Und jetzt etwas Essenzielles

von:
GaLaBau Wissen Ausbildung und Beruf
Grafik: Uwe Bienert

107. Folge

Unsere Serie für den Nachwuchs erläutert das wichtigste GaLaBau-Grundlagenwissen vom Abstecken bis zum Zaunbau: Diesmal geht es um das Thema Nährstofftrilogie, Teil 3.

Im letzten Teil der Nährstofftrilogie kommen die richtig wichtigen, die essenziellen Spurenelemente an die Reihe.

Borax: Das Bor

Borverbindungen (von persisch bura, über arabisch buraq und lateinisch borax) sind seit Jahrtausenden bekannt.

Wo findet man B?

Bor kommt in der Natur nur in sauerstoffhaltigen Verbindungen vor. Große Lagerstätten befinden sich in im Westen der Türkei, an der Mojave-Wüste in den USA und in Argentinien.

Was macht Bor mit Pflanzen?

Bor wird von Pflanzen überwiegend als undissoziierte Borsäure B(OH)3, aber auch als BoratIon B(OH)4- aufgenommen. In der Natur wird Bor unter anderem durch Verwitterung von Gesteins-Mineralen wie Glimmern und Turmalin freigesetzt. Saure Gesteine wie Granit sind arm an Bor, während Meerwasser eine sehr hohe Konzentration (ca. 5 mg/l) aufweist. In Süßgewässern liegt die Bor-Konzentration meistens bei unter 0,1 bis 0,5 mg/l. Seit den 1930-er Jahren ist die große Bedeutung von Bor für Pflanzen bekannt, und es sind vielfältige, oft pflanzenartenspezifische Auswirkungen von Bormangel beschrieben worden, zum Beispiel Deformationen, Chlorosen und Nekrosen der Blätter und Absterben der Trieb- und Wurzelspitzen. Bei Nutzpflanzen tritt Bormangel häufig auf, besonders bei Trockenheit und gleichzeitig starkem Wachstum im Hochsommer (z. B. Herz- und Trockenfäule bei Zuckerrüben). Auch bei hohen Boden-pH-Werten >7 und hohem Gehalt an Eisen-und Aluminium-Hydroxiden ist Bor für Landpflanzen schlecht verfügbar. Der Bor-Bedarf für optimalen Wuchs ist je nach Pflanzenart unterschiedlich. Bei zweikeimblättrigen (dikotylen) Blütenpflanzen wurde ein höherer Bedarf festgestellt als bei einkeimblättrigen (monokotylen) Pflanzen, speziell Süßgräsern.

Im Gegensatz zu vielen anderen Nährelementen ist Bor kein Bestandteil von Enzymen. Das meiste Bor in der Pflanze ist in Zellwänden gebunden, unter anderem in Verbindungen, die die Zellwand stabilisieren. Eine wichtige Funktion dieses Elements ist der Transport von Zucker zu den Wachstumszonen (Meristemgewebe) an den Spross- und Wurzelspitzen. Mit dem Zuckertransport in der Pflanze hängt wahrscheinlich auch die Rolle von Bor für verschiedene Stoffwechselprozesse zusammen, wie Teilung und Differenzierung der Zellen, Photosynthese, Metabolismus von Stickstoff, Phosphor, Hormonen und Fetten, aktive Absorption von Salzen, Funktionsfähigkeit der Zellmembranen sowie Befruchtung der Samenanlagen in den Blüten (Pollenschlauchwachstum). Es spielt auch eine Rolle bei der Produktion von Stärke, aus der wiederum Zellulose als Zellwand-Baustoff gebildet wird. Bor ist an der enzymatischen Reduktion von Eisen zu pflanzenverfügbarer Form in der Wurzel beteiligt. Bei Bormangel ist die Aufnahme von Eisen, aber auch anderen Nährstoffen wie Magnesium, Calcium, Kalium und Phosphat verringert. Dies hat viele Sekundäreffekte auf das Pflanzenwachstum zur Folge.

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Grafik: Uwe Bienert

Chloros - Das Chlor

Der Name des Elementes leitet sich vom griechisch chlo-rós "hellgrün, frisch" ab. Dieser Name wurde nach der typischen gelbgrünen Farbe des Chlorgases gewählt.

Wo findet man Cl?

