Pflanzenphysiologie: Was Pflanzen brauchen, um optimal zu wachsen

Pflanzenphysiologie bezeichnet die Lehre von der Natur bzw. den Lebensvorgängen der Pflanzen. Im Mittelpunkt steht dabei die Photosynthese, denn anders als wir Menschen ernähren sich Pflanzen zumeist autotroph. Das bedeutet, dass sie nicht von organischen, sondern von anorganischen Stoffen leben, so zum Beispiel von Kohlenstoffdioxid, Wasser und verschiedenen mineralischen Nährstoffen. Mittels der Photosynthese wandeln sie anorganische Stoffe in organische Stoffe um, von denen sich dann höhere Lebensformen ernähren können.

Für die Photosynthese benötigen die Pflanzen Energie, welche sie aus dem Licht der Sonne beziehen. Dank dieser entstehen aus Wasser und Kohlenstoffdioxid energiereiche Kohlenhydrate. Pflanzen benötigen unterschiedlich viel Energie für die Photosynthese, weshalb einige vollsonnige und andere schattige Standorte bevorzugen.

Ausnahmen bestätigen die Regel: Fleischfressende und parasitäre Pflanzen

Wie so oft gibt es aber bei den Pflanzen ebenfalls Ausnahmen. Es existieren einige Arten, die sich auch von organischem Material ernähren. Hierzu zählen die Carnivoren, die fleischfressenden Pflanzen, wie zum Beispiel die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula). Diese Pflanzen können aus Insekten und anderen Lebewesen lebenswichtige Nährstoffe gewinnen, die sie an ihrem natürlichen Standort mitunter nicht finden würden.

Zu den Ausnahmen zählen außerdem Pflanzen, die parasitär leben. Diese Gruppe von Pflanzen wird unterteilt in Voll- und Halbschmarotzer. Während Halbschmarotzer noch selbst Photosynthese mit eigenen Blättern betreiben können, fehlt Vollschmarotzern wie der Kleeseide (Cuscuta epithymum) der grüne Farbstoff Chlorophyll. Chlorophyll ist in den Blättern für die Photosynthese zuständig. Vollschmarotzer sind also komplett auf die Photosynthese ihrer Wirtspflanzen angewiesen und bilden Haft- und Saugorgane aus, um sich von ihrem Wirt ernähren zu können. Neben Photosyntheseprodukten werden der Wirtspflanze auch Wasser und Nährstoffe entzogen. Letztere werden auch von Halbschmarotzern benötigt. Zu den berühmtesten Vertretern der Halbschmarotzer zählt die Mistel (Viscum album).

Fleischfressende Ppflanze Venusfliegenfalle

Die Venusfliegenfalle gehört zu den fleischfressenden Pflanzen.

Parasitäre Pflanze Mistel

Die Mistel zählt zu den Halbschmarotzern.

Neben Licht leben Pflanzen vom Kohlenstoffdioxid der Luft

Die meisten Pflanzen ernähren sich tatsächlich beinahe von Licht, Luft und Liebe. Allerdings brauchen sie nicht alle Bestandteile der Luft. Für sie ist vor allem der Kohlenstoffdioxid von entscheidender Bedeutung, da sie aus ihm die Kohlenhydratverbindungen mithilfe der Lichtenergie aufbauen. Aus diesem Grund wird in einigen modernen Gartenbaubetrieben der Gehalt an Kohlenstoffdioxid im Gewächshaus etwas erhöht, um den Pflanzen optimale Bedingungen zu bieten.

Für die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in Kohlenhydrate sind aber auch bestimmte Temperaturen nötig. So gibt es Pflanzen, die sich sehr gut an ein Leben in kalten Klimazonen der Erde angepasst haben und auch bei tiefen Temperaturen noch Photosynthese betreiben können. Andere Gattungen wie etwa die Gurke (Cucumis sativus) können wiederum schon bei Temperaturen unter 18 °C nicht mehr problemlos Photosynthese betreiben.

