Es geht heute um die Pflanzen.
Sehen sie, wie werden sie gesehen?
Wer von euch denkt denn, dass Pflanzen sehen können?
Dann hebt mal das Blatt, was ihr hoffentlich alle habt, in die Höhe.
Und fast alle denken, Pflanzen können sehen.
Okay, wir werden es nachher genauer wissen, denke ich.
Fangen wir einfach mal an.
Zum Sehen braucht man Licht.
Das ist das Bild meiner Lieblingskatze.
Im Dunkeln sieht man sie aber nicht.
Das heißt, man braucht etwas Licht.
Mit ein bisschen Licht sieht man, dass die Katze vorhanden ist, aber
sieht eigentlich nicht, wie sie genau aussieht, welche Farbe sie hat.
Es gibt so ein Sprichwort, nachts sind alle Katzen grau.
Das heißt, man sieht keine Farben.
Erst wenn ich mehr Licht habe, seht ihr, aha, das ist die Katze.
Also zum Sehen brauchen wir Licht und am besten noch relativ viel
Licht.
Pflanzen, die brauchen das Licht jetzt nicht erst mal zum Sehen,
sondern überhaupt zum Überleben.
Denn eine Pflanze im Dunkeln, das geht nicht.
Eine Pflanze braucht, genauso wie wir etwas zu essen brauchen, braucht
sie Licht, denn daraus bekommt sie ihre Energie.
Wenn ihr jetzt hier mal guckt in der Natur, hier in einem Wald kommt
das Licht rein, auf einer Wiese kommt es rein oder hier, das ist ein
großes Bild von einer kleinen Unterwasserpflanze.
Und was ihr da deutlich sehen könnt, das sind so kleine Blubben, also
kleine Bläschen.
Und diese Bläschen entstehen auch bei den Pflanzen in der Natur, also
nicht unter Wasser, auch auf einer Wiese.
Was ist das?
Das ist der Sauerstoff.
Sauerstoff entsteht, wenn eine Pflanze Licht bekommt und zwar setzt
sie um das Kohlendioxid in Sauerstoff.
Was ist das Besondere daran?
Wir Menschen, wir brauchen Sauerstoff zum Atmen, das wisst ihr ja
wahrscheinlich alle.
Und dieser Sauerstoff, der in der Luft ist, der kommt letzten Endes
von den Pflanzen.
Und wo man angefangen hat, die Pflanzen genauer zu verstehen, das ist
schon einige hundert Jahre her, da hat man ein Experiment gemacht, das
ich euch lieber nicht zeigen will, denn es ist nicht ganz so toll,
würde man heute nicht mehr so akzeptieren.
Man hat eine Maus und eine Pflanze in einen abgeschlossenen Raum
gebracht.
Und die Maus und die Pflanze haben wunderschön überlebt, solange Licht
war.
Das heißt, die Pflanze hat Sauerstoff produziert und die Maus hat
diesen Sauerstoff aufgenommen und hat ihn veratmet, also im Prinzip
etwas, was auch Menschen machen können.
Es ist also ein Kreislauf, der Tiere und Pflanzen miteinander
verbindet.
Was hat jetzt hier dieser Astronaut damit zu tun?
Ihr wisst ja, man versucht in größere Entfernungen mit Space Shuttle
usw.
zu kommen.
Und die Entfernungen werden immer größer und weiter.
Und letzten Endes will man auch über Jahre hinweg Menschen weg von der
Erde reißen lassen.
Und das ist das einfache Problem, die brauchen auch Sauerstoff.
Und man hat daran gedacht, wie weit sich das verwirklichen lässt, ist
nicht so ganz klar, dass man mit den Menschen auch Pflanzen in die
Space Shuttle hinein nimmt.
Die produzieren Sauerstoff und leben von dem CO2, was die Menschen
ausstoßen.
Das heißt, es ist ein Kreislauf.
Also behalten wir mal, die Pflanzen brauchen Licht, um überhaupt leben
zu können, um auch wachsen zu können.
Das Licht, was ist das?
Licht, wisst ihr ja, im Großen und Ganzen kommt von der Sonne.
Wir können es aber auch mit Lampen erzeugen.
Und ein Geheimnis will ich euch verraten, es gibt kein Weißlicht.
Weißlicht ist letzten Endes eine Summe aus verschiedenen farbigem
Licht.
