Chlorophyll-Fluoreszenz verrät Photosynthese-Aktivität von Pflanzen Wenn Pflanzen leuchten - scinexx | Das Wissensmagazin
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Wenn Pflanzen leuchten

Chlorophyll-Fluoreszenz verrät Photosynthese-Aktivität von Pflanzen

Chlorophyll-Fluozreszenz
Dieses Geißblattgewächs fluoresziert nach Bestrahlung mit UV-Licht. © Craig P. Burrows/ NASA

Verborgenes Leuchten: Für uns nicht sichtbar, strahlen viele Pflanzen Licht ab – wie hier bei diesem Geißblatt zu sehen. Denn bei starker Sonneneinstrahlung kann ihr Blattfarbstoff nicht das gesamte Licht in der Photosynthese verwerten. Die überschüssige Energie wird deshalb als Fluoreszenz wieder abgegeben. Dieses Phänomen nutzen Forscher, um mit Spezialkameras vom All aus das irdische Pflanzenwachstum zu überwachen.

Pflanzen nutzen das Sonnenlicht als Energielieferant für ihre Photosynthese. Mit seiner Hilfe wandeln sie Kohlendioxid und Wasser in Zucker und andere energiereiche organische Verbindungen um. Diese Fähigkeit macht sie zur Basis der irdischen Nahrungsketten und zu einem wichtigen Sauerstofflieferant für die Erdatmosphäre. Der Ort des Geschehens ist dabei in komplexes System in den pflanzlichen Chloroplasten, den Organellen, die den meisten Pflanzen ihre grüne Farbe verleihen.

Doch in manchen Fällen bekommt die Pflanze zu viel Licht, um alles für die Photosynthese verwerten zu können. Dieser Energieüberschuss versetzt das Chlorophyll und andere Pigmentmoleküle in einen angeregten Zustand. Fallen diese Moleküle dann wieder in den Grundzustand zurück, wird diese Energie als Strahlung abgegeben. Diese Aufnahme zeigt die Fluoreszenz eines Geißblattgewächses, wenn es mit UV-Licht bestrahlt wird.

Normalerweise aber ist die Chlorophyll-Fluoreszenz zu schwach, um für uns sichtbar zu sein. Hochempfindliche Spezialkameras können sie jedoch erkennen – und das sogar vom Erdorbit aus. Forscher nutzen dieses Fluoreszieren daher, um das Pflanzenwachstum und die Photosynthese-Aktivität der Vegetation auf der Erdoberfläche vom All aus zu überwachen. Auf diese Weise können sie beispielsweise die Länge der jahreszeitlichen Vegetationsperioden in verschiedenen Regionen bestimmen.

Die NASA nutzt gleich zwei solcher Spezialkameras zur Überwachung des weltweiten Pflanzenwachstums. Eine befindet sich an Bord des Satelliten Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2), der die Erde in einer polaren Umlaufbahn umkreist. Die zweite Kamera – OCO-3 – wird demnächst zur Internationalen Raumstation ISS gebracht und dort an ihrer Außenseite montiert. Sie kann den Bereich zwischen dem 52. nördlichen und südlichen Breitengrad erfassen.

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Quelle: NASA

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