich dies auch auf den Wassergehalt und damit den gesamten Stoffwechsel aus. c) Pigmentierung beim Menschen Obwohl der Mensch zu den Spezies gehört, die nahezu alle Biome bevölkern, er auf Grund seiner Intelligenz die Abhängigkeit von biotischen Faktoren überwindet und es im Lauf der Evolution große Wanderungen der menschlichen Populationen gegeben hat, kann man einen Zusammenhang zwischen Pigmentierung der Haut und globalem geographischem Lebensraum feststellen. In Skandinavien findet man typischerweise hellhäutige, blonde, in Afrika in Athiopien sehr dunkelhäutige Menschen. Dies ist ein Ergebnis der Evolution, bei der durch Wechselspiel von Mutation (sprunghafte Erbänderung) und Selektion (natürliche Auswahl des tauglichsten Genotyps durch den Faktor Licht) sich nach Jahrmillionen der dunkle Hauttyp in Afrika herausgebildet hat.
Oben sind die Eigenschutzzeit und die 4 mitteleuropäischen Hauttypen aufgeführt:
Dies sind typische, häufige Merkmalskombinationen; Abweichungen sind möglich. d) Lichabhängige Produktion
von Hormonen bei Säugetieren und Mensch UV-Licht stimuliert in der Haut die Bildung von D-Hormon und daraus Vitamin D3, was den Blut-Kalzium-Spiegel anhebt. Unzureichende UV-Bestrahlung führt zu Vitamin D-Mangel. (Also, öfters mal an die Sonne gehen!) Es gibt noch viele weitere Beispiel für die Abhängigkeit der Lebewesen von abiotischen Faktoren Temperatur und Licht. Auch sind beide Faktoren nur ein kleine Auswahl für die vielen andern. Wir wollen uns im nächsten Kapitel einige biotische Faktoren ansehen. |
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