Die jüngste Bestätigung der Namen von vier neuen chemischen Elementen ist eine Hommage an die schöpferischen Kräfte der Menschheit. Es zeigt auch, wie weit wir uns seit der Antike entwickelt haben, als weithin angenommen wurde, dass alle Dinge aus nur vier grundlegenden Elementen bestehen: Erde, Feuer, Luft und Wasser. Obwohl diese Idee schon lange verworfen wurde, ist sie heute noch relevant, denn alles, was Sie brauchen, um eine Pflanze zu machen, sind Erde, Feuer, Luft und Wasser. Wie so?

Die Erde

Von den ca. 92 natürlich vorkommende chemische Elemente, nur 17 gelten als wesentlich für das richtige Pflanzenwachstum und die Entwicklung: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor, Kalium, Stickstoff, Schwefel, Kalzium und Magnesium werden in relativ großen Mengen benötigt; Molybdän, Nickel, Kupfer, Zink, Mangan, Bor, Eisen und Chlor in geringeren Mengen. Von diesen beziehen Pflanzen Kohlenstoff und Sauerstoff hauptsächlich aus der Atmosphäre (der „Luft“), ​​während sie den Rest aus dem Boden (der „Erde“) entnehmen.

In unterschiedlicher Kombination ergeben diese Elemente Moleküle wie Proteine, Fette, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate, die beim Aufbau von Pflanzenzellen verwendet werden. Viele der Metalle wirken in Partnerschaft mit Enzymen und tragen dazu bei, dass die Biochemie stattfindet, die für das ordnungsgemäße Funktionieren der Pflanze erforderlich ist. Andere Metalle sind an Prozessen beteiligt, die Energie durch Photosynthese und durch Atmung erzeugen.

Feuer

Die Sonne ist das ultimative „Feuer“ im Leben der Pflanzen. Aber dieser Stern produziert viel mehr als