Schlagwort: Assimilation

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Basics: Warum wächst das Gras an heißen Sommertagen nicht?

Unsere heimischen Pflanzen, z.B. alle Bäume und auch die Gräser, sind sog. C3– Pflanzen und arbeiten nach dem Prinzip der Photosynthese und der Atmung.

Grundsätzlich laufen in unseren Pflanzen immer zwei Vorgänge ab:

1. Energieaufbau durch Photosynthese „Tanken“

Kohlendioxid
(CO2)		+Wasser
(H2O)		+Sonnenlicht
(Energie)		=>Traubenzucker
(C6H12O6)		+Sauerstoff
(O2)
Aus dem Kohlendioxid der Luft, Wasser aus dem Boden und dem Licht der Sonne stellt die Pflanze Traubenzucker und Sauerstoff her. Letzteren gibt die Pflanze an die Umwelt ab. Beim Auto würde man*frau sagen, es tankt. Der Kraftstoff ist Traubenzucker. Die Photosynthese wird auch Assimilation genannt.

2. Energieverbrauch durch Atmung „Fahren“

Traubenzucker
(C6H12O6)		+Sauerstoff
(O2)		=>Energie
für Arbeit		+Kohlendioxid
(CO2)		+Wasser
(H2O)
Mit Hilfe des aufgenommenen Sauerstoffs aus der Luft verbrennt die Pflanze den zuvor produzierten Traubenzucker und gewinnt daraus ihre Energie für Wachstum, Blüte, Fruchtbildung, Wassertransport und Bewegung und Reservenbildung. Beim Auto würde man*frau von Kraftstoff verbrauchen und Umwandlung in Fahren sprechen. Die Atmung wird auch Dissimilation genannt

Heiße Sommertage

Um möglichst viel Energie für notwendige Arbeit aufzubauen zu können, benötigt die Pflanze Kohlendioxid, Wasser und Licht. An heißen Sommertagen ist genügend Kohlendioxid und reichtlich Licht vorhanden. Ein Problem ist das bei Trockenheit knapp werdende Bodenwasser. Es fehlt bei der Photosynthese. Verstärkt wird der Energiemangel auch dann, wenn genügend Feuchtigkeit im Boden ist, noch zusätzlich durch die steigende Temperatur! Unseren heimischen C3– Pflanzen haben nämlich einen eingebauten Vertrocknungsschutz: Bevor die Pflanze wegen Wassermangel abstirbt, schließt sie ihre Spaltöffnungen in den Blättern und sorgt so für einen wirksamen Verdunstungsschutz. Die Pflanze kann länger der Dürre standhalten. Das sichert zwar das Überleben der Pflanze, reduziert aber den Energieaufbau (Tanken) ganz wesentlich, weil wegen der Schließung der Spaltöffnungen deutlich weniger CO2 aus der Luft aufgenommen werden kann. Die Pflanze lebt, wächst aber nicht mehr.

Merke: Unsere heimischen Gräser sind an eine Temperatur von etwa 18°C – 20°C optimal angepasst und sie wachsen maximal möglich (sofern die anderen Wachstumsfaktoren ausreichend vorhanden sind). Steigt die Temperatur, beginnt die Schutzschließung der Spaltöffnungen, bei ca. 30°C hat die Pflanze sicherheitshalber ihre Spaltöffnungen komplett geschlossen und somit ihr Wachstum komplett eingestellt. Es steht nicht mehr genügend Energie für das Wachstum zur verfügung, es reicht nur noch für einen lebenserhaltenden Notbetrieb.

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Basics: Der Klimawandel und die Hufrehe

Wer über den Klimawandel und die Hufrehe schreibt, kann nicht vermeiden, sich mit dem Energiehaushalt der Pflanze zu beschäftigen.

Hufrehe beim Pferd. Das Hufbein hat sich von der Hufkapsel gelöst und drückt gegen die Huflederhaut und Hufsohle.

Die grünen Blätter der Pflanze sind „Solarzellen“: Energiereiches Sonnenlicht wird in den Blättern in Traubenzucker (Fachsprache: kurzzeitige Kohlenhydrate, sog. Monosacharide) umgewandelt.

