Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Vertiefungswissen)

Licht als abiotischer Faktor – Biologie (Vertiefungswissen)

Hast du dich schon einmal gewundert, warum deine Zimmerpflanze eingeht, obwohl du sie regelmäßig gießt? Oder warum sie nicht wächst? Dies könnte am abiotischen Umweltfaktor Licht liegen. Was ein abiotischer Faktor ist und wie sich dieser auf Pflanzen auswirkt, schauen wir uns hier einmal genauer an. Dabei erfährst du auch, was das alles mit deiner schlecht wachsenden Zimmerpflanze zu tun haben könnte.

Abiotischer Faktor – Definition

Zunächst sollten wir klären, was man überhaupt unter einem abiotischen Faktor versteht. Abiotisch heißt zunächst einmal „leblos“ oder „nicht lebendig“. Bei abiotischen Faktoren handelt es sich also um Umweltfaktoren wie Bodenbeschaffenheit, Temperatur, Wasser- oder Luftströmungen, Salzgehalt von Wasser oder Boden und eben auch das Licht. Alle Lebewesen, auch wir Menschen, werden durch abiotische Faktoren beeinflusst. Aber auch Lebewesen können durch ihr Wirken Einfluss auf abiotische Faktoren haben, beispielsweise indem Biber Wasser aufstauen oder Menschen das Klima verändern. Doch wie beeinflusst das Licht nun unsere Pflanzen? Das schauen wir uns in den nächsten Abschnitten näher an.

Lebewesen erzeugen Kohlenstoffdioxid

Pflanzen sind Lebewesen. Und als solche geht es ihnen genauso wie Tieren und Pilzen. Denn fast alle Lebewesen unseres Planeten benötigen Sauerstoff aus der Luft und Nährstoffe auf Kohlenstoffbasis (Zucker/Stärke) zum Leben. Aus der Reaktion von Sauerstoff und Zucker gewinnen Lebewesen in ihren Zellen die Energie, die sie zum Leben benötigen. Biologen bezeichnen diesen Prozess der Energiegewinnung als Zellatmung. Das wesentliche Endprodukt der Zellatmung ist Kohlenstoffdioxid (CO₂), das fast alle Lebewesen im Zuge der Energiegewinnung an die Umwelt abgeben.

Pilze und Tiere sind für ihre Ernährung auf andere Lebewesen oder deren organische Reste als Nährstofflieferanten angewiesen (heterotroph). Pflanzen ernähren sich selbstversorgend (autotroph). Sie gewinnen die für die Zellatmung notwendigen Stoffe – Zucker und Stärke, sogenannte Assimilate – aus der Fotosynthese. Die findet in den Blattgrünkörnchen (Chloroplasten) statt. Dazu benötigen die Pflanzen Kohlenstoffdioxid aus der Umgebungsluft und Wasser (H₂O), das zumeist über die Wurzeln aufgenommen wird. Und sie benötigen Licht. Der abiotische Faktor Licht ist der Energielieferant für die chemischen Umwandlungsprozesse.

Einfluss von Licht auf Pflanzen

Pflanzen haben also auf unserem Planeten eine Sonderstellung. Sie benötigen zum Leben Kohlenstoffverbindungen (Zucker) und geben CO₂ an die Atmosphäre ab. Andererseits entnehmen sie der Atmosphäre CO₂ und erzeugen damit ihre eigenen „Lebensmittel“. Die Menge der erzeugten Assimilate bezeichnet man als Fotosyntheserate. Je mehr Licht zur Verfügung steht, desto höher ist die Fotosyntheserate. Allerdings nutzen die Pflanzen nie die maximale Lichtenergie aus. Sie erreichen vorher eine Lichtsättigung. Ist dieser Punkt erreicht, steigt die Fotosyntheserate nicht mehr an und eine Schädigung des Fotosyntheseapparats (Chloroplasten und Chlorophyll) wird verhindert.

