Frage von Schweinsbraten4, 85

Warum nehmen Pflanzen nicht den Luftstickstoff auf?

Pflanzen brauchen ja Stickstoff und nehmen diesen über die Erde auf. Warum nehmen sie nicht einfach den Luftstickstoff? Unsere Atmosphäre besteht zu einem Großteil aus Stickstoff! Da hätte die Evolution doch nur zugreifen müssen! Gibt es einen Grund, warum es nicht so gekommen ist?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von DiegoderAeltere, Community-Experte für Biologie & Evolution, 53

Der Luftstickstoff (N₂) kann aufgrund der Dreifachbindung nur unter großem Energieaufwand gespalten und in reaktivere Moleküle umgewandelt werden. Einige Bakterienarten sind zu dieser Stickstofffixierung in der Lage und bauen aus den Reaktionsprodukten körpereigene Stoffe (z.B. Aminosäuren) auf.

Pflanzen fixieren keinen Stickstoff, da nutzbarer Stickstoff in Form von Harnstoff, Ammonium oder Nitrat als Produkt der Stoffwechselreaktionen von stickstofffixierenden und nitrifizierenden Bakterien mehr oder weniger ausreichend zur Verfügung steht und assimiliert werden kann. Einige Pflanzenarten gehen auch Symbiosen mit stickstofffixierenden Knöllchenbakterien ein, um direkt an nutzbaren Stickstoff zu kommen und sich vom Stickstoffgehalt des Bodens unabhängig zu machen.

Entwicklungsgeschichtlich gesehen macht dieser Aufbau des Stickstoffkreislaufs auch Sinn, da die mikroskopischen Stickstofffixierer und die Nitrifizierer älter als die Pflanzen sind und diese Stoffwechselwege damit zuerst entwickelt haben. Die Pflanzen haben sich in ihrer Entwicklung in den Stickstoffkreislauf eingefügt und nutzen die Produkte der Bakterien für ihren eigenen Stoffwechsel, so wie auch die Tiere die Produkte der Pflanzen für ihren eigenen Stoffwechsel nutzen (sowohl Zucker als auch fertige Aminosäuren).

Kommentar von DiegoderAeltere ,

Danke für den Stern!

Antwort
von voayager, 35

Ist nicht nötig, im Boden sind meist genügend stickstoffhaltige Ionen vorhanden meist in Form von Nitraten. Leguminosen, alsc auch wenige sonstige Pflanzen als auch Bäume nutzen die Knöllchenbakterien u.a. als Stickstofflieferanten.

Antwort
von TheKn0wledge, 23

Gasförmigen, reinen Stickstoff spalten kostet mehr Energie als es der Pflanze bringen würde, so eine dreifach-Bindung kann man nicht einfach so zerbrechen.

Antwort
von Slugger, 51

Die Pflanze nimmt den Stickstoff ja nicht in atomarer Reinform, sondern als Nitrat (NO3-) oder als Ammonium (NH4+) auf. Es gibt allerdings tatsächlich einige Pflanzenarten, die auch den Luft-Stickstoff nutzen können, auch wenn nur indirekt. So leben diese Pflanzen (zB Klee) in einer Symbiose mit sog. Knöllchenbakterien, die in der Lage sind eben diesen molekularen Stickstoff zu fixieren.

Ich bin aber kein Botaniker oder Biologe, kann sein, dass es da diverse Abweichungen gibt.

LG :)

Antwort
von raimas, 40

Die Evolution hat zugegriffen, und zwar lange, bevor es richtige Pflanzen gab. Es gibt nämlich eine Menge Bakterienarten, die Luftstickstoff fixieren können. Viele Pflanzen leben mit solchen Stickstofffixierern in Symbiose zusammen. 

Molekularer Stickstoff ist sehr reaktionsträge und geht nur schwer Verbindungen ein. Vermutlich war es für viele Pflanzen einfacher, eine Symbiose einzugehen oder sich aus anderen Stickstoffquellen zu bedienen, als selbst eine Methode zur Stickstofffixierung zu "erfinden".

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