In der Natur kommt Chlor nicht elementar, sondern nur gebunden in verschiedenen Verbindungen vor. Die wichtigsten Verbindungen sind die Chloride, in denen Chlor in Form des Anions Cl- auftritt. Das bekannteste Chlorid ist Natriumchlorid, häufigster Abbauort: die Supermärkte dieser Welt. Dort wird es als Kochsalz oder kurz Salz bezeichnet. Chlorid ist ein häufiger Bestandteil des Meerwassers und besitzt wichtige biologische Funktionen, vor allem bei der Steuerung des Wasserhaushaltes im Körper.

Was macht Chlor mit Pflanzen?

Chlorid ist für Pflanzen zwar nur in geringer Menge essenziell und in der Hinsicht ein Mikronährstoff, aber in Pflanzen oft in großer Menge enthalten. In Küsten- und Trockengebieten haben Boden und Wasser oft einen hohen Chlorid-Gehalt (Bodenversalzung). Salzangepasste Pflanzen tolerieren Konzentrationen von über 0,5 Gewichtsprozent Kochsalz im Bodenwasser.

Chlorid ist leicht aufnehmbar und in der Pflanze sehr mobil. Es wird nicht in organische Strukturen eingebaut, sondern kommt in der Pflanze nur als freies Chlorid-Ion vor. Wie auch Kalium ist es vor allem für die Regulierung des Zellinnendrucks, Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen und für den elektrischen Ladungsausgleich wichtig. Chlorid dient in der Pflanzenzelle dazu, einen pH-Unterschied zwischen Zellplasma (über 7) und dem Zellsaft in der Vakuole (deutlich unter 7) aufrechtzuerhalten. Dazu werden die negativ geladenen Chlorid-Ionen zusammen mit positiv geladenen Protonen (H+) in die Vakuole gepumpt.

Überschuss an Chlor vertragen die allermeisten Pflanzenarten nicht. Sehr empfindlich gegenüber Chlor sind die meisten Zierpflanzen, ebenso Obstbäume, Beerensträucher, Kartoffeln, Bohnen, Gurken und Zwiebeln. Bei Chlor-Überschuss wird das Blattgrün zerstört.

Ferrum - Das Eisen

Eisen (aus dem germanischem I-arnan, der Zorn) ist das vierthäufigste Element in der Erdkruste und nach Aluminium das häufigste Metall.

Wo findet man Fe?

Die ersten Vorkommen, die abgebaut wurden, waren Raseneisenstein und offenliegende Erze. Heute wird vor allem 40-prozentiges Magneteisenerz abgebaut.

Was macht Eisen mit Pflanzen?

Dieses Metall ist Co-Faktor vieler Enzyme. Es ist zum Beispiel Bestandteil der Cytochrome, die bei der Zellatmung in den Mitochondrien und bei der Photosynthese in den Chloroplasten beteiligt sind. Weil Eisen bei vielen Enzymreaktionen der Chlorophyll-Synthese eine Rolle spielt, ist bei Eisenmangel die Chlorophyllproduktion verringert, was sich typischerweise in der Eisen-Chlorose zeigt. Das Blattgewebe ist dabei zwischen den Blattadern gelb bis weißlich, während die Blattadern zunächst noch grün bleiben. Zuerst sind die jüngsten Blätter an den Sprossspitzen betroffen, weil Eisen in der Pflanze relativ wenig mobil ist. Solche Chlorosen treten aber auch bei Manganmangel auf.

Ehemals Manganesium - Das Mangan

Mangan ist ein silberweißes, hartes, sehr sprödes Übergangsmetall, das in manchen Eigenschaften dem Eisen ähnelt. Als Name wurde nach der lateinischen Bezeichnung für Braunstein manganesia nigra zunächst Manganesium gewählt, nach der Entdeckung des Magnesiums jedoch wegen möglicher Verwechslungen zu Mangan(ium) abgekürzt. Das Element besitzt eine hohe biologische Bedeutung als Bestandteil verschiedener Enzyme. So wirkt es an einer zentralen Stelle im Photosynthese-Zyklus, wo ein Mangan-Calcium-Cluster für die Oxidation von Wasser zu Sauerstoff verantwortlich ist.

Wo findet man Mn?

Mangan ist auf der Erde ein häufiges Element, in der kontinentalen Erdkruste kommt es mit einem Gehalt von 0,95 Prozent ähnlich häufig wie Phosphor vor. Nach Eisen und Titan ist es das dritthäufigste Übergangsmetall. Dabei kommt es nicht elementar, sondern stets in Verbindungen vor. Neben Mangansilikaten und Mangancarbonat ist es vor allem in Oxiden gebunden.

