Bezeichnung (phos= Licht und sýnthesis = Zusammensetzung) für den Prozess zur Erzeugung energiereicher Biomoleküle mithilfe von Lichtenergie. Verantwortlich dafür sind die Chloroplasten (Organzellen), in denen sich das Chlorophyll (Blattgrün) befindet. Durch Farbstoffe wie Chlorophyll, Carotinoide und Flavonoide in Blättern oder anderen grünen Teilen von Pflanzen wird die Sonneneinstrahlung als Energiequelle genutzt, um Kohlenhydrat-Verbindungen herzustellen. Dabei wird Kohlendioxid aus der Luft und Wasser zu Glucose und Fructose umgewandelt, während Sauerstoff freigesetzt wird. Durch die Pflanzen werden jährlich auf der Erde rund 150 Milliarden Tonnen Kohlendioxid gebunden und 400 Milliarden Tonnen Sauerstoff freigesetzt. Aus den Kohlenhydraten sowie durch die Wurzeln aufgenommenen Nährstoffe leiten sich alle für den pflanzlichen Lebensprozess notwendigen Stoffe ab.
Respiration (Dissimilation)
Im Gegensatz zur Assimillation, bei der fremde anorganische und organische Stoffe aus der Umwelt in Bestandteile des Organismus umgewandelt werden, steht der umgekehrte Vorgang der Dissimilation bzw. Respiration (Atmung), bei dem Zucker und Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser veratmet wird. In einem Zyklus von jeweils 200 Jahren wird das gesamte Kohlendioxid der Atmosphäre in einem biochemischen Kreislauf in den Kohlenstoff-Verbindungen von Organismen gebunden, um bei deren Zersetzung durch Mikroorganismen wieder als Gas freigesetzt zu werden.
Transport des Zuckers
Der aktive Transport des Zuckers aus den Blättern durch das Leitgewebe der Pflanze erfolgt in der Transportform der Saccharose durch das Phloem. Dieses bildet mit dem Xylem das zweigliedrige Leitgewebe. Durch das Xylem erfolgt der passive Transport des Wassers mit dem Transpirationssog von den Wurzeln zu den Spaltöffnungen der Blätter. Überschüssiger Zucker wird durch das Phloem in die Beeren, den Stamm und die Wurzeln eingelagert.
In den Beeren wird der Wassereinstrom nach Erreichen der vollen Beerengröße blockiert, um ein Platzen der Beere durch die starke osmotische Wirkung des Zuckers zu verhindern. Wichtige Faktoren für eine optimale Photosynthese und Zuckerproduktion sind ausreichendes Sonnenlicht, warme Temperaturen (ideal für Blätter sind 15 bis 30 °Celsius), ein geregelter Wasserhaushalt mit ausgewogenem Verhältnis zwischen Wasserabzug und Wasserspeicherungs-Vermögen im Boden, sowie eine ausreichende Luftfeuchtigkeit (optimal sind 60 bis 70%).
Nährstoffe
Wichtige Nährstoffe für Pflanzen sind Bor, Eisen, Magnesium, Schwefel und Stickstoff. Diese sind unerlässlich für die Funktionsfähigkeit des Chlorophylls, das die Energie der Sonne aufnimmt und umwandelt, damit die Photosynthese in Gang gesetzt werden kann. Das Kohlendioxid wird durch verschließbare Poren (Spaltöffnungen) auf den Blattunterseiten aufgenommen. Über diese Poren wird auch der während der Photosynthese produzierte Sauerstoff und Wasserdampf abgegeben. Der biochemische Vorgang der Photosynthese ist sozusagen der erste Schritt der Weinbereitung.
Zuckerumwandlung
Die Hefen wandeln den pflanzlich erzeugten Zucker bei der Gärung in Alkohol und Kohlendioxid um. Der Kreislauf schließt sich beim Menschen durch den Weingenuss, wobei der Alkohol im Stoffwechsel verbrannt und wieder in Wasser, Energie und Kohlendioxid zurückverwandelt wird. Die Maximierung der Photosynthese-Leistung ist zentrales Ziel vieler Maßnahmen wie zum Beispiel gezielte Laubpflege, da diese direkt die Höhe der Zuckereinlagerung in den Trauben determiniert. Bei Hitzestress (über 40 °C) und Trockenheit wird die Photosynthese eingestellt.
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