Und wenn man das Weißlicht durch ein Glasprisma hindurch gleitet, dann
kann man das in seine Einzelkomponenten auflösen.
Und das wollte ich jetzt hier mit diesem Gerät mal zeigen.
Vorhin hat es funktioniert, jetzt im Moment hat es mal kurz wieder
nicht funktioniert.
Mal sehen, ob ich das jetzt wieder in Gang bringen kann.
Also das ist eine Weißlichtlampe, mit der ich dann zeigen kann, dass
das Weißlicht aus verschiedenen Farben besteht.
Anscheinend will es jetzt mal wieder nicht.
Dann lassen wir das einfach.
Es ist so, das weiße Licht zerlegt in seine Komponenten, sind immer
diese Farben.
Und das, was ihr jetzt als Weißlicht seht, ist letzten Endes
zusammengesetzt aus Rot, Grün und Blau.
Also wenn ich Weißlicht erzeugen will, dann muss ich Rotes, Grünes und
Blaues Licht nehmen.
Alles zusammen im richtigen Verhältnis gibt uns das Weiß.
Das ist im Übrigen das Prinzip, was man auch bei Farbfernsehern oder
Monitoren hat, dass man Weißes erzeugt durch eine Kombination Blau
-Grün -Rot.
Das heißt, diese verschiedenen Rot-Grün-Blau-Anteile, die man hier
sieht, die entstehen eigentlich dadurch, dass sie sehr klein sind und
unser Auge dann als Summe ein Weißlicht sieht.
Unser Auge kennt ja hier diese verschiedenen Farben, Blau-Grün-Gelb
-Rot und es ist am empfindlichsten im grünen Bereich.
Das heißt, hier ist die Empfindlichkeit aufgetragen gegen die
verschiedenen Farben und die Farben sind letzten Endes definiert durch
eine Wellenlänge.
Das Licht ist ja eine Welle auch und der Abstand zwischen den Gipfeln
oder der Abstand zwischen Tälern wird ausgedrückt in Nanometer.
Und Nanometer ist eine unvorstellbar kleine Zahl.
Ein Nanometer ist ein Milliardstellmeter.
Wenn ihr euch vorstellt, die Entfernung von Süddeutschland, Garmisch
-Partenkirchen bis nach Flensburg, so ungefähr 1000 Kilometer, da wäre
ein Nanometer ein Millimeter.
Also ganz, ganz wenig.
Und diese Schwingungen, die man da hat, erzeugen je nachdem, wie weit
diese Berge und Täler voneinander entfernt sind, eben diese
unterschiedlichen Farben in unserem Auge.
Jetzt, wir sehen Pflanzen.
Hier im Hintergrund habt ihr nochmal das Bild von den Augen, also dem
menschlichen Auge.
Pflanzen sehen im Prinzip anders als das menschliche Auge, besonders
schlecht im Grün, dafür gut im Roten und im Blauen und sogar auch ein
bisschen im Ultravioletten, weil unser Auge gar nichts sieht, und im
Infraroten.
Also Pflanzen sehen zumindest von dem Farbbereich ähnlich, nur in
einer anderen Verteilung, besonders schlecht halt da, wo unser Auge
von Menschen besonders gut ist.
Wenn ihr jetzt mal euer Blatt genauer betrachtet, ihr seht ja die
Farbe Grün.
Und zwar seht ihr die Farbe Grün, wenn ihr drauf guckt, oder wenn ihr
mal das gegen die Lampen oben haltet, da kommt auch grünes Licht
durch.
Warum ist das grün?
Das ist zum einen natürlich dadurch, dass eure Augen besonders gut im
Grün sind, zum anderen, dass diese Lichtteile hier im Blauen und im
Roten von dem Blatt aufgenommen werden.
Und das, was übrig bleibt, ist eben das Grün.
Und insofern sieht ein Blatt immer grün aus, egal ob man es jetzt hier
von oben mit Licht bestrahlt oder ob man es durch das Blatt hindurch
guckt.
Jetzt haben Pflanzen die Eigenschaft, einmal sie brauchen das Licht,
zum anderen wachsen sie auch zum Licht hin.
Nicht alle Pflanzen und nicht in allen Altersstadiumen tun das, aber
es gibt ein Experiment, mit dem das gezeigt wird.
Mit einer ganz einfachen Kerze.
Und man zeigt, dass ein kleiner Keimling, der vielleicht fünf, zehn
Tage alt ist, sich hin zum Licht wendet.
