Deutsches Museum Bonn

Das Leuchten der Pflanzen

Bonn - (we). Dass Pflanzen leben, ist mittlerweile Standardwissen.
Chemische Reaktionen sorgen dafür, dass sie wachsen und gedeihen.
Oder auch absterben. Es lässt sich zudem leicht erkennen, ob sich
Pflanzen wohl fühlen oder ob sie gestresst sind.

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Wie das funktioniert, kann man als interessierter Laie in der neuen
Sommerausstellung des Deutschen Museums Bonn bis zum 23. September
nachempfinden und sehen. Unter dem Titel „Das Leuchten der
Pflanzen“ wird ein Phänomen sichtbar gemacht, das den schlichten
Besucher am Leben von Pflanzen teilhaben lässt.

Und das geht so: Eine Grün-Pflanze ‚lebt‘, indem sie Sonnenlicht
in Zucker umwandelt. Der wird gespeichert und als Energievorrat
genutzt. Das Licht wird absorbiert, Kohlendioxid und Wasser
aufgenommen und umgewandelt zu Zucker, Stärke und Sauerstoff. Diesen
allein schon wegen der Entstehung von Sauerstoff für alle Lebewesen
wichtigen Vorgang nennt man Photosynthese. Weil das Licht in Zucker
umgewandelt wird. Das passiert durch das Chlorophyll, das Blattgrün.
Der Wirkungsgrad ist erstaunlich hoch. Dennoch kommt es zu
Aufnahmeverlusten. Dieses quasi nutzlose Licht wird reflektiert. Und
das wird als rötliches Glühen, als Leuchten, sichtbar. Das ist ein
Ergebnis der Photosynthese, die Chlorophyllfluoreszenz.

Um das mit bloßem Auge sehen zu können, braucht es eine
Dunkelkammer. Weil im Dunkeln keine Fotosynthese stattfindet. Dazu
braucht es ja Licht. Das erzeugt man mit Hilfe einer Taschenlampe.
Deren Licht erscheint blau. Die Bestrahlung von Pflanzen mit dem
Lampenlicht löst die Photosynthese aus. Weil ja Licht auf die Pflanze
fällt und sie dadurch chemisch angeregt wird. Wenn es zur
Photosynthese kommt, kommt es auch zur Verluststrahlung. Und die nimmt
man als Leuchten, als Glühen wahr, wenn man einen Farbfilter zwischen
Lampenstrahl und Pflanze hält. Dann wird der blaue Lichtanteil
weggefiltert, der Filter lässt nur den Teil des Farbspektrums durch,
den die Pflanze verarbeitet, und das Ergebnis ist wie zuvor
beschrieben, das ‚Leuchten‘, eben die Chlorophyllfluoreszenz.

Nun darf man sich fragen, was daran so spannend ist. Nun, neben der
philosophischen Frage, ob auch das menschliche Leben anhand rein
bio-chemischer Reaktionen vollständig erklärbar ist oder ob der
Mensch mehr ist als die Summe seiner Einzelteile, kann man mit der
Nutzung der Chlorophyllfluoreszenz, dem soeben beschriebenen
‚Leuchten‘, konkrete Anwendungsmöglichkeiten verknüpfen. „Es
ist natürlich hilfreich, frühzeitig zu wissen, ob ein
landwirtschaftlich genutztes Feld gesund ist oder zu verrotten
droht“, sagt Botaniker und Photosynthese-Experte Prof. Uwe Rascher
vom Forschungszentrum Jülich. Die Ausstellung beruht auf den
Erkenntnissen, die er in seinen 30 Jahren als Pflanzen-Forscher
gesammelt hat.

Für 2022 ist der Start eines speziellen Satelliten vorgesehen. Mit
dem kann man großflächig die Chlorophyllfluoreszenz messen. Das
passiert nach demselben Muster wie oben im Kleinen beschrieben. Man
setzt als Filter Beugungsfilter ein, die den blauen Lichtanteil
herausnehmen, um die Fluoreszenz sichtbar werden zu lassen. Es lassen
sich auch Vorhersagen für den Energiehaushalt treffen, den man
braucht, um Nahrung zu produzieren. Was passiert zum Beispiel, wenn
man große Teile des Regenwaldes abholzt und stattdessen Sojabohnen
setzt? Solch spannende Fragen lassen sich mithilfe der
Chlorophyllfluoreszenz beantworten. Leider hat bisher noch niemand
gefunden, ob Pflanzen, die ja das für Menschen giftige CO2 aufnehmen,
in der Lage sind, nennenswerte Mengen davon zu speichern. Sie geben ja
auch CO2 wieder ab. Wenn jemand das herausfände und nutzen könnte,
wäre die Menschheit viele Probleme mit ihrem Klima los.

All dies erklärt die Ausstellung in recht einsichtigen Schritten. Das
ist interessant für all‘ die, die sich fürs Leben interessieren.