was essen wir morgen? - Austrian Biologist Association

Die verborgene Hälfte der Pflanzen
Pflanzen sind uns in ihrer vielgestaltigen
Form allgemein bekannt. Wir
sehen aber immer nur einen Teil der
Pflanzen – das Wurzelsystem, das sich
unter der Erdoberfläche ausbreitet, ist
für uns unsichtbar. Dabei spielen die
Wurzeln eine außerordentlich wichtige
Rolle für die Pflanzen: sie versorgen
Stamm und Blätter mit Wasser
und Nährstoffen, verankern die
Pflanze im Boden und können sogar
ein Speicherorgan sein (bekanntestes
Beispiel: Wurzelgemüse: z.B. Karotten).
Die Wichtigkeit des Wurzelsystems
drückt sich auch darin aus, daß
der Anteil an Wurzelbiomasse mehr
als die Hälfte des gesamten Pflanzengewichtes
ausmachen kann.
MARKUS PUSCHENREITER
JAKOB SANTNER
WALTER W. WENZEL
Wie schon erwähnt, ist die Aufnahme
von Nährstoffen eine der wesentlichsten
Aufgaben der Wurzeln. Allerdings
sind mit diesem Prozess oft
erhebliche Schwierigkeiten verbunden.
Das Hauptproblem ist, dass die Nährstoffe
nicht immer ohne weiteres einfach
aufgenommen werden können.
Zum Verständnis dieses Problems ist
es zunächst wichtig, dass man sich vor
Augen hält, dass der Boden, in dem die
Wurzeln wachsen, aus verschiedenen
Teilen besteht: aus festen Stoffen wie
Tonmineralien und Humusbestandteilen,
aus einem flüssigen Anteil – dem
Bodenwasser, und aus Bodenluft. Die
Wurzel kann nur aufnehmen, was sich
im Bodenwasser in gelöster Form befindet.
Der Großteil der Nährstoffe ist jedoch
oft sehr fest an die festen Bestandteile
gebunden und daher nicht für die
Pflanzen verfügbar. Es gibt jedoch ein
paar Tricks, wie die Wurzeln diese fest
gebundenen Nährstoffe doch von den
Tonmineralien und Humusbestandteilen
herunterlösen können.
Der Boden ist durch verschiedene Eigenschaften
charakterisiert: physikalische
Eigenschaften (z.B. Größe der Bodenpartikel,
Durchlässigkeit für Wasser und
Luft), chemische Eigenschaften (z.B. pH-
Wert) und biologische Eigenschaften
(Vielfältigkeit und Aktivität des Bodenlebens).
Diese Eigenschaften bestimmen,
in welchem Ausmaß die Nährstoffe für
die Aufnahme zur Verfügung stehen.
Die Pflanze ist diesen Eigenschaften jedoch
nicht ganz ausgeliefert: sie kann
diese gezielt verändern. Das ist dadurch
möglich, dass die Wurzeln Substanzen
in den Boden abgeben. Der Teil des Bodens,
der durch diese Wurzelaktivität
verändert wird, wird Rhizosphäre genannt.
Es sind oft nur ein paar Millimeter
Boden rund um die Wurzeln. Die Veränderungen
sind aber so effektiv, dass
diese geringe räumliche Ausdehnung
ausreicht, um eine verbesserte Versorgung
mit Nährstoffen zu erreichen.
Darüberhinaus gibt es noch einen Trick,
wie der von den Wurzeln beeinflußte
Bereich noch weiter ausgedehnt werden
kann, dazu später mehr.
Eine wichtige Substanz ist die Zitronensäure.
Sie bewirkt gleich mehrere
Dinge: 1. Es kommt zu einer Verringerung
des pH-Wertes. Viele Nährstoffe
gelangen leichter in die Bodenlösung,
wenn der pH-Wert niedriger ist. 2. Kann
die Zitronensäure die gebundenen
Nährstoffe direkt an sich binden und
so von der Festsubstanz herunterlösen.
3. Kann die Zitronensäure von den im
Boden lebenden Bakterien abgebaut
werden, dadurch wird das Bodenleben
gefördert.
Neben den chemischen und physikalischen
Eigenschaften des Bodens ist
die Vielfalt und Aktivität des Bodenlebens
ein außerordentlich wichtiger
Didaktik
Faktor für Bodenfruchtbarkeit. Ebenso
wie Pflanzenwurzeln können viele Bodenlebewesen
u.a. Bakterien und Pilze)
die Verfügbarkeit von Nährstoffen erhöhen.
Pflanzen fördern also das Bodenleben,
indem sie Substanzen abgeben,
die von Bakterien und Pilzen verarbeitet
werden. Der Boden rund um die
Wurzeln, die Rhizosphäre, ist damit von
einem wesentlich höherer Aktivität des
Bodenlebens gekennzeichnet.
Viele Pflanzen, darunter alle Bäume, gehen
mit bestimmten Bodenpilzen eine
besondere Gemeinschaft ein: die sogenannte
Mykorrhiza-Symbiose. Wie alle
Symbiosen ist auch diese von einem
beiderseitigen Nutzen gekennzeichnet.
Die Pilzfäden wachsen dabei in die
Wurzeln der Pflanzen ein, je nach Pflanze
und Pilz wachsen die Fäden dabei
entweder zwischen den Pflanzenzellen
oder dringen sogar in sie ein.
Die Pilze sind in der Lage, einige Nährstoffe
(z.B. Phosphor) effizienter zu
mobilisieren als die Wirtspflanze. Darüberhinaus
wird vom Pilz ein größeres
Bodenvolumen erreicht, da die Pilzfäden
dünner sind als Pflanzenwurzeln
und in kleinere Poren eindringen können.
Der Pilz erhält als Gegenleistung
von der Wirtspflanze Zucker und andere
Photosyntheseprodukte, die der Pilz
selber nicht herstellen kann. Schon in
den ältesten Fossilien von vollständiger
Abbildung 1: Pilzfäden einer Ektomykorrhiza: Die weißen Pilzfäden (Hyphen) heben
sich deutlich von den dunklen Pflanzenwurzeln ab.
bioskop 4/2007
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