Das heißt, er krümmt sich in die Richtung, wo das Licht herkommt.
Wenn man die Spitze von dem kleinen Keimling abdeckt, mit einfach
einem kleinen Alu-Teil, dann wächst er gerade.
Das heißt, er krümmt sich nicht mehr.
Das bedeutet, das Teil, was empfindlich ist, also entsprechend dem
menschlichen Auge, sitzt in der Spitze von dem Keimling.
Das heißt, wenn man das Auge zumacht, ist die Pflanze im Prinzip
blind.
Ein anderes Experiment, wenn man den unteren Teil hier mit so einem
Pappe einfach vom Licht ausschließt, krümmt es sich wieder, also das
zeigt ganz klar, die Empfindlichkeit der Pflanze ist in der Spitze,
also nicht über die gesamte Pflanze, sondern nur in der Spitze.
Man hat das dann genauer untersucht, welche Farben da eine Rolle
spielen und wie ihr seht, nur das blaue Licht ist das Licht, was die
Pflanze zu einer Krümmung veranlasst.
Also nicht rot, nicht gelb und nicht grün, sondern nur ein blaues
Licht.
Hier ist gezeigt, wie sich eine Pflanze nach mehreren Stunden mit der
Blüte hin zum Licht wendet.
Also das ist jetzt nicht eine schnelle Aufnahme, sondern das ist hier
einmal vielleicht in der ersten Stunde, zweite Stunde, dritte Stunde,
vierte, fünfte Stunde, also es dauert eine Zeit, bis eine Pflanze sich
hin zum Licht bewegt, aber genau immer da, wo das Licht herkommt,
bewegt sie sich, also das ist jetzt ein Foto, was man aus mehreren
zusammengestellt hat.
Wenn ihr mal draußen Sonnenblumenfelder euch anguckt, also
Sonnenblumen kennt ihr ja wahrscheinlich, gibt es in größeren Mengen,
werden auch in den letzten Jahren vermehrt angeboten und angebaut,
dann haben die ihre Blüten immer in eine Richtung.
Das heißt, das ist eigentlich komisch, wieso sollte ein Bauer die
Pflanzen immer so ausrichten, dass die Blüten immer in eine Richtung
gehen.
Der Trick dahinter ist der, dass diese Blüte zumindest in einem
jugendlichen Stadium mit dem Sonnenstand sich dreht und sobald sie
dann älter wird, also dann auch eine bestimmte Größe und Gewicht
erreicht, kann sie sich nicht mehr drehen, das heißt, sie bleibt dann
stehen, aber letzten Endes ist es wie bei einem Orchester, die
einzelnen Blüten haben alle eine Richtung, das heißt, die spielen in
Anführungszeichen alle schön zusammen.
Guckt es euch mal an, es ist bei diesen Sonnenblumenfeldern immer so,
dass die einmal alle in eine Richtung gucken.
Ein anderes Phänomen, was auch mit dem Licht zusammenhängt, ist das
der Tageslänge.
Es gibt Pflanzen, die sind Kurztagspflanzen, das heißt, die blühen
erst dann, wenn die Pflanzen relativ kurze Zeit Tageslicht bekommen.
Und zu denen gehört zum Beispiel der Weihnachtsstar, den kennt ihr
wahrscheinlich alle zu Weihnachten, in der Adventszeit hat man den
viel in den Geschäften.
Wenn man den normal bei uns anpflanzen würde, macht man in großen
Gewächshäusern, dann würde der zum Februar blühen.
Das wäre nicht so lustig, denn im Februar kauft keiner
Weihnachtssterne.
Also, man wendet da einen Trick an, denn die Blüte vom
Weihnachtsstern, die braucht ungefähr so zwei Monate.
Und zwei Monate vor dem Termin, wo man die Blüte braucht, nämlich zur
Adventszeit, zwei Monate vorher wäre dann also im September, da wird
der Tag kürzer gemacht, als er eigentlich ist.
Im September sind bei uns die Tageslängen noch relativ lang und was
die Gärtner machen, sie verkürzen den Tag.
Am Ende des Tages wird er einfach ein, zwei Stunden kürzer gemacht und
das bedeutet, zu dem Zeitpunkt, Ende September, beginnt die
Blütenausbildung und man hat dann wirklich eine volle Blüte zur
Adventszeit, wenn die Pflanzen eben auch gebraucht werden.
