Wissenswertes über die Photosynthese

PUR:
Die photosynthetisch nutzbare Strahlung (Photosynthetically Useable Radiation) oder auch PUR genannt. Diese Einheit drückt den Zusammenhang zwischen der potentiell photosynthetisch nutzbaren Strahlung (PAR) und der individuellen Strahlungsnutzung für die Photosynthese aus. Ein PUR-Sensor wichtet die einfallende Strahlung in der Art, wie es der mittleren spektralen Empfindlichkeit der Photo-synthese grüner Pflanzen entspricht. Die PUR-Strahlung wird in Energiestromdichte (W/m²) angegeben. Es hat den Anschein, dass PUR die beste Einheit für Wachstumslampen darstellt. Diese Einheit ist jedoch nicht leicht zu verstehen und alle Physiker die wir zu diesem Thema befragten, konnten uns nicht wirklich weiterhelfen.
Also versuchten wir selber diesen PUR/W/m² auf die Spur zu kommen.
Ein Chlorophyllmolekül absorbiert ca. 45 Photonen per Sekunde. Das heißt, die Photosyntheserate kann durch Bestrahlung von höheren Lichtintensitäten nicht unbegrenzt gesteigert werden. Wenn die Lichtsättigung einmal erreicht ist, könnte man noch dutzende von Wachstumslampen dazuschalten, aber das Ergebnis, bis auf eine hohe Stromrechnung, bliebe dasselbe.
Der Energiegehalt eines Lichtquants läßt sich aus der Planckschen Formel berechnen. D.h. die Energie eines Lichtquants ist eine Funktion der Frequenz, oder Wellenlänge des Lichts:
Energie eines Photons = hv = h x (c/Wellenlänge)
Dabei ist h die berühmte Planck-Konstante (6,624 x 10 hoch minus 27Erg x Sekunde) und c die Lichtgeschwindigkeit ca. (3 x 10 hoch 10 Zentimeter pro Secunde).
Für ROTES Licht mit einer Wellenlänge von z.B. 700nm beträgt die Energie 6,77 x 10 hoch minus 20 Kalorien pro Quant oder 41 Kilokalorien pro Einstein (1 Einstein entspricht 6,02 x 10 hoch 23 Quanten). Wenn ein Lichtquant jeweils ein Elektron durch jedes Photosystem bewegt, werden 164 Kilokalorien benötigt. Das wären ca. 190W/m², falls wir uns nicht verrechnet haben... :o)
Diese Zahl stützt sich jedoch auch so ca. auf die Solarkonstante. Wenn 1400W/m² Energie auf die Erde treffen und nur 15% davon aus rotem (622-770nm) Licht bestehen, wären das 210W/m²; dies aber auf einen Ort oberhalb der Erdatmosphäre bezogen!