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Kompaktlexikon der Biologie: Licht

Licht, der sichtbare Bereich der elektromagnetischen Wellen. Die Wellenlängen des L. reichen von etwa 380 bis 780 nm. I.w.S. zählt man zum L. auch infrarote und ultraviolette Strahlung (unsichtbares L.). Der Umweltfaktor L. wird in der Ökologie oft als Lichtfaktor bezeichnet.

Nur ein kleiner Teil der Globalstrahlung wird in der Fotosynthese in chemische Energie überführt, der größte Teil geht beim Durchgang durch die Atmosphäre durch Absorption verloren. Die globale Ausbeute der fotosynthetisch aktiven Strahlung wird auf 2,5 % der Gesamtstrahlung geschätzt. Die höchste L.-Ausbeute wird in landwirtschaftlichen Intensivkulturen wie Zuckerrohr oder Reis erreicht, die geringsten Ausbeuten in trockenen und kalten Klimaten.

Energielieferant. Alle lebenden Organismen mit Ausnahme der chemolithotrophen Bakterien (Chemolithotrophie) sind direkt oder indirekt von der Energie des L. abhängig. Von den Primärproduzenten werden bei der Fotosynthese etwa 0,025 % der gesamten solaren L.-Energie, welche die Erde erreicht, chemisch gebunden und daraus eine Trockenbiomasse von 105 – 125 x 109 t an Land und 45 – 55 x 109 t in den Ozeanen gebunden. Diese Biomasse steht den Konsumenten zur Verfügung. Hinsichtlich der Ansprüche an die L.-Intensität bestehen sehr große artpezifische Unterschiede. Bei geringer L.-Intensität überwiegt die Atmung, wodurch es zu einer negativen Kohlenstoffbilanz kommt. Die Nettofotosynthese ist nur dann posititv, wenn die L.-Intensität über dem Lichtkompensationspunkt liegt, d.h. wenn weniger CO2 verbraucht wird, als bei der Atmung entsteht. Lichtpflanzen (Heliophyten) haben einen höheren L.-Kompensationspunkt als Schattenpflanzen und können daher erst bei höheren Beleuchtungsstärken Stoffgewinne erzielen. In Anpassung an die L.-Intensität bilden sich an ein und derselben Pflanze oft unterschiedlich gestaltete Blätter (Lichtblätter, Schattenblätter). Auch die Ausbildung anderer Pflanzenmerkmale wird maßgeblich vom L. beeinflusst (Fotomorphogenese).

Signalwirkung. Durch den rhythmischen Wechsel von Hell und Dunkel im Verlauf eines Tages und eines Jahres hat sich bei vielen Organismen eine ausgeprägte Anpassung physiologischer Vorgänge entwickelt (Biorhythmik), u.a. bei der Fortpflanzung, der Stoffwechselaktivität, dem Schlaf-Wach-Rhythmus, der Keimung (Lichtkeimer, Dunkelkeimer) und der Blühinduktion (Fotoperiodismus). Bei geringer L.-Intensität oder geringer Tageslänge wird der Stoffwechsel meist auf Sparbetrieb umgeschaltet. Über eine Beeinflussung des Hormonspiegels steuert das L. das Tempo von Entwicklung und Wachstum. Oft werden auch Orientierung und Aktivität vom L. beeinflusst. So ist der morgendliche Gesangsbeginn bei Vögeln (Vogeluhr) nicht nur von der inneren Uhr abhängig, sondern mit artspezifisch unterschiedlichen Bindungen an eine bestimmte Helligkeit zu erklären. Bei vielen Menschen können längere Perioden mit geringer Tageslänge und geringer L.-Intensität zu einer Winter- Depression führen. Sie beginnt in den Herbstmonaten und endet im Frühjahr. Zu den Symptomen gehören Energielosigkeit, Traurigkeit und – im Unterschied zu anderen Depressionsformen – verstärkter Appetit auf Süßes.

Orientierung zum L.. Bei den lichtgerichteten Bewegungen von Organismen unterscheidet man die freien Ortsbewegungen (Fototaxis) von Tieren, bestimmten Algen und fototrophen Bakterien und die lichtgerichteten Wachstumsbewegungen von Pflanzen (Fototropismus). (Auge, Dämmerungssehen, Fotoinhibition, Fotomorphose, Fotonastie, Fototrophie, Heliophyten, Lichtsinnesorgane, Lichtverschmutzung, Schattenpflanzen, Sehen)

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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