Das heißt, das ist eine Reaktion auf Licht und man hat herausgefunden,
dass speziell das Rotlicht eine Rolle spielt.
Also man braucht einen bestimmten Rotlichtanteil für eine bestimmte
Zeit und dann blühen die Kurztagspflanzen, wie eben zum Beispiel der
Weihnachtsstern.
Wie der Name sagt, Kurztag gibt es auch Langtagpflanzen.
Langtagpflanzen blühen eben erst dann, wenn der Tag eine bestimmte
Länge hat.
Also die Pflanzen reagieren auf Licht, sie brauchen das Licht.
Pflanzen können unterscheiden zwischen rotem und blauem und zum Teil
auch grünem Licht.
Sie können die Länge des Lichtes genau herausfinden, sie können die
Richtung herausfinden, aber was sie nicht können, sind zum Beispiel
Bilder sehen.
Also so wie ich euch jetzt hier sehe, kann eine Pflanze euch nicht
sehen.
Also die Frage letzten Endes, können Pflanzen sehen, muss man mit
einem Jein beantworten.
Das heißt, auf der einen Seite haben sie eben ein Lichtempfinden, aber
können keine Bilder sehen.
Jetzt, wie werden Pflanzen gesehen?
Der größte Teil von einer Pflanze, den wir sehen können, sind die
Blätter.
Also hier ist so ein Bild mal zusammengestellt, ein Baum im Herbst,
ein Baum im Frühjahr-Sommer, mit vielen, vielen Blättern.
Das, was man beim Baum sieht, das sind letzten Endes die Blätter, die
eine große Oberfläche haben, wo eben auch dann dieser Photosynthese
-Prozess stattfindet.
Und wenn man jetzt einen Baum oder eine Pflanze generell betrachtet,
sieht man im Wesentlichen, das habe ich euch ja vorhin schon gesagt,
das Grüne.
Warum ist es grün?
Weil das Licht, das eingestrahlt wird, besonders das Blaue und das
Rote, wird absorbiert.
Es wird in dem Blatt festgehalten und nur der grüne Anteil wird
reflektiert, also abgestrahlt oder durch das Blatt durchgelassen.
Man kann aus den Farben, wie ihr seht, das ist ein Herbstbild von
Kanada, die Farbstoffe feststellen.
Bei uns, die meisten Pflanzen sind grün und das großen Teil des Jahres
über, aber im Herbst kommt es eben zu diesen Verfärbungen.
Wie kommt es?
Das ist im Wesentlichen dadurch, dass der grüne Farbstoff abgebaut
wird oder auch Gelbe und Rote gebildet werden.
Besonders schön ist das im Indian Summer in Kanada oder USA im Norden,
Nordosten, da kann man die verschiedenen Farben sehen.
Man kann also aus dem Licht, was da rauskommt, auf die
Farbstoffzusammensetzung schließen.
Man kann sich die Bilder aus kurzen Entfernungen angucken, das heißt,
wenige Meter sieht man einzelne Blätter noch, aus größerer Entfernung,
50 bis 100 Meter oder ein bisschen mehr noch, kann man ganze Pflanzen,
ganze Bäume sehen.
Was ist denn das hier?
Weiß es jemand?
Sagt es mal kurz.
Karlsruhe, genau.
Ich denke, das haben sehr viele erkannt, anhand dieser
Straßenstruktur.
Und hier seht ihr auch sehr viele grüne Flächen.
Schlosspark und unser Gebäude, das ist irgendwo hier.
Also Audemars ist auch mit drin.
Aus größerer Entfernung, wäre in dem Fall von einem Flugzeug, kann man
solche Bilder machen, sieht er auch eben die Pflanzen, die dadurch
charakterisiert sind, dass sie sehr viele Blätter haben.
Letzten Endes sind es lauter Blätter, die wir da sehen.
Wenn man das jetzt aus größeren Entfernungen macht, also von einem
Satelliten, was ist das wohl?
Irgendwo mal hier auf der Seite.
Die Erde?
Nein, nicht ganz.
Deutschland!
Deutschland, gut.
Also, das ist ein Bild von einem Satelliten, aufgenommen aus größerer
Entfernung, das man ganz Deutschland sehen kann, wobei es nicht so
ist, dass jetzt hier zum Beispiel, wo Frankreich ist, da nichts zu
sehen ist, aber man hat es einfach schwarz gemacht, damit man sicher
ist, damit kein anderes Land da Probleme hat damit.