Was macht Mangan mit Pflanzen?

Mangan wird von Pflanzen als Mn²+-Kation aufgenommen. Seine Funktionen in der Pflanze haben vor allem mit seinem hohen Redoxpotential zu tun und damit, dass es leicht zwischen Zwei- und Dreiwertigkeit wechseln kann (Mn²+, Mn³+), ganz ähnlich dem Eisen. Es ist Bestandteil vieler Enzyme, die zum Beispiel am Zitronensäurezyklus, bei der Wasserspaltung und dem Elektronentransport während der Photosynthese oder bei der Stickstoff-Assimilation beteiligt sind. Mangan ist für die Abwehr von Krankheitserregern (u. a. Pilzen) wichtig. Mangan ist bei der Chlorophyllsynthese und beim Schutz des Chloroplastengewebes vor freien Radikalen beteiligt. Deshalb ist bei Manganmangel die Chlorophyllproduktion verringert und wird die das Chlorophyll umgebende Proteinhülle zerstört und es kommt zu Chlorosen, ähnlich wie beim Eisenmangel. Außerdem verringert sich die allgemeine Zuwachsrate der Sprosse und Wurzeln.

Für Pflanzen ist Mangan, wie auch andere Spurenelement-Metalle, bei niedrigeren pH-Werten im Boden besser verfügbar als bei höheren pH-Werten. Deshalb kann es zum Beispiel bei Kalkung des Bodens zu Manganmangel kommen. Auch hohe Eisen-, Kupfer- und Zink-Konzentrationen im Boden können die Mangan-Aufnahme hemmen.

Cuprum - Das Kupfer

Kupfer (lateinisch Cuprum) gehört als schwach reaktives Schwermetall zu den Halbedelmetallen. Der lateinische Name cuprum ist abgeleitet von cyprium "Erz von der griechischen Insel Zypern", auf der im Altertum Kupfer gewonnen wurde.

Wo findet man Cu?

Kupfer, das in der Natur relativ selten in elementarer Form vorkommt, ist als Mineral anerkannt. Die größten Vorkommen gibt es in Chile, Peru, den Vereinigten Staaten, Russland, Sambia, Kanada und der Mongolei.
Was macht Kupfer mit Pflanzen?

Kupfer wird in geringer Menge von Pflanzen als Mikronährstoff benötigt. Kupfer wird als freies Cu²+-Kation oder an Chelatoren gebunden aufgenommen. In der Pflanzenzelle kommt es normalerweise nur an Proteine gebunden vor; freie Kupfer-Ionen würden dort zu Schäden durch oxidativen Stress und Denaturierung von Proteinen führen. Kupfer ist Bestandteil einer Reihe von Enzymen in Redoxsystemen, die bei der Abwehr von Mikroorganismen eine Rolle spielen (sichtbar z. B. am Braunwerden von Äpfeln und Kartoffeln). 50 Prozent des Kupfers in den Chloroplasten ist an Plastocyanin gebunden, das seine Funktion im Photosynthese-Prozess hat (Elektronentransport zwischen Photosystem II und Photosystem I während der Lichtreaktion). Das Kupfer-Enzym Diamin-Oxidase ist wichtig für die Synthese von Lignin und somit für die Holzbildung.

In älteren Blättern fixiertes Kupfer kann nicht mobilisiert und in die wachsenden Bereiche transportiert werden. Deswegen treten Kupfer-Mangelerscheinungen zuerst an den jüngsten Blättern auf. Dies sind unter anderem starke Chlorosen und Verkrümmungen der Blätter.

Zind - Das Zink


Zink ist für alle Lebewesen essenziell und ist Bestandteil wichtiger Enzyme. Der Name Zink kommt von Zinke, Zind ("Zahn, Zacke"), da Zink zackenförmig erstarrt.

Wo findet man Zn?

Zink ist auf der Erde mit einem Gehalt von 0,0076 Prozent an der Erdkruste ein relativ häufiges Element. Es ist häufiger als Kupfer oder Blei. Überwiegend findet sich Zink gebunden in Erzen. Die häufigsten und für die Zinkgewinnung wichtigsten Erze sind dabei Zinksulfiderze.

Was macht Zink mit Pflanzen?

