Photosyntheseleistung

Photosyntheseleistung, im deutschsprachigen Kontext oft als Fotosyntheseleistung bezeichnet, ist die Rate, mit der eine Pflanze CO2 aus der Luft fixiert und in organische Substanz überführt. In der Praxis wird sie meist als Netto-Assimilation gemessen und in MikroMol CO2 pro Quadratmeter und Sekunde angegeben (µmol CO2 m^-2 s^-1). Die Nettoleistung ergibt sich aus der CO2-Fixierung minus dem CO2-Verbrauch durch Atmung, insbesondere unter Lichtbedingungen.

Messmethoden: Die gängigste Bestimmung erfolgt durch Gaswechselmessung mit einem Infrarot-Gasanalysator (IRGA). Dabei wird der CO2-Gehalt der ein- und ausströmenden Luft gemessen, um die Netto-Assimilation abzuleiten. Aus A-Ci-Kurven lassen sich Parameter wie Vcmax (maximale Carboxylierungskapazität) und Jmax (maximale Elektronentransportleistung) ableiten; Dunkelatmung Rd wird separat bestimmt. Ergänzend liefern Chlorophyllfluoreszenzmessungen Hinweise auf den Wirkungsgrad der Lichtreaktionen.

Einflussfaktoren: Lichtintensität und Lichtqualität, CO2-Konzentration, Temperatur sowie Wasserverfügbarkeit haben großen Einfluss. Nährstoffe, besonders Stickstoff, das Alter der Blätter und der Grad der Trockenheit spielen ebenfalls eine Rolle. Unter Lichtlimitationen liegt die Quantum yield hoch; bei zunehmender Lichtintensität steigt die Netto-Assimilation bis zur Saturation. Der Lichtkompensationpunkt markiert die Schwelle, bei der die CO2-Aufnahme die CO2-Verlust durch Atmung ausgleicht.

Typische Werte: Unter optimalen Bedingungen erreichen C3-Blätter bei Lichtsättigung Netto-Assimilationsraten von etwa 10 bis 25 µmol CO2 m^-2 s^-1; C4-Pflanzen zeigen tendenziell höhere Werte, etwa 30 bis 60 µmol CO2 m^-2 s^-1. Die Größen variieren stark je nach Art, Umweltbedingungen und Messmethode.

Bedeutung: Die Photosyntheseleistung ist zentral für Pflanzenwachstum, Ertrag und Kohlenstoffkreisläufe. Sie hängt von Umweltfaktoren ab und wird in Forschung und Praxis genutzt, um Produktivität sowie Wasser- und CO2-Nutzungseffizienz zu verbessern.