Das ist von der Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt,
also das, was in den USA die NASA ist, ist das bei uns die DLR.
Und was ist das jetzt?
Welt?
Ja, die Welt oder die Erde, je nachdem, wie ihr es wollt.
Hier haben wir Südamerika, Afrika.
Das ist jetzt eine Karte der Pflanzenverteilung, der
Vegetationsverteilung.
Und da sieht man jetzt nicht etwa hier das Grün, weil das viel Blätter
hat, sondern man hat hier Falschfarben.
Damit es dem Auge besser sichtbar wird, hat man das einfach in Farben
umgemünzt.
Wenige Pflanzen sind so Blautöne, viele Pflanzen rot.
Also man sieht zum Beispiel hier an den Küsten gibt es relativ viele
Pflanzen, es gibt ja viele Wasserpflanzen auch.
In den Ozeanen ist eher wenig vorhanden.
Und natürlich hier, was ist das?
Das ist Regenwald, Südamerika oder auch hier Afrika.
Wo wir sind, irgendwo da oben, da ist so mittlere Pflanzenverteilung.
So ein Bild kann man auch nur mit einem Satelliten machen.
Und man braucht dazu nicht nur einmal um die Erde fliegen, sondern das
sind viele Monate, die das braucht.
Denn nicht immer ist die Erde ohne Wolken.
Also man muss durch die Wolken durchgucken können und das braucht auch
eben seine Zeit.
Und das ist jetzt ein Bild von einem Satelliten der NASA, die das zur
Verteilung der Pflanzen dargestellt haben.
Was kann man mit solchen Aufnahmen machen?
Man kann Umweltschäden analysieren.
Das macht sich natürlich besonders dann ganz gut, wenn man dann
verschiedene Jahre untersucht.
Hier zum Beispiel, das ist im Amazonasbecken im Regenwald.
Ein Bild vom Jahr 2000 und 2009.
Was ihr seht, das wird hier immer heller.
Das sind Waldrodungen, der Regenwald wird dort zerstört, letzten Endes
besiedelt oder auch in Agrarflächen umgewandelt.
Und das ist sehr verstärkt zwischen 2000 und 2009.
Hier ist es eher eine Momentaufnahme.
Was ist das wohl für ein Land?
Italien.
Italien, sehr gut.
Das ist Corsica und das ist der berühmte Stiefel von Italien.
Und da sieht man hier an der Seite gibt es in dem Jahr Algen,
Algenteppiche, die natürlich nicht so toll sind, auch zum Baden nicht
so angenehm.
Also das kann man dann von einem Satelliten sehen.
Oder auch, wenn man hier rüber geht, das ist eine Agrarlandschaft mit
verschiedenen Feldern, kann man sehen, wie viel Ernte ist vorhanden,
wie reif sind die Pflanzen, sind sie gut in der Qualität.
Also das ist eine Sache, die auch wirtschaftlich von Interesse ist in
der Landwirtschaft.
Was ich bisher jetzt dazu gesagt habe, das ist im Wesentlichen die
Reflexion, die wir sehen.
Und jetzt kommen wir zu einem Signal, was bei uns am Institut
besonders stark untersucht wird.
Und zwar ist es ein Signal, was man Fluoreszenz nennt.
Es geht aus von einem Kristall, das ist Calcium Fluorid, da wurde der
Name entdeckt oder der Name erfunden.
Wenn man mit UV auf dieses Kristall drauf geht, dann wird dieses UV
absorbiert, ein Teil der Energie geht verloren und ein gewisser Teil
geht als Leuchten, als Fluoreszenzlicht nach draußen.
Das heißt, wenn wir uns jetzt diesen Kristall mal angucken, das ist
also ein Calcium Fluorid, hier mit Weißlicht beleuchtet, das seht ihr
ja auch mit der Kamera.
Und wenn wir jetzt umschalten auf UV, dann seht ihr das Leuchten,
dieses Calcium Fluorid, also das ist die Fluoreszenz, die nur eben bei
den Kristallen auftritt, wo das Calcium Fluorid drin ist.
Und im Stein gibt es auch noch ein paar andere.
Wenn man jetzt das vom Kristall rüber geht auf die Blätter, sieht das
so aus, wenn man Licht einstrahlt, man kann da UV nehmen oder auch
Blaulicht, dann wird ein Teil des Lichtes umgesetzt in Fluoreszenz.
