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34.18: Schlüsselelemente der Pflanzenernährung
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Schlüsselelemente der Pflanzenernährung
 
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34.18: Schlüsselelemente der Pflanzenernährung

Wie alle lebenden Organismen benötigen Pflanzen organische und anorganische Nährstoffe, um zu überleben, sich zu vermehren, zu wachsen und die Homöostase zu erhalten. Um Nährstoffe zu identifizieren, die für das Funktionieren der Pflanzen unerlässlich sind, haben Forscher eine Technik namens Hydroponik genutzt. In hydroponischen Kultursystemen werden Pflanzen – ohne Boden – in wasserbasierten Lösungen angebaut, die Nährstoffe enthalten. Mindestens 17 Nährstoffe wurden als wesentliche Elemente identifiziert, die von Pflanzen benötigt werden. Pflanzen beziehen diese Elemente aus der Atmosphäre, dem Boden, in dem sie verwurzelt sind, und Wasser.

Neun dieser essentiellen Nährstoffe – zusammen Makronährstoffe genannt – werden von Pflanzen in signifikanteren Mengen benötigt. Die Makronährstoffe umfassen Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalzium, Magnesium und Kalium. Kritische pflanzenbasierte Verbindungen wie Wasser, Proteine, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate enthalten Makronährstoffe. Makronährstoffe regulieren auch zelluläre Prozesse. Zum Beispiel reguliert Kalium das Öffnen und Schließen von Stomata für den Gasaustausch.

Pflanzen benötigen Mikronährstoffe in kleineren Mengen. Dazu gehören Chlor, Eisen, Mangan, Bor, Zink, Kupfer, Nickel und Molybdän. Viele Mikronährstoffe fungieren als Kofaktoren, die die Aktivität von Enzymen ermöglichen. Daher sind Pflanzen ohne Mikronährstoffe nicht in der Lage, kritische Funktionen auszuführen.

Eine Pflanze, die einen essentiellen Nährstoffmangel aufweist, kann Symptome wie trocknende und vergilbende Blätter aufweisen. Alte und junge Blätter sind anfällig für deutliche Nährstoffmangel. Zum Beispiel sind die jüngeren Blätter einer Pflanze oft stärker von Eisenmangel betroffen als die älteren Blätter.

Die wirksame Behandlung von Nährstoffmangel in Pflanzen ist ein integraler Bestandteil der landwirtschaftlichen und ökologischen Praktiken. Beispielsweise werden optische Sensoren verwendet, um den Stickstoffgehalt im Boden zu messen. Stickstoff ist für Pflanzen von entscheidender Bedeutung, aber der übermäßige Einsatz von stickstoffhaltigen Düngemitteln (d. h. die Aufrechterhaltung des Stickstoffgehalts im Boden, der über das hinausgeht, was die Pflanzen absorbieren können) wirkt sich negativ auf die Funktion des Ökosystems aus und kann zur globalen Erwärmung beitragen.


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