Hohe Konzentrationen von Kohlendioxid in der Atmosphäre beeinträchtigen Pflanzen in ihrer Fähigkeit bestimmte Formen von Stickstoff aufzunehmen. Dies könnte dramatische Folgen für das Pflanzenwachstum weltweit haben, meinen amerikanische Pflanzenphysiologen von der University of California, Davis. Ihre Ergebnisse veröffentlichen Arnold Bloom und seine Kollegen in den Proceedings of the National Academy of Sciences vom 5. Februar 2002.
Erhöhte Werte atmosphärischen Kohlendioxids (CO2) führen zunächst dazu, dass Pflanzen dieses Gas vermehrt aufnehmen. Kohlendioxid ist ein wichtiger Bestandteil der Photosynthese, dem Prozess, bei dem die Pflanzen Kohlehydrate und Sauerstoff bilden. Bei einem Überangebot an CO2 wachsen sie vorerst sogar schneller. Nach wenigen Wochen lässt dieser Effekt jedoch nach, weil etwa stickstoffhaltige Substanzen knapp werden. Stickstoff ist für die Pflanze essentiell bei der Produktion von Eiweißen und Nukleinsäuren wie DNA. Weil er so wichtig für das Pflanzenwachstum ist, sind Düngemittel stets mit Stickstoff angereichert.
Die Forscher aus Davis untersuchten, wie die Pflanzen bei hoher CO2-Konzentration auf zwei verschiedene Formen von Stickstoff reagieren: Ammonium und Nitrat. Sie ließen Weizenkeimlinge entweder mit Ammonium- oder Nitratdüngung bei unterschiedlichen CO2-Konzentrationen heranwachsen. Das Nitrat erwies sich bei hohen CO2-Konzentrationen als nicht annähernd so effizient wie das Ammonium. Das Kohlendioxid hemmte die Nitratverarbeitung der Keimlinge in zwei Formen: Die Pflanzen zeigten eine größere Affinität Kohlendioxid umzusetzen als Stickstoff. Daher waren bei hohen CO2-Konzentrationen die Substanzen, die nötig gewesen wären, um den Stickstoff aufzunehmen, bereits für die CO2-Aufnahme verbraucht.
Um das Nitrat tatsächlich verwenden zu können, müssen Pflanzen es zunächst in Nitrit umwandeln. Als solches wird es in die Chloroplasten ? die Zentren der Photosynthese ? eingeschleust und dort verbraucht. Diesen Transport in die Chloroplasten scheint das Kohlendioxid zu blockieren.
Desweiteren fanden die Forscher heraus, dass die Form des Stickstoffs keinen Einfluss hatte, so lange die CO2-Konzentrationen normal waren. Bei doppelt so hohen CO2-Werten wie normal ? Werten, die auf der Erde wahrscheinlich im nächsten Jahrhundert herrschen werden ? änderte sich dies drastisch. Die mit Ammonium gedüngten Keimlinge wuchsen um 49 Prozent. Dagegen nahmen die mit Nitrat gedüngten nur um 24 Prozent an Größe zu. Ein enormer Unterschied fand sich auch beim Eiweiß. Der Ammoniumdünger ließ die Keimlinge mehr als doppelt so viel Eiweiß produzieren wie der Nitratdünger.
Dies bedeutet,dass erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre den Nährwert von nitratgedüngtem Getreide mindern. Laut Bloom hätten diese Ergebnisse weltweit Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktion. Denn in gut entwässerten Böden ist Nitrat die Haupt-Stickstoffquelle für das Getreide. In den vergangenen zwei Jahrhunderten hat das Kohlendioxid in der Atmosphäre um 30 Prozent zugenommen. Steigt es weiterhin an, würde eventuell ein Umschwenken zu Ammoniumdüngern notwendig.
Es gelte auch die Folgen für die Natur zu bedenken: Viele Wildpflanzen sind auf das Nitrat als Eiweissbaustein angewiesen. Sie wären gegenüber denen, die Nitrat in den Wurzeln umwandeln können und denen, die Ammonium nutzen können, deutlich benachteiligt. Dies könnte das natürliche Vorkommen von Pflanzen und ihre regionale Verbreitung erheblich beeinflussen.
Anna Voormann