Und zwar, das Chlorophyll, der grüne Farbstoff von Blättern, ist ein
Stoff, der Fluoreszenz macht.
Also nicht jeder Stoff macht Fluoreszenz, es gibt eine bestimmte Menge
an Stoffen, die diese Fluoreszenz machen.
Und wenn wir uns jetzt mal ein Extrakt angucken,
den haben wir hergestellt, einfach aus Blättern.
Und wenn man uns mal das hier anguckt, mit Weißlicht, das ist also ein
grüner Extrakt.
Und wenn man den jetzt umschaltet auf UV, was passiert, wir sehen die
rote Fluoreszenz.
Also Stefanie hat da nicht gemogelt, das ist unberührt.
Man sieht diese rote Farbe, also es ist der gleiche Chlorophyllextrakt
wie vorher auch.
Das heißt, das Chlorophyll ist in der Lage, einen Teil der Energie
eben als dieses Fluoreszenzlicht umzusetzen.
Wenn man sich das jetzt weiter betrachtet, und speziell bei Pflanzen,
ist es so, das ist jetzt hier ein mikroskopischer Querschnitt von der
Pflanze.
Wenn Licht eingestrahlt wird, habt ihr gesehen, ein Teil geht in die
Reflexion, wesentlich Grünlicht, ein Teil geht durch das Blatt, und
das, was in der Pflanze bleibt, was also absorbiert wird, kann als
Fluoreszenz weggehen, aber eben auch als Photosynthese genutzt werden.
Also es ist letzten Endes ein Eintrag von Energie, die in
Photosynthese umgesetzt wird und ein Teil geht auch als Wärme
verloren.
Da jetzt, wenn man das Licht hier einstrahlt, die Energie immer die
gleiche ist, gibt es eine Verteilung zwischen Chlorophyllfluoreszenz
und Photosynthese, die voneinander abhängt.
Das heißt, wenn die Photosynthese hoch ist, was eigentlich positiv
ist, dann ist die Chlorophyllfluoreszenz niedrig oder andersherum,
wenn die Photosynthese niedrig ist, dann wird die
Chlorophyllfluoreszenz hoch.
In einem einfachen Diagramm zeige ich euch jetzt das, was ihr nachher
mit bloßem Auge oder mit Hilfe der Kamera, sagen wir lieber, sehen
werdet.
Wir haben hier die Zeit und im Dunkeln ist keine Photosynthese und
auch keine Fluoreszenz und sobald ich das Licht einschalte, braucht
die Pflanze so ein, zwei, drei Minuten, bis die Photosynthese ansteigt
und in der Zeit, wo das Licht voll an ist, muss die Energie in die
Chlorophyllfluoreszenz übergehen.
Das heißt, bei niedriger Photosynthese habe ich eine hohe
Chlorophyllfluoreszenz und die sinkt dann ab und das ist ein Zeichen
dafür, dass Photosynthese abläuft.
Wir haben das ein bisschen schon vorher mal abfotografiert, erkläre
euch, was ihr jetzt nachher mit der Kamera auch sehen werdet.
Wir haben hier ein Ahornblatt, sehr viele von euch haben ja auch ein
Ahornblatt in der Hand und wir haben jetzt hier einfach ein paar
Papierblätter, die man so im Bastelladen kaufen kann.
Hier über das Blatt ist so ein schwarzes Tuch drüber gedeckt.
Das spielt eine Rolle, nachher werdet ihr gleich sehen.
Wenn ich mir jetzt Fluoreszenz angucke, dann sehe ich ganz klar die
Fluoreszenz von dem Ahornblatt.
Warum sehe ich hier keine von den Papierblättern?
Ganz einfach, da ist kein Chlorophyll und nur Chlorophyll macht die
Fluoreszenz.
Also hier seht ihr die Fluoreszenz.
In dem unbelichteten Teil, wo also so ein schwarzes Tuch drüber
gedeckt ist, sieht man natürlich keine Fluoreszenz, weil ja da auch
kein Licht dran kommt.
Wenn ich jetzt diese Abdeckung wegnehme, dann habe ich dieses Bild.
Das heißt, hier wird die Fluoreszenz sehr viel höher.
Warum?
Weil da die Photosynthese anfängt langsam zu arbeiten und in der Zeit
habe ich hier eine hohe Chlorophyll-Fluoreszenz.