Abiotischer Umweltfaktor Licht – Beispiel

Stell dir nun einmal vor, dass du eine Topfpflanze kaufst und sie in die hinterste Ecke deines Zimmers stellt. Um zu leben, verbraucht die Pflanze Kohlenstoffverbindungen. In der Ecke, in der sie steht, gibt es aber wenig Licht. Die Fotosyntheserate ist klein. Die Pflanze erzeugt nur wenige Assimilate – weniger, als sie zu ihrem Leben benötigt. Auf die Dauer wird sie eingehen, also gewissermaßen „verhungern“. Auf dem nach Süden gerichteten Balkon sieht das Leben deiner Zimmerpflanze ganz anders aus. Es gibt viel Licht und durch die höhere Fotosyntheserate nimmt die Pflanze mehr CO₂ auf, als sie bei der Zellatmung verbraucht. Mit dem Überschuss an Fotosyntheseprodukten kann die Pflanze Blätter, Blüten, Wurzeln und vieles andere herstellen. Sie wächst. Zwischen Eingehen und Wachsen gibt es eine Art „Nullpunkt“. Dieser Punkt, bei dem Erzeugung und Verbrauch von Assimilaten gleich groß ist, wird als Kompensationspunkt bezeichnet. Weil der Umweltfaktor Licht dabei eine maßgebliche Rolle spielt, heißt er auch Licht-Kompensationspunkt. Schauen wir noch einmal auf unsere Zimmerpflanze. In der hinteren Ecke des Zimmers geht sie ein. Auf dem nach Süden gerichteten Balkon mit 100 % Himmelseinstrahlung (Tageslicht bei klarem, aber auch bei trübem Himmel) wächst sie. Auf dem Wohnzimmertisch in der Zimmermitte erhält sie 20 % des möglichen Sonnenlichts. Hier geht sie nicht ein, wächst aber auch nicht. Der Kompensationspunkt unserer Pflanze liegt also bei 20 %. Doch was bedeutet das jetzt für unsere Bäume in den Wäldern oder für Pflanzen an anderen Standorten?

Pflanzen und Licht

Schauen wir uns dazu einmal die Buchen etwas genauer an. Eine Buche hat ihren Kompensationspunkt bei 1,2 %. Dass bedeutet, sie kann mit wenig Licht überleben, das durch das dichte Blätterdach des Waldes dringt. Ein Buchenkeimling kann also im Schatten anderer (Wald-)Pflanzen leben — die Buche ist eine Schattenpflanze wie auch der Sauerklee und das Springkraut, die du aus unserem Video kennst. Die Birke hat ihren Kompensationspunkt bei 14 %. Wen wundert es, dass Birken nicht im dichten (Buchen-)Wald, sondern in lichtdurchfluteten Landschaften (Mooren, Heiden, Ruderalflächen) vorkommen. Die Birke zählt damit zu den Licht- oder Sonnenpflanzen. Andere sind der Mohn, die Kratzdistel und Thymian.

Warum unterscheiden sich die Blätter von Licht- und Schattenpflanzen?

Die Blätter von Lichtpflanzen verfügen über eine Art Sonnenschutz. Ihre Blätter sind klein, dick, dunkelgrün und haben ein mehrschichtiges Palisadengewebe. Man bezeichnet sie daher auch als „Lichtblätter“. Schattenpflanzen haben große, dünne Blätter, die hellgrün sind und nur ein einschichtiges Palisadengewebe besitzen. Durch die sogenannten „Schattenblätter“ sind sie an lichtarme Standorte angepasst. An einem sonnendurchfluteten Platz würden sie Schaden nehmen – auch Pflanzen kennen Sonnenbrand – und vielleicht sogar eingehen. Mitunter zeigt sich eine Art jedoch auch flexibel. Buchen haben außen an der Krone „Lichtblätter“ und im inneren „Schattenblätter“. Und auch der Efeu bildet je nach Beleuchtung die eine oder die andere Blattart aus. Damit nutzen die Pflanzen den abiotischen Faktor Licht optimal aus.

Die Unterschiede von Licht- und Schattenblättern kannst du dir auch noch einmal in der Tabelle ansehen.

Abiotischer Faktor Licht und Pflanzen – Zusammenfassung

Pflanzen haben sich an verschiedene Standorte angepasst. Vor allem wenn es darum geht, Fotosynthese zu betreiben, mussten sie ihre Lichtempfindlichkeit an die Umgebung anpassen. Während Waldpflanzen mit wenig Licht zurechtkommen, haben sich frei stehende Arten auf große Lichtmengen eingestellt – es gibt also Licht- und Schattenpflanzen. Entsprechen die Lichtverhältnisse nicht den Bedürfnissen einer Pflanze, so kann sie eingehen oder Schaden nehmen.

Wie immer kannst du dein neu erlerntes Wissen mit dem Arbeitsblatt Abiotischer Faktor Licht und den interaktiven Übungen testen. Viel Spaß!

Häufig gestellte Fragen zum Thema Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen