Wurzelknöllchen-Symbiose

Stickstoffdünger aus eigener Produktion

Stickstoff ist für das Pflanzenwachstum entscheidend. Im Boden liegt es jedoch nur begrenzt vor. Im Pflanzenanbau wird daher oft gedüngt. In der Natur behelfen sich Hülsenfrüchtler durch eine Symbiose. Als Symbiose-Partner lassen sie Mikroben für sich arbeiten und bilden so ihren eigenen Stickstoffdünger.

Buschbohne, Erbse, Wurzelknöllchen
V. l. n. r.: Buschbohne ohne Wurzelknöllchen, Buschbohne mit Wurzelknöllchen, Erbse mit Wurzelknöllchen. Fotos: Anna Zdyb

Stickstoff ist ein essenzielles Element für alle Lebewesen. Seine Atome sind zum Beispiel ein wichtiger Bestandteil von DNA und körpereigenen Proteinen. Die Luft besteht zu rund 78 % aus Stickstoffmolekülen. Die Verbindung ihrer Atome ist besonders stark. Weder Tiere noch Pflanzen können diese Verbindung lösen und daher den Luftstickstoff nicht aufnehmen. Pflanzen nutzen stattdessen die stickstoffhaltigen Salze von Ammonium und Nitrat aus dem Boden, welche als Stickstoffquellen leichter verfügbar sind, aber nicht in sehr großem Mengen vorliegt. So wird Stickstoff schnell zum begrenzende Faktor für das Pflanzenwachstum. Im Pflanzenanbau muss deshalb gedüngt werden: entweder direkt mit den Mineralsalzen, wie Kunstdünger und Mineraldünger oder mit organischen Abfällen, wie zum Beispiel Kompost, Mist und Gülle. 

Rhizobien als Stickstoff-Partner

Eine Gruppe von Bakterien, die Rhizobien, leben mit Hülsenfrüchtlern, wie z. B. Erbse, Buschbohne und Rotklee, in Symbiose. Sie befinden sich in den Wurzeln der Wirtspflanze, die an diesen Stellen  knöllchenartige Verdickungen ausbildet, die sogenannten Wurzelknöllchen. Rhizobien können die starke Verbindung zwischen den Stickstoffatomen aus der Luft lösen und so den Luftstickstoff fixieren. Dabei fixieren sie mehr Stickstoff als sie selbst benötigen und geben den Überschuss an die Hülsenfrüchtler ab. Damit können die Hülsenfrüchtler auch auf Böden mit wenig Stickstoff gut gedeihen.

Jeder Pflanze ihre Knöllchen

Jede Pflanzenart, die eine Symbiose mit Rhizobien eingeht, bildet charakteristische Knöllchen aus. Bei der Buschbohne sind diese rundlich, während sie bei der Erbse länglich sind. Wachsen die Pflanzen auf einem stickstofffreien Me­dium, so erkennt man die Stickstofffixierung an der anhaltenden Grünfärbung der Pflanze, während eine Pflanze, die nicht mit Stickstoff versorgt wird, nach einigen Wochen eine gelbe Farbe entwickelt. Die Pflanze bildet nur so viele Knöllchen, wie sie für eine ausreichende Stickstoffversorgung benötigt.

Zeitschrift
Unterricht Biologie Nr. 444/2019 Erbse, Bohne & Co.

Das Kompakt informiert über die Besonderheiten der Hülsenfrüchtler: die verschiedenen Namen für die gleiche Familie, die besondere Ernährungsweise, die Tricks bei der Bestäubung und auch die besonderen „Sinne“. Als Schmankerl gibt es einen Beitrag mit vielen leckeren Rezepten, bei denen die Hülsenfrüchtler die Hauptrolle spielen.

16,50 EUR Preise jeweils zzgl. Versandkosten

Produkt ansehen

Wurzelknöllchen im Unterricht beobachten

Die Untersuchung von Wurzelknöllchen bietet einen praxisnahen Einstieg in das Thema Symbiosen. Statt die Pflanzen dafür einzukaufen, können die Hülsenfrüchtler als Vorbereitung auch zusammen mit den Schülerinnen und Schülern im Klassenzimmer herangezogen und die Bildung ihrer Wurzelknöllchen verfolgt werden. Bei der erfolgreichen Durchführung des Ziehens hilft diese kostenlose Anleitung mit weiterführenden Aufgaben. Weitere Informationen zu dem Thema finden Sie auch in den UB-Heften "Bohne, Erbse und Co." und "Symbiosen mit Mikroben ".


Download und weiterführende Links

Anleitung:

Hülsenfrüchtler mit Wurzelknöllchen heranziehen und untersuchen

Themenhefte:

Bohne, Erbse und Co.

Symbiose mit Mikroben

Fakten zum Artikel
Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 5-10
Zeitschrift
Unterricht Biologie Nr. 443/2019 Symbiosen mit Mikroben

Mikroben sind in der Natur überall zu finden. Als typische Infektions- und Krankheitserreger bekannt, werden sie in der Regel mit schädlichen Eigenschaften in Verbindung gebracht. Mikroben sind aber besser als ihr Ruf!

16,50 EUR Preise jeweils zzgl. Versandkosten

Produkt ansehen
Zeitschrift
Unterricht Biologie Nr. 449/2019 Wissen vernetzen

Die Natur ist komplex. Um sie zu verstehen, ist es hilfreich unterschiedlichen Fachdisziplinen einzubeziehen und so die Inhalte der Biologie aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten. Ein derart vernetztes Wissen bietet uns die Möglichkeit, die Vorgänge in der Natur in ihrer Vielschichtigkeit zu erfassen und sogar neue Perspektiven zu entwickeln.

16,50 EUR Preise jeweils zzgl. Versandkosten

Produkt ansehen