E9 Chemikalienaustausch

Thema

Der chemische Austausch ist die Kommunikationsschnittstelle der Pflanze mit ihrem Ökosystem und findet gleichzeitig in mehrere Richtungen statt: Die Pflanze gibt chemische Verbindungen an die Luft und den Boden ab und nimmt gleichzeitig chemische Verbindungen aus der Umgebungsluft auf. Jede dieser Austauschrichtungen erfüllt eine spezifische Funktion für die Pflanze.

Eine dieser Austauschrichtungen ist die Freisetzung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) in die Luft, darunter Isopren sowie verschiedene Monoterpene und Sesquiterpene. Die Pflanze setzt diese VOCs als Reaktion auf Hitzestress frei, wenn die Blatttemperatur vom optimalen Bereich abweicht, und auch als Reaktion auf Pflanzenfresser, wenn diese beginnen, sich von ihrem Gewebe zu ernähren. Je stärker der Hitzestress oder der Pflanzenfraß ist, desto mehr VOCs gibt die Pflanze an die Luft ab.

Eine weitere Form des Stoffaustauschs ist die Abgabe von Wurzelexsudaten in den Boden. Die Wurzel nutzt diese als Ernährungs- und Abwehrstrategie: Durch die Wurzelexsudate lockt sie Bodenmikroorganismen an, die ihr den Zugang zu Nährstoffen erleichtern. Gleichzeitig wehrt sie durch dieselben Wurzelexsudate schädliche Bodenorganismen ab oder hemmt deren Wachstum.

Eine dritte Form des Stoffaustauschs ist die allelopathische Signalgebung zwischen benachbarten Pflanzen: Eine Pflanze gibt chemische Verbindungen in die Luft oder den Boden ab, die, sobald sie eine Nachbarpflanze erreichen, deren Keimung, Wachstum oder Physiologie beeinflussen. Dies geschieht entweder durch Hemmung der Nachbarpflanze, um die Konkurrenz um dieselben Ressourcen zu verringern, oder durch Förderung, wenn die allelopathische Signalgebung als Warnung vor einer gemeinsamen Bedrohung dient.

Die vierte Form des Stoffaustauschs verläuft in die entgegengesetzte Richtung der vorherigen: Anstatt Schadstoffe abzugeben, nimmt die Pflanze atmosphärische Schadstoffe wie Ozon oder Schwefeldioxid aus der Umgebungsluft auf. Derselbe chemische Austauschweg, über den die Pflanze flüchtige organische Verbindungen in die Luft abgibt, ermöglicht es unter anderem auch Luftschadstoffen, in das Blattgewebe einzudringen.

Zusammengenommen bilden die Emission flüchtiger organischer Verbindungen, die Freisetzung von Wurzelexsudaten, allelopathische Signale und die Aufnahme von Luftschadstoffen die vier Wege des chemischen Austauschs, die die Pflanze zu einem aktiven, nicht nur passiven Akteur in der Kommunikation zwischen Pflanze und Ökosystem machen. Über diese Wege reagiert die Pflanze auf Hitzestress und Fraßfeinde, nährt und verteidigt ihre Wurzeln, kommuniziert mit ihren Nachbarpflanzen und ist gleichzeitig den Luftschadstoffen in ihrer Umgebung ausgesetzt.

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