Umschlagbild - Naturforschende Gesellschaft in Zürich NGZH

14 Neujahrsblatt der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich 1980
Im Gegensatz zu Sonnenkollektor und Sonnenzelle, wo eine Langzeitspeicherung
noch grosse Probleme bietet, liefern uns die photosynthetischen Organismen leicht
speicherbare und dauerhafte Umwandlungsprodukte wie Stärke, Fette, Zellulose
oder Holz, eben Biomasse.
2. Der Mechanismus der Photosynthese und die Ausbeute der
photosynthetischen Energieumsetzung
2.1. Zur Geschichte der Photosynthese
Pflanzenwachstum wurde bis ins 19. Jahrhundert durch Flüsse der
wesentlichen Elemente der organischen Substanz C, H und O beschrieben;
energetische Betrachtungen sind kaum 150 Jahre alt. Als erster studierte wohl
ARISTOTELES (384-322 v.Chr.) die Zusammenhänge zwischen Pflanzenwachstum
und Umwelt, für ihn lieferte der Boden der Pflanze verdaute Nahrung, und die
Blätter hatten nur Schutzfunktion. Um 1450 n. Chr. postulierte NIKLAUS VON
CUSA, dass Wasser Bodensubstanz in die Pflanze bringe, die dort durch die
Wirkung der Sonne - unsere Wärmequelle - eingedickt werde. Diese Idee gab
vielleicht den Anstoss zum bekannten Experiment von VAN HELMONT (1577-
1644), worin dieser nachwies, dass eine Weide innert 5 Jahren 164 Pfund Gewicht,
einzig durch Zugabe von Wasser, zulegen konnte.
Erst in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts wurde, nachdem GREW (1641-
1712) und MALPIGHI (1628-1694) die Spaltöffnungen an Blättern beschrieben
hatten, eine Beziehung zwischen Pflanze und Luft diskutiert (PRIESTLEY [1733-
1804], SCHEELE (1742-1786], INGEN-HOUSZ [1730-1799], SENEBIER (1742-
1808]). INGEN-HOUSZ war der erste, der die Notwendigkeit von Licht für die
Aufnahme von CO2 (bei PRIESTLEY noch «schlechte Luft») und die Abgabe von O2
(= gute Luft) beobachtete, ohne aber energetische Zusammenhänge zu erkennen.
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde von DE SAUSSURE die noch heute
gültige Stöchiometrie aufgestellt:
LIEBIG (ca. 1840) ergänzte diese Gleichung durch den Nachweis, dass Biomasse
nur in Gegenwart der für das Pflanzenwachstum notwendigen Mineralsalze
gebildet wird. Etwa gleichzeitig formulierte J. R. MAYER, der Begründer der
Gesetze der Thermodynamik, die Photosynthese als die wichtigste
Energieumwandlungsreaktion in der Natur:
«Die Sonne ist eine nach menschlichen Begriffen unerschöpfliche Quelle
physischer Kraft. Der Strom dieser Kraft, der sich auch über unsere Erde ergiesst,
ist die beständig sich spannende Feder, die das Getriebe irdischer Tätigkeiten im
Gange erhält Die Natur hat sich die Aufgabe gestellt, das der Erde zuströmende