Zink wird von Pflanzen als freies Zn²+-Kation und bei hohen pH-Werten auch als ZnOH+2-Ion aufgenommen. Dieses Metall ist Bestandteil sehr vieler Enzyme in wichtigen Stoffwechselprozessen. Zum Beispiel schützt die schon bei Kupfer erwähnte Kupfer-Zink-Superoxiddismutase die Membranen der Zelle vor Schädigung durch freie Sauerstoffradikale. Die ebenfalls zinkhaltige Carboanhydrase (CA) im Zellplasma und in den Chloroplasten reguliert die Reaktion von CO und Wasser zu Kohlensäure. Dieses Enzym hat somit eine Pufferwirkung, außerdem bewirkt es eine Erhöhung der CO2-Konzentration in den Chloroplasten. Dadurch wird die CO2-Fixierungsrate durch das Enzym Rubisco bei der lichtunabhängigen Reaktion der Photosynthese erhöht.

Zink ist entscheidend für die Stabilisierung der Ribosomen und damit für die Bildung von Proteinen. Es ist wichtig für die Vervielfältigung der RNA- und DNA-Moleküle und damit letztendlich für die Zellteilung und die Protein-Synthese.

Das Molybdän

Molybdän, das in Lagerstätten in der Regel als Molybdänglanz vorkommt, wurde lange Zeit mit Graphit verwechselt. Wegen seiner schwierigen Bearbeitbarkeit fand Molybdän lange Zeit keine Beachtung.

Wo findet man Mo?

Molybdän kommt meistens als Molybdänit mit einer Konzentration von etwa 0,3 Prozent vor. Die Hauptmenge des Molybdäns wird als Nebenprodukt bei der Kupferherstellung gewonnen.

Was macht Molybdän mit Pflanzen?

Von allen essenziellen Mikronährstoffen wird Molybdän in geringster Menge benötigt. Es wird von Pflanzen vor allem in Form von Molybdat-Ionen MoO²4- aufgenommen. Molybdän bildet die Metallkomponente von vier wichtigen Pflanzen-Enzymen. Zusammen mit Eisen ist Molybdän ein Bestandteil der Nitratreduktase, die entscheidend für die Stickstoff-Verwertung ist. Von der Pflanze aufgenommenes Nitrat wird von diesem Enzym zu Nitrit reduziert. Dieses wird durch Nitritreduktase weiter zu Ammonium reduziert, das dann in Aminosäuren eingebaut wird. Bei Molybdänmangel kann es daher zur Ansammlung von Nitrat in mittleren und älteren Blättern kommen, die sich zunächst blaugrün färben und später chlorotisch werden.

Die anderen drei molybdänhaltigen Enzyme in Pflanzen sind Aldehyd-Oxidase (bei der Bildung der Pflanzenhormone Indolessigsäure und Abscisinsäure beteiligt), Xanthin-Dehydrogenase (Abbau von Purin) und Sulfit-Oxidase (Entgiftung von Sulfit durch Oxidation zu Sulfat). Symbiontische Bakterien in den Wurzelknöllchen von Leguminosen fixieren Luftstickstoff N2 mit Hilfe ihres molybdänhaltigen Enzyms Nitrogenase und machen ihn dadurch für die Pflanze nutzbar.

Für Landpflanzen steigt die Verfügbarkeit von Molybdän mit steigendem pH-Wert des Bodens. Umgekehrt kommt es zu Molybdän-Mangel meistens bei sauren Böden — im Gegensatz zu anderen metallischen Mikronährstoffen. Molybdänmangel äußert sich ähnlich wie Stickstoffmangel unter anderem durch hellgrüne bis gelbliche oder gelbfleckige Blätter.

Nächsten Monat lesen Sie:

"Zapfen - ein Bierzeltreport".

Literatur

Farbatlas Krankheiten und Schädlinge an Zierpflanzen, Obst und Gemüse, (Bernd Böhmer, Walter Wohanka; Ulmer-Verlag), Der Gärtner 1 (Martin Degen, Karl Schrader; Ulmer-Verlag), Schädlinge & Krankheiten (Pippa Greenwood, Andrew Halstead; Dorling Kinderley Verlag), Einheimische Laubgehölze (Hecker, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), Grundkurs Gehölzbestimmung (Lüder, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), Taschenlexikon der Gehölze (Schmidt/Hecker, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), International standard ENA 2010-2015 (M.H.A. Hoffmann, ENA's European Plant Names Working Group), Wikipedia, www.hortipedium.de

 Uwe Bienert
Autor

Landschaftsgärtner-Meister und Ausbilder

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