Um auf die gespeicherte Energie zugreifen zu können, brauchen Pflanzen regelmäßig Sauerstoff. Mit seiner Hilfe kann die Pflanze aus den Kohlenhydraten Energie freisetzen. Diese Prozess der Produktion und des anschließenden Abbaus energiereicher Kohlenhydrate kann bei Pflanzen sehr verschieden ablaufen. Man unterscheidet C3-, C4- und CAM-Pflanzen. Diese Pflanzen haben verschiedene Mechanismen entwickelt, um Kohlenstoffdioxid für sich optimal binden zu können.

Auch Wasser und Nährstoffe sind für Pflanzen unverzichtbar

Pflanzen gießen

Wasser ist ebenfalls unabdingbar für das Pflanzenwachstum.

Allein mit Luft, Licht und ein wenig Temperatur ist eine Pflanze allerdings noch nicht ausreichend ernährt. Wie wir Menschen brauchen Pflanzen auch Nährstoffe und Wasser. Allerdings müssen diese Nährstoffe nicht zwingend in organischen Verbindungen vorkommen, sondern Pflanzen können sich auch rein mineralisch ernähren. Dies geschieht oftmals bei Fruchtgemüse wie Tomaten (Solanum lycopersicum) oder Gurken (Cucumis sativus), welche dann ausschließlich über Wasser mit mineralischem Dünger versorgt werden. Man spricht in diesem Fall auch von Hydrokultur oder hydroponischen Systemen.

Kennt man die Bedürfnisse der jeweiligen Gattung, kann man in solchen Systemen sehr zielgenau düngen und den Pflanzen eine optimale Nährstoffversorgung bieten. Hydroponische Systeme können aber auch mit nicht-mineralischem Dünger versorgt werden. In Berlin zeigt das Projekt Tomatenfisch, dass man Pflanzen auch aus den Ausscheidungen von Fischen erfolgreich ernähren und somit künstlich einen natürlichen Kreislauf schaffen kann.

Die wichtigsten Nährstoffe für Pflanzen

Bormangel bei Blumenkohl

Fehlt es Blumenkohl an Bor, kann er keine intakte Blüte ausbilden.

Unterschieden werden die Nährstoffe, die Pflanzen zum Gedeihen benötigen, in Haupt- oder Makronährstoffe – hierzu zählen Stickstoff, Phosphor und Kalium – und Neben- oder Mikronährstoffe wie Eisen oder Mangan. Pflanzen können auch hier sehr spezifische Anforderungen besitzen.

Wichtig bei der Nährstoffversorgung ist, dass der Pflanze alle Nährstoffe angeboten werden. Das Fehlen eines einzelnen Nährstoffes kann das gesamte Pflanzenwachstum hemmen (siehe Liebigs Gesetz des Minimums) oder zu Missbildungen bei den Pflanzen führen. Fehlt einem Blumenkohl (Brassica oleracea var. Botrytis) zum Beispiel der Spurennährstoff Bor, kann eine Blüte nicht richtig ausgebildet werden.

Für die Aufnahme von größeren Nährstoffmengen braucht die Pflanze Wasser. Oftmals sind die Nährstoffe in Wasser gelöst und gelangen durch dieses Medium in die Pflanze. Da es sowohl reine Wasserpflanzen als auch Kakteen und andere Wüstenpflanzen gibt, ist folglich auch der Wasserbedarf der Pflanzen sehr unterschiedlich.

Bewährtes Wissen für eine optimale Pflanzenversorgung

Pflanzen haben in Bezug auf ihre Physiologie sehr unterschiedliche Bedürfnisse. Nur wer seine Pflanzen gut kennt, kann sie optimal mit Licht, Luft, Temperatur, Wasser und Nährstoffen versorgen. Glücklicherweise sind die Bedürfnisse vieler Gartenpflanzen in unseren Kulturanleitungen anschaulich dargestellt. Falls dennoch einmal Probleme während des Kulturverlaufs auftreten sollten, finden Sie in unserer Rubrik Kulturprobleme probate Lösungen gegen Krankheiten, Schädlinge und physiologische Störungen.

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