Und im Fall der äußeren, vorher belichteten Bereiche ist die
Photosynthese schon ziemlich hoch.
Das heißt, die Fluoreszenz ist dann relativ schwach.
Das wollen wir uns jetzt mal im Experiment angucken.
Dazu sollte man einfach mal noch das Licht ausschalten.
Wir haben jetzt hier ein Blatt, was jetzt noch mit Weißlicht belichtet
wird.
Das ist jetzt das Kunststoffblatt, also das, was keine Fluoreszenz
zeigen soll.
Wenn wir jetzt mal auf das andere rübergehen, dann haben wir das
lebende Blatt.
Jetzt sehen wir eigentlich nur das Grüne und um jetzt die Fluoreszenz
zu sehen, schalten wir um auf Blaulicht und mit dem Blaulicht sehen
wir das erste Mal Blau.
Um jetzt die Fluoreszenz zu sehen, müssen wir einen roten Filter vors
Auge halten.
Das Auge, mit dem wir jetzt arbeiten, ist die Kamera.
Das heißt, da wird jetzt ein roter Filter davor gemacht.
Und ihr seht, das ist jetzt die Fluoreszenz, die wir von dem Blatt
bekommen.
Und ihr seht auch den schwarzen Streifen, der auf dem Blatt drauf ist.
Jetzt sieht man es recht gut, aber das ist okay so.
Das ist halt ein schwaches Bild.
Warum man den Filter braucht, das ist ganz einfach deswegen, weil
dieses Blaulicht sonst zu stark ist und dieser Rotfilter blendet das
Blaulicht aus.
Und jetzt wird die Stefanie das schwarze Tuch da wegnehmen.
Und ihr werdet sehen, da haben wir eine ganz helle Fluoreszenz, da ist
die Photosynthese ganz schwach.
Und mit der Zeit sinkt die Fluoreszenz ab.
Das heißt, die Photosynthese steigt an und ihr habt dann irgendwann
mal den Zustand, wie in dem anderen Bereich, der die ganze Zeit
beleuchtet war.
Das ist also ein Nachweis, dass dieses Blatt Photosynthese macht.
Es zeigt erst mal Chlorophyll-Fluoreszenz, aber diese Chlorophyll
-Fluoreszenz ist eben auch Variable.
Das heißt, sie lässt sich verändern durch diese schwarze Abdeckung.
Wir haben jetzt noch einen anderen Versuch, der im Prinzip auch so
etwas Ähnliches zeigt.
Und zwar, wenn ich jetzt ein Blatt nehme, was Eis auf der Oberfläche
hat.
Stefanie hat heute Morgen aus unserem Gefrierschrank ein paar
Eiswürfel mitgebracht.
Was passiert denn da, wenn ich ein Blatt mit einem Eiswürfel versehe?
Hat jemand eine Ahnung, was dann passiert?
Das Eis schmilzt, wenn man lange genug wartet.
Und was passiert mit dem Blatt?
Das Blatt kühlt ab.
Und wenn es abkühlt, was kann man da sagen?
Dann muss die Photosynthese runtergehen.
Das heißt, Photosynthese ist ja ein Prozess, der letzten Endes die
Arbeit der Pflanze zeigt.
Und wenn die Pflanze abgekühlt wird, auf niedrige Bereiche, dann geht
auch die Photosynthese runter.
Was passiert, wenn ich jetzt diese Eisteile auf das Blatt drauf tue
und mir die Fluoreszenz angucke?
Was würdet ihr vermuten?
Jetzt gehen wir vielleicht mal auf die andere Seite.
Fluoreszenz steigt.
Ja genau, also die Fluoreszenz sollte hoch sein, weil wir dort die
Photosynthese runtergefahren haben.
Durch die Abkühlung.
Also wir haben das halt schon mal vorher gemacht.
So sieht es aus, wenn man das mit einer Kamera, also mit einer ganz
normalen Digitalkamera, sich anschaut.
Und jetzt haben wir aber hier das Glück, dass wir ihn da haben.
Und jetzt schauen wir das Ganze mal als Experiment an.
Stefanie hat jetzt das Blatt mit dem Eiswürfel.
Jetzt gucken wir uns erst noch mal die Fluoreszenz an.
Das ist jetzt bei Weißlichtbelichtung und wir müssen jetzt den
Rotfilter vor die Kamera machen.
Jetzt haben wir auf Blau umgeschaltet, jetzt sieht man erstmal nichts.
