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Cyanobakterien symbiotischen Multitalente

Cyanobakterien (blau-grüne Algen) ernähren sich durch Photosynthese. Viele Cyanobakterien können Stickstoff fixieren und gelten somit als gute Bioindikatoren. 20-30% des weltweit verfügbaren Sauerstoff wird von blau-grünen Algen produziert. Vor 2,5 Milliarden von Jahren haben die Pionierorganismen unsere Atmosphäre entscheidend mit Sauerstoff angereichert, so dass Leben möglich wurde.

Symbiotische Verbindungen Algenfarne haben stickstofffixierende Cyanobakterien (Anabaena azollae, Nostoc azollae) in Blatthöhlungen. Diese Symbiose wird im Reisanbau genutzt: Der Schwimmfarn Azolla wächst mit auf den Reisfeldern und trägt nach seiner Kompostierung zur Versorgung mit Stickstoff bei. Daneben verhindert ein dichter Bewuchs die Entwicklung vieler Mückenarten, was in Gebieten, in denen Malaria vorkommt, vorteilhaft ist. Flechten sind Symbiosen bei denen ein Pilz mit Algen und / oder Cyanobakterien zu einem äußerlich als neuen Organismus wirkenden Einheit zusammentreten. Da Flechten keine Wurzeln haben sind sie vom Regen und den dort enthaltenen mineralen Nährstoffen abhängig Gunnera-Arten sind krautige rhabarberartige Pflanzen. Sie leben in Symbiose mit Cyanobakterien der Gattung Nostoc, die Luftstickstoff fixieren. Die Pflanzen profitieren von dem fixierten Stickstoff, im Gegenzug profitieren die Symbionten von den Assimilaten. Eine Cyanobakterien-Symbiose zur Stickstofffixierung ist bei höheren Pflanzennur von Gunnera bekannt. Beide Partner profitieren von der mutualistische Symbiose. Das Fell von Faultieren ist graubraun, aufgrund der darin lebenden Algen und Cyanobakterien macht es besonders in der Regenzeit einen grünlichen Eindruck. Männliche Tiere sind darüber hinaus durch einen gelben oder orangefarbenen Fleck am Rücken erkennbar. Das Fell dieser Tiere dient darüber hinaus mehreren Insektenarten als Lebensraum, ein einzelnes Exemplar kann eine Wohnstätte für mehr als tausend Käfer sein. Mehrere Schmetterlinge aus der Gruppe der Chrysauginae (Familie Zünsler) wie Cryptoses choloepi oder Bradipodicola hahneli, leben sogar von ihnen.

Der Zusammenhang zwischen Wurzelanschwellungen und dem Befall mit Bakterien wurde 1866 erstmals vom russischen Botaniker Michail Stepanowitsch Woronin am Beispiel der Lupine beschrieben, der auch den Begriff der Knöllchenbakterien prägte. Hermann Hellriegel und Hermann Wilfarth entdeckten 1886 die Symbiose der Leguminosen und Bakterien und deren Fähigkeit, elementaren Luftstickstoff in pflanzenverfügbare Stickstoffverbindungen zu überführen.

Bedeutung der Symbiose

Man schätzt die Menge des jährlich fixierten Stickstoffs auf über 120 Millionen Tonnen. Pflanzen, die auf diese Weise auf weniger wertvollen Böden gedeihen, haben großen Anteil an der Landwirtschaft und unserer Nahrungsgrundlage. Leguminosen und deren Früchte sind häufig proteinreich, was sicher auf die gute Versorgung mit Stickstoff zurückzuführen ist. Daneben werden Leguminosen als Gründüngung zur natürlichen Anreicherung des Bodens mit Stickstoff kultiviert.