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Pflanzenernährung; Optima; Toleranzgrenzen


Die Wachstumsrate der Pflanzen wird in entscheidendem Maße von einer ausreichenden Versorgung mit Wasser (und darin gelösten essentiellen Ionen) limitiert. Der Phänotyp der Pflanze variiert daher weit stärker als der der Tiere. Sehr wichtig ist der pH-Wert des Bodens. Die Mehrzahl der Pflanzen bevorzugt neutrale oder leicht saure Böden. Die Toleranzbereiche der meisten Pflanzenarten umfassen selten viel mehr als eine pH-Einheit. Wurzelhaare und Mykorrhizapilze, die in Assoziation mit Wurzeln zahlreicher Pflanzen leben, sind besonders empfindlich.

Es gibt nur wenige Pflanzen, die auf Böden mit pH-Werten unter 3 existieren können, ein Beispiel ist Deschampsia flexuosa (eine Gramineenart). Inwieweit eine Toleranzgrenze überschritten werden kann, hängt im wesentlichen von der Kombination anderer Faktoren ab. Nur selten sind die Standortbedingungen in bezug auf alle Anforderungen der Pflanze optimal, so daß sie stets "mit Kompromissen" leben muß, die sich in einer Verringerung der Wuchshöhe, der Zahl der Blüten oder der stoffwechselphysiologischen Leistungen manifestieren. Ebenso schädlich kann ein Überangebot bestimmter Ionen sein. 1919 stellte P. EHRENBERG eine nach ihm benannte Regel auf, die folgendes besagt:

"Wird für eine nur schwächer mit Kalk versorgte Pflanze die Kalkzufuhr erheblich gesteigert, so tritt hierdurch eine Zurückdrängung der Kalium-Aufnahme ein, welche erhebliche Schädigungen im Gefolge haben kann."

Diese Regel gilt für zahlreiche Arten; zu den Ausnahmen gehört Tussilago farfara (Huflattich). Hier ist eine erhöhte Calciumionen-Aufnahme nämlich mit erhöhter Kaliumionen-Aufnahme korreliert; allerdings sinkt die Aufnahmekapazität für Magnesiumionen, und auch das wirkt wachstumshemmend.

Die Gramineen, Cyperaceen und Juncaceen können ihren Ionenhaushalt weit besser als Arten anderer Familien regulieren, was vermutlich auf einer höheren Effizienz der spezifischen Ionenpumpen in ihren Wurzelzellen (in der Endodermis) beruht. So können manche Arten entgegen der obengenannten Regel eine Calciumionen-Aufnahme drosseln und gleichzeitig die Effektivität der Kaliumionen-Aufnahme erhöhen.

Im allgemeinen nehmen diese Pflanzen, bezogen auf ihr Trockengewicht und ihren N-Gehalt, weniger Ionen auf als die übrigen.

Die Regulation der Calciumionen-Aufnahme ist arttypisch. So ist beispielsweise der Calcium-Gehalt in Sprossen von Agrostis stolonifera (Straußgras) mit dem Angebot im Substrat linear korreliert. Bei der verwandten Art Agrostis setacea hingegen erreichen die Werte im Gewebe bereits bei niedrigem Calcium-Angebot eine Sättigung. Auf kalkarmen Böden ist diese Art der Agrostis stolonifera an Biomasseproduktion überlegen, für kalkreiche Böden gelten umgekehrte Verhältnisse.

Die meisten Pflanzenarten sind gegenüber hoher Schwermetallionenkonzentration im Boden besonders empfindlich. Einige hingegen, die sogenannten Schwermetallpflanzen sind mehr oder weniger tolerant, wobei sich die Toleranz der einzelnen Arten stets nur gegenüber einem bestimmten Ion äußert und auch durch unterschiedliche physiologische Reaktionen gekennzeichnet ist. Cu-Toleranz beruht auf einer Veränderung der Permeabilitätseigenschaften der Membranen toleranter (resistenter) Arten gegenüber diesem Ion. Zn- und Ni-Toleranz beruhen auf der Fähigkeit der Zellen, diese Ionen in der Vakuole zu speichern.


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