Die Assimilation des Kohlendioxyds

(Aus "Lehrbuch der Botanik für Hochschulen" von E.Strasburger, F..Noll, H.Schenck, A.F.W.Schimper 1971)

1. Die Photosynthese

Wenn eine höhere grüne Pflanze, deren Wurzeln in eine rein anorganische Nährlösung tauchen, in wenigen Wochen zu stattlicher Größe heranwächst, so ist es ohne weiters klar, dass der Kohlenstoffgehalt der organischen Massen, die sich da fast vor unseren Augen bilden, nicht aus der Nährlösung stammen kann.
Vielmehr bleibt für den Kohlenstoff, den wir sowohl in den eigentlichen Kohlehydraten, wie Zucker, Stärke, Zellulose usw. als auch in der Fülle der übrigen organischen Verbindungen , z.B. in den Aminosäuren der Eiweiße finden, gar keine andere Möglichkeit, als dass er aus der Luft, und zwar aus dem in der Luft enthaltenen Kohlendioxyd stammt.

Um diesen zunächst überraschenden Gedanken von der Bedeutung des Luftkohlendioxyds einleuchtender zu machen, ist es notwendig, dass man sich ein klares Bild von den ständig in unserer Atmosphäre enthaltenen Mengen an Kohlendioxyd und von der Menge des in den Pflanzenteilen gebundenen Kohlenstoffs macht.

Wie man aus zahlreichen Analysen weiß, zeigt der Kohlendioxidgehalt unserer Freilandluft eine erstaunliche Konstanz. Er beträgt durchschnittlich 0,03 Volumprozent direkt über dem Erdboden und in der Nähe großer Städte und Industriezentren aus gleich ersichtlichen Gründen meist etwas mehr.

Das sind pro Liter Luft 0,5-0,6 mg CO2, pro Kubikmeter 0,5-0,6 g CO2 oder 0,13-0,16 g Kohlenstoff. Man hat nun geschätzt, daß in der gesamten Pflanzenwelt der Erde etwa 300 Billionen Kg Kohlenstoff gebunden vorliegen, während der Gesamtgehalt der Atmosphäre auf rund 2100 Billionen Kg CO2 mit etwa 570 Billionen Kg C veranschlagt wird.

Der jährliche Zuwachs an Pflanzensubstanz dürfte alleine bei Landpflanzen ca. 13-22 Billionen Kg C binden, so dass, auch wenn diese Zahlen nur geschätzt und unsicher sind, der Vorrat durch den Aufbau der Pflanzenwelt rasch erschöpft sein müsste, wenn nicht ständige CO2-Quellen vorhanden wären, die den Gehalt immer wieder zu der beobachteten Konstannz auffüllen.

Erstaunlicher Weise sorgt nun das Leben selbst auf unserer Erde für eine dauernde Rückbildung von CO2 in größtem Umfang. Es ist ja ein Charakteristikum der Lebewesen, dass sie zur Aufrechtihres Daseins in einer Weise, die erst später erörtert werden wird, atmen und in der Regel u.a. CO2 ausscheiden. Ein erwachsener Mensch atmet z.B. in 24 Stunden rund 1 Kg CO2 aus, und in der gleichen Größenordnung liegt auch die Atmungsintensität des Tieres und auch der höheren Pflanze.

Einschließ der Exhalation der Vulkane und der Tätigkeit unserer Industrie wären jedoch Menschen, Tiere und höhere Pflanzen immer noch nicht imstande, die beobachtete Konstanz des Luftkohlendioxydgehaltes aufrecht zu erhalten, wenn nicht neben ihnen noch das große Heer der niederen Organismen, insbesondere der Bodenbakterien, lebte und atmete und dabei ungeheure Mengen CO2 produzierte.

Man hat in einem einzigen Kubikzentimeter eines guten Ackerbodens mehrere Milliarden Bakterien gefunden und schätzt die stündliche CO2 Entwicklung aus einem Hektar auf 2-5 Kg CO2 , bei Waldboden auf wesentlich mehr.

Das ergibt pro Jahr derartige Mengen CO2 , dass man wohl verstehen kann, dass gerade diese Mikroorganismen bei der Bilanz des CO2-Gehaltes unserer Lufthülle eine entscheidende Rolle spielen.

Es ist daher bilanzmäß tatsächlich möglich , den in dem jährlichen Zuwachs der Pflanzenwelt gebundenen Kohlenstoff durch die laufende Produktion von Atmungskohlensäure seitens aller Lebewesen auf unserer Erde zu ersetzen und hiermit die Konstanz des CO2-Gehaltes der Luft hinreichend zu erklären.

Aus diesem Zitat wird offensichtlich, dass sich die Biologen in früheren Zeiten eher gesorgt haben, wo denn das notwendige CO2 herkommt!