Abiotische Faktoren: Licht

2.1.2Abiotische Faktoren
Licht – globale Betrachtung
  • Licht, elektromagnetisches Spektrum
  • Photosynthese,
  • Wachstumssteuerung bei Pflanzen
  • Pigmentierung beim Menschen
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.

ems1 - Abiotische Faktoren: Licht

Alle Wellen und auch sichtbares Licht haben Eigenschaften wie

  • Ausbreitungsgeschwindigkeit c = 300 000 Km/sec
  • Wellenlänge = 390 nm – 770 nm
  • Frequenz
  • Energiegehalt = 300 KJ/Einstein – 160 KJ/Einstein
    (1 Einstein = 1 Mol Lichtquanten =Photonen)
 10 0 m1 mMeter
 10-3 m1 mmMillimeter
 10-6 m1 mmMikrometer
 10-9 m1 nmNanometer
 10-12 m1 pmPicometer
 10-15 m1 fmFemtometer

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.

SonBRD - Abiotische Faktoren: Licht

Die Erdatmosphäre filtert
die Strahlung
, bzw. bestimmte Wellenlängen
wie die UV-B Strahlung werden absorbiert
und UV-C reflektiert.
UV-A und sichtbares
Licht werden ungehindert durchgelassen,
Infrarot
wird teilweise absorbiert.

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.

Licht2 - Abiotische Faktoren: Licht

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.
Lichtpflanzen sind solche, die bei einer durchschnittlich
höheren Beleuchtungsstärke leben z. B. Oleander. (Nerium
oleander)

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.


Licht steuert also Wachstum!

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.

Pigmentierungstypen und Eigenschutzzeit
Pigmentierung
styp
1234
BeschreibungHaut:
hell, blaß, viele Sommersprossen
Haare rötlich
Augen grün, blau
Haut:
hell, wenig Sommersprossen
Haare blond bis braun
Augen blau, grün, grau
Haut:
hell bis hellbraun, keine Sommersprossen
Haare dunkelblond, braun
Augen grau, braun
Haut:
braun, oliv, keine Sommersprossen
Haare dunkelbraun, schwarz
Augen dunkel
Bezeichnung:Keltischer TypHellhäutiger
Europäer
Dunkelhäutiger
Europäer
Mediterraner Typ
Reaktion
auf Sonne:
schwerer Sonnenbrand,
keine Bräunung
schwerer Sonnenbrand,
kaum Bräunung, Haut schält sich
seltener, mäßiger
Sonnenbrand, gute Bräunung
kaum Sonnenbrand,
bräunt schnell und tief
Eigenschutzzeit:5-10 Minuten10-20 Minuten20-30 Minuten40 Minuten

Oben sind die Eigenschutzzeit und die 4 mitteleuropäischen
Hauttypen
aufgeführt:

  1. Blasse Haut,
    rötliches Haar, viele Sommersprossen
  2. Helle Haut,
    blondes Haar
  3. Normale Haut,
    hellbraunes Haar
  4. Braune Haut,
    dunkles Haar

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.

 

 

 

 


Abb. 28

elektromagnetisches Spektrum

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 29

Sonneneinstrahlung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 30

Lichtpflanzen

 


Abb. 31

großblättriger Strauch
im Schatten
Rw1 - Abiotische Faktoren: Licht

 


Abb. 32

kleinblättrige Sträucher im Licht

oleandeb - Abiotische Faktoren: Licht
Oleander

 


Abb. 33

Etiolement
 

kartoff1 - Abiotische Faktoren: Licht


Abb. 34

Hauttypen (Mitteleuropa
 

skint2 - Abiotische Faktoren: Licht

 

Weiterführende
Quellen:


Photosynthese:
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookPS.html
und
http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/learn.html
Temperaturverteilung auf der Erde: http://hum.amu.edu.pl/~zbzw/glob/glob1.htm
Photoperiodismus: http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Photoperiodism.html
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