Und jetzt haben wir die Fluoreszenz.
Okay, man kann es glaube ich schon fast ahnen, hinter dem Eiswürfel.
Und den machen wir jetzt mal gerade weg.
Und dann seht ihr, aha, die Fluoreszenz ist sehr hoch.
Und das bedeutet, die Photosynthese ist niedrig.
Und wir haben also den Nachweis, dass speziell an dem Punkt, wo das
Eis hier gekühlt hat, die Photosynthese praktisch runtergefahren wird.
Also das ist ein einfaches Experiment, mit dem wir erstmal nachweisen
können, dass Chlorophyll da ist und zum anderen, dass Photosynthese
aktiv oder nicht aktiv ist.
Ein Bild, was ein bisschen noch Zukunftsmusik ist, aber was durchaus
schon in der Entwicklung ist, würde ich euch noch zeigen.
Fluoreszenz in der Präzisionslandwirtschaft.
Was ist Präzisionslandwirtschaft?
Präzisionslandwirtschaft ist Landwirtschaft, wo man eben nicht alles
gleichmäßig behandelt, sondern präzise, wenn es sein muss, jede
Pflanze einzeln.
Und da gibt es ein System von einer deutschen Firma, die letzten Endes
Mitarbeiter der DLR, also der deutschen NASA, kann man sagen,
übernommen hat.
Die haben vor einem Traktor solche Beleuchtungsquellen und Sensoren
angebracht, mit denen man Fluoreszenz misst und der Trick ist der,
dass vorne praktisch analysiert wird, sind die Pflanzen in Ordnung,
geht es ihnen gut und wenn dem nicht so ist, dann kann man an den
Stellen, wo es gebraucht wird, hinter dem Traktor Düngemittel
ausbringen, um eine Pflanze besser am Leben zu erhalten.
Das heißt, das ist hier vorne die Fluoreszenzmessung und da hinten die
Dosierung von Dünger.
Vorteil ist natürlich der, dass man weniger Dünger einsetzt, man kann
das auch für Unkrautbekämpfungsmittel verwenden, also möglichst wenig
Chemie, aber eben dann dort, wo sie gebraucht wird.
Fassen wir nochmal zusammen, was wir heute gehört haben.
Wie Pflanzen sehen, ihr habt es ja auch selber mitbekommen, richtig
sehen, in dem Sinne Bilder oder Filme oder sowas können Pflanzen
nicht, aber sie brauchen das Licht, um überhaupt zu wachsen im Prozess
der Photosynthese.
Sie reagieren auf Lichtfarben, Blaulicht, Rotlicht.
Sie können sehen, woher ein Licht kommt, krümmen sich also zum Licht.
Sie können Tageslängen messen, also es gibt viele Faktoren, mit denen
Pflanzen sehen können.
Wie weit man das dann wirklich als sehen bezeichnet oder nicht, das
ist eine andere Sache.
Wie Pflanzen gesehen werden, das ist im Wesentlichen, was man heute
aus größerer Entfernung macht.
Die Reflexion, die uns Farbstoffe wiedergibt, wie sich die
Zusammensetzung und Farbstoffen ändern, das kann zum Teil auch
wirtschaftliche Bedeutung haben.
Die Chlorophyllfluoreszenz ist eine Methode, um gleichzeitig auch noch
Photosyntheseaktivität, also wirkliche Funktionen und Lebensprozesse
einer Pflanze darzustellen.
Und das Ganze kann man nutzen, um Ausbreitung, Gesundheit, Qualität
von Pflanzen zu untersuchen.
Damit wäre ich am Ende und vielleicht noch ein Dank an verschiedene
Einrichtungen, die mitgeholfen haben, hier die Vorlesung mit zu
gestalten.
Und hier unten habe ich auch noch zwei Forschungsprojekte, an denen
ich beteiligt bin mit einigen Mitarbeitern.
Und diese Lampe, die wir hier auch für die Fluoreszenzdemonstration
zeigen, ist von meinem Freund in Budapest gebaut worden.
Mit dem kann man eben wirklich Fluoreszenz, Photosynthese untersuchen
und detektieren.
Schön, dass ihr da wart und ich hoffe, ihr habt ein bisschen was mit
nach Hause genommen und auch mal was über Pflanzen gehört, jetzt nicht
nur im negativen, sondern auch im positiven Sinne.
Dankeschön und Tschüss!