Der Energieaufbau der Pflanze: Photosynthese (Assimilation):

6 CO2 +6 H20+Sonnenlicht=C6H12O2+6O2
Kohlendioxid aus der Luft+Wasser+Sonnenlicht=Traubenzucker+Sauerstoff in die Luft

Die aufgebaute Energie wird verbrannt (= Oxidation) und in Arbeit (Wachstum, Blüte, Samenbildung, Bewegung, Wassertransport) umgewandelt:

Der Energieabbau der Pflanze: Abbau durch Atmung (Dissimilation):

C6H12O2+6O2=Arbeit+6CO2+6H20
Traubenzucker+Sauerstoff aus der Luft=Arbeit+Kohlendioxid in die Luft+Wasser

Normalerweise besteht ein Gleichgewicht zwischen Energieaufnahme aus dem Sonnenlicht und der Umwandlung in Arbeit. Beim Auto würde man/frau sagen, dass tagsüber getankt und nachts gefahren wird. Am nächsten Morgen ist der Tank dann leer und es muss wieder getankt werden. Wenn aber nachts nicht gefahren wird, bleibt der Tank voll. Trotzdem kann die Pflanze nicht verhindern, dass am Tage „getankt“ wird. Der Tank würde überlaufen und die gerade getankte Energie für die Pflanze verloren gehen. Damit das nicht passiert, kann die Pflanze die aus der Photosynthese gewonnene Energie (Traubenzucker) in langkettigen Zucker (Stärke) umwandeln und in ihrem Stengel speichern. Damit ist die überschüssige Energie für den späteren Verbrauch gerettet.

Merke: Überschüssiger Traubenzucker (kurzkettige Kohlenhydrate), der nicht in Arbeit umgewandelt werden kann, wird in langkettigen Zucker umgewandelt und im Pflanzenstengel gelagert. Dieser „Lagerzucker“ (langkettige Kohlenhydrate) wird bei den Pflanzen Fruktan genannt.

Die clevere Energiespeichung der Pflanze hat allerdings einen Nachteil für unsere Pferde: Gut genährte Wohlstandspferde sind mit fruktanreichem Gras überversorgt und es droht nicht selten Hufrehe. Erhöhte Fruktangehalte sind nicht die einzige, aber eine sehr wichtige und oft diagnostizierte Ursache der Hufrehe.

Was sind die Gründe für eine erhöhten Fruktaneinlagerung in der Pflanze?

Wenn die Tage lang und hell sind, wird entsprechend viel Energie in den Blättern produziert. Die Pflanze wächst üppig und verbraucht die großen Energiemengen. Aber nur, wenn die Wachstumsbedingungen (Wachstumsfaktoren) es zulassen.

Zu wenig Wasser, zu hohe oder zu niedrige Temperaturen sowie Nährstoffimbalancen einzeln oder kombiniert verhindern den Energieabbau. Die Pflanze lässt die unverbrauchte Energie nicht nutzlos entweichen, sondern speichert sie als Fruktan in den Pflanzenstengeln.

Da bei zunehmendem Klimawandel unsere heimischen Pflanzen, die eigentlich an ein gemäßigtes Klima angepasst sind, immer öfter gestresst werden durch Hitze und/oder Wassermangel, die Sonne aber für hohe Photosyntheseraten (Energieaufbau) sorgt, ist der Klimawandel für die erhöhte Fruktaneinlagerung in unseren Gräsern verantwortlich. Kurz gesagt: Die Gefahr für unsere Pferde, eine Hufrehe zu erleiden steigt deutlich.

Merke:

Photosynthesemangelnder WachstumsfaktorEnergieform
lange Sonnenlichtstunden+ TrockenstressFruktaneinlagerung
lange Sonnenlichtstunden+ HitzestressFruktaneinlagerung
lange Sonnenlichtstunden+ kalte NachtFruktaneinlagerung
lange Sonnenlichtstunden+ NährstoffmangelFruktaneinlagerung
lange Sonnenlichttage+ kalter BodenFruktananreicherung
………
Hohe Photosyntheserate zusammen mit einem mangelhaften Wachstumsfaktor sorgt für eine Fruktanspeicherung im Halm und erhöht die Rehegefahr deutlich.