Mineralstoffwechsel physiologische und ökologische Aspekte Theorie im Rahmen der 3st. Übung: „Wachstum und Stoffwechsel der Pflanzen“ (3 SWSt, 4 ECTS, LV-Nr. 300606, WS 2016) Bachelor-Studium Biologie SP Pflanzenwissenschaften Modul B BPF 3

Casparyscher Streifen (rot angedeutet) ist die wichtigste Barriere gegen die chemisch “feindliche” Außenwelt der Pflanze! Die embryonale Wurzelspitze und die endogenen Seitenverzweigungen sind „Schwachstellen“ im System - hier umgehen die im Wasserstrom mitwandernden Ionen die “Kontrollstelle Endodermis”

Klassische Versuchsanordnung von Emanuel EPSTEIN „excised barley roots“

KM = Michaelis-Konstante Vmax = maximale Reaktionsgeschwindigkeit Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (V) einer Enzymreaktion (Stärke-Phosphorylase) von der Konzentration des Substrats (S) und die Ableitung der Kardinalwerte Vmax und KM. Direkte Auftragung der Messwerte.

Klassische Versuchsanordnung, mit der Emanuel EPSTEIN seíne bahnbrechenden Erkenntnisse zur Analogie der Ionenaufnahme-Kinetik mit der Kinetik enzymatischer Reaktionen gewann! „excised barley roots“

ATPasen arbeiten als Protonenpumpen in den Biomembranen; weil dabei ein elektrisches Potential aufgebaut wird, werden sie auch „elektrogene Protonenpumpen“ („electrogenic proton pumps“) genannt.

Wiederholung

„Rhizosphäre“ gedachter Bodenzylinder unterschiedlicher Mächtigkeit, der die Pflanzenwurzel umgibt, und der durch die Lebenstätigkeit der Wurzel verändert wird

zur Funktion der Nährstoffe ….

Folie Folie

Folie Folie

Folien ------ + Na+, Mg++, Ca++ in bes. ökol. Situationen

------ + Na+, Mg++, Ca++ in bes. ökol. Situationen

- Magnesium SO2-Schäden NaCl-Schäden - Phosphor -Phosphor - Stickstoff - Mangan - Eisen - Kalium

Nährelemente, aufgenommen als Kationen: Anionen: K+ SO4-- Ca++ ausgewogen ! H2PO4-/HPO4-- Mg++ NO3- (Fe, Mn, Zn, Ca) (Cl, Mo, B, Si) Kationen: Anionen: K+ SO4-- Ca++ unausgewogen ! H2PO4-/HPO4-- Mg++ Kationenüberschuss – „cation excess“ NH4+ (Fe, Mn, Zn, Ca) (Cl, Mo, B, Si)

Ökologische Aspekte des Mineralstoffwechsels („Ökologie des Mineralstoffwechsels“) Wie kommen Pflanzen mit sehr einseitigen und extremen Mineralstoff- und Ionenbedingungen im Substrat zurecht ? Beispiele: * Pflanzen auf Kalk- und Silikatstandorten - unterschiedliche pH-Werte, Mineralstoffverfügbarkeit, Aluminium-Toxizität; unterschiedliches Angebot an Stickstoff-Formen (Ammonium-, Nitrat-Stickstoff), u.a. * Salzpflanzen (Halophyten) - Überschuss an toxischem NaCl * Schwermetallpflanzen – Überschuss an tox.Schwermetallen (Zn, Cu, Ni, Cr ,..) * Ruderalpflanzen – einseitige „Luxusernährung“ mit Stickstoff, Phosphor,…

Inhaltstoffmuster von Carex-Arten unterschiedlichster ökologischer Herkunft A, B, etc. verschiedene Standorte; Zahl über den Balken: Zahl der Arten, aus denen entsprechende Mittelwerte errechnet wurden (bei „1“ jeweils nur Einzelwert).

Freie Säure: Salz: Citrat iso-Citrat) Salz: Malat Succinat Fumarat Salz: Glycerat Oxalat

L2: stark Buchen am Leopoldsberg Judenburg: stark SO2-belastete Fichten

Einfluss von Streusalz (NaCl) auf das Muster org. Säuren und Anionen