Arbeitsblatt: Symbiose bei Leguminosen - Knöllchenbakterien

Symbiose bei Leguminosen: Knöllchenbakterien (Rhizobium) Die Luft enthält etwa 78% Stickstoff und stellt damit das weitaus größte Reservoir für dieses Element dar. Alle Lebewesen benötigen Stickstoff als Baustein für Proteine (Eiweiße), sind aber nicht in der Lage, den Stickstoff aus der Luft direkt zu binden. Die Leguminosen sind als „Stickstoffsammler bekannt: sie gehen eine Symbiose mit sogenannten Knöllchenbakterien (Rhizobien) ein, die für die Stickstoffbindung erforderliche Enzyme besitzen. Eine Symbiose ist eine Lebensgemeinschaft zu beiderseitigem Nutzen: Die Wirtspflanze (Leguminose) versorgt das Bakterium mit Energie Produkten der Photosynthese (Kohlenstoffverbindungen), während das Bakterium 90% des von ihm gebundenen Stickstoffes an die Pflanze liefert. Jährlich werden so etwa 120 Mio Tonnen Stickstoff fixiert. Den Prozess des Eindringens des Bakteriums in die Wurzel der Wirtspflanze bezeichnet man als „Infektion. Nach der „Infektion bildet die Pflanze die namensgebenden „Knöllchen aus (s. Abb. unten), in denen der Stickstoff gespeichert wird. Aufgrund ihrer Fähigkeit elementaren Stickstoff aus der Luft zu nutzen, nehmen die Leguminosen eine Sonderstellung unter den höheren Lebewesen ein. Sie sind daher beispielsweise für die Landwirtschaft von großer Bedeutung: Oft verbleiben nach Entfernen der Leguminosen von einem Feld noch stickstoffhaltige Knöllchen im Boden, sodass eine Düngung mit Stickstoffverbindungen nicht nötig ist; man spricht hier von einem Vorfruchtwert der Pflanze (d.h. die positiven Wirkungen auf den Boden und die nachfolgenden Kulturen). Eine weitere positive Eigenschaft der Leguminosen ist die tiefe Durchwurzelung und damit verbundene Lockerung des Bodens. Die Samen der Leguminosen sind sehr eiweißreich, was wohl ebenfalls auf die ausreichende Stickstoffversorgung zurückzuführen ist; ihr Verzehr wird daher vor allem im Rahmen einer vegetarischen Ernährung sehr geschätzt. 1. Was ist eine Symbiose? 2. Worin besteht der jeweilige Vorteil für die Pflanze bzw. für das Bakterium? 3. Worin besteht der besondere Nutzen der Leguminosen für die Landwirtschaft? Welche Vorteile bietet die Bepflanzung mit Leguminosen? 4. Warum sollen vor allem Vegetarier viele Leguminosensamen essen?