CO2-Kompensationspunkt
# CO2-Kompensationspunkt

Der CO$_2$-Kompensationspunkt (Γ) einer Pflanze gibt an, ab welcher Kohlenstoffdioxidkonzentration, speziell in den Interzellularen des Blattes, die CO$_2$-Aufnahme (Photosynthese) und CO$_2$-Abgabe (Atmung, Photorespiration) im Gleichgewicht stehen. Über diesem Wert findet damit eine Netto-Photosynthese statt und damit ein Kohlenstoffgewinn. Darunter überwiegt die Atmung, so dass die Pflanze in der Bilanz Kohlenstoff verliert. Im Gleichgewicht findet damit kein CO$_2$-Nettofluss statt.
Γ hängt stark von der Temperatur und dem Weg der CO$_2$-Fixierung ab (C$_3$- oder C$_4$-Pflanze).

## Hintergrund

Die Photosynthese ist von einigen abiotischen Faktoren abhängig, die sich auch gegenseitig beeinflussen. Dabei gilt das Gesetz des Minimums: Wenn einer der Faktoren begrenzend wird, drosselt er das gesamte System.
Einer dieser Faktoren ist die CO$_2$-Konzentration, da in der Photosynthese Kohlenstoffdioxid fixiert wird. Unter der Voraussetzung, dass die Lichtmenge hoch genug ist und nicht selbst zum limitierenden Faktor wird, hat man beobachtet, dass die Photosyntheseleistung steigt, wenn die CO$_2$-Konzentration der umgebenden Atmosphäre erhöht wird. Dieser Prozess ist limitiert – die Photosyntheserate folgt einer Sättigungskurve, so dass bei ausreichend hohen Konzentrationen keine Steigerung beobachtet wird. Umgekehrt übersteigt die Kohlenstoffdioxidfreisetzung der Atmung und der Photorespiration die CO$_2$-Fixierung der Photosynthese, falls die CO$_2$-Konzentration zu stark abfällt. Der Punkt, an dem beide Prozesse im Gleichgewicht ablaufen, nennt man den CO$_2$-Kompensationspunkt.
Für die Betrachtung der CO$_2$-Abhängigkeit ist die interne CO$_2$-Konzentration des Blattes, insbesondere in den Interzellularen, maßgeblich. Diese hängt natürlicherseits von der atmosphärischen CO$_2$-Konzentration sowie verschiedenen pflanzeninternen Faktoren ab.

## C$_3$-Pflanzen

Für die meisten höheren Pflanzen liegt der CO$_2$-Kompensationspunkt zwischen 30 und 60 µl/l (entspricht etwa 10–20 % der natürlichen CO$_2$-Konzentration der Luft, etwa bei 0,005–0,010 Vol.-% CO$_2$). Die Sättigung wird bei etwa 0,05–0,10 Vol.-% CO$_2$ erreicht.

## C$_4$-Pflanzen

C$_4$-Pflanzen verfügen über einen energiebetriebenen, internen CO$_2$-Anreicherungsmechanismus. Damit sind die Γ-Werte dieser Pflanzen sehr viel niedriger als bei C$_3$-Pflanzen (< 0,001 Vol.-%).

## Bedeutung

Die Höhe des CO$_2$-Kompensationspunktes gibt die Effektivität der Photosyntheseleistung wieder. Ist Γ niedrig, so wird eine CO$_2$-Fixierung gegenüber der Abgabe effektiv betrieben – das Blatt zeigt damit eine hohe Affinität gegenüber CO$_2$. Dagegen bedeutet ein hohes Γ, dass die Effektivität der CO$_2$-Aufnahme gering ist.
Bei steigenden Temperaturen kommen verstärkt die Effekte der Photorespiration bei C$_3$-Pflanzen zum Tragen, die den Kohlenstoffgewinn mindern. Gegenüber C$_3$-Pflanzen, gerade bei Temperaturen oberhalb von 25 °C, genießen C$_4$-Pflanzen aufgrund der aktiven CO$_2$-Anreicherung einen ökophysiologischen Vorteil. Daher sind sie in warmen und heißen Klimazonen weitaus weiter verbreitet als C$_3$-Pflanzen.