Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchtler

Alle Lebewesen – und damit auch alle Pflanzen – benötigen Stickstoff für ihr Wachstum in Form von Eiweissen (= Proteine) und für den Grundbauplan der Erbanlagen (= Gene). Dieser Stoff ist reichlich in der Luft enthalten – und zwar zu 78 Prozent in seiner elementaren Form N₂ (molekularer Stickstoff). In dieser Form kann er aber von den Pflanzen nicht aufgenommen werden. Nur Bakterien sind in der Lage Luftstickstoff zu binden, indem sie ihn in gelöster Form aufnehmen und so «verändern», dass er für die Pflanzen verfügbar ist.

Vor allem die Pflanzen der Schmetterlingsblütler innerhalb der Familie der Hülsenfrüchtler, wie Erbse, Bohne, Klee, Wicke, Linse, Soja usw. gehen einen ganz eigenen Weg, um an Stickstoff zu kommen: Knöllchenbakterien dringen in die Rindenzellen der Wurzeln ein und veranlassen dort Gewebswucherungen, die als Wurzelknöllchen bezeichnet werden. Sie bilden mit den Wurzeln der Pflanzen eine Symbiose (= Zusammenleben von zwei Organismen zum beiderseitigen Nutzen). Die Bakterien binden den Luftstickstoff und überführen ihn in lösliche Stickstoffverbindungen, die die Pflanze als Nährstoff nutzen kann. Von den Pflanzen erhalten die Bakterien als «Gegenleistung» Stoffe, die sie zum Leben benötigen, z. B. Wasser und Nährstoffe.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass durch die Symbiose mit Knöllchenbakterien pro Jahr und Hektar bis 200 kg Luftstickstoff gebunden werden. Sterben einjährige Hülsenfrüchte ab und die mit ihnen in Symbiose lebenden Knöllchenbakterien, so wird der Boden mit Stickstoff angereichert und dadurch verbessert. So kommt er auch den Pflanzen in der Umgebung zugute. Dies macht man sich bei der Gründüngung vor allem auf nährstoffarmen und kargen Böden zunutze. In der ökologischen Landwirtschaft ersetzt der Anbau von Hülsenfrüchten den mineralischen, technisch hergestellten Stickstoffdünger. Gleichzeitig wird die Boden­struktur durch die tiefreichenden Wurzeln der Gründüngungspflanzen, zu denen unter anderem Lupinen, Esparsette und Klee gehören, verbessert.

Die eiweissreichen Samen der Schmetterlingsblütler (Bohnen, Erbsen, Linsen, Soja etc.) sind von hohem Nutzen für uns Menschen, da bei der Ernte hochwertige Nahrungs- und Futtermittel anfallen. So übernehmen Proteine eine Vielzahl von Aufgaben in unserem Körper: Beim Immunsystem, für die Beweglichkeit und den Aufbau der Muskeln, als Bestandteil unserer Haut, Haare und unserer Zellen.

Unter den Schmetterlingsblütlern zeichnet sich die Sojapflanze besonders aus. Sie hat ihren Ursprung in China und Japan, wo sie seit Jahrtausenden als Nahrungsmittel verwendet wird. Das Protein der Sojapflanze liefert alle für uns Menschen notwendigen Grundbaustoffe (= essentiellen Aminosäuren), die der menschliche Körper nicht selber synthetisieren kann. Sojaprotein ist in seiner Qualität mit tierischem Eiweiss vergleichbar und ist heute als Fleischersatz bei Vegetariern sehr beliebt, so zum Beispiel als Tofu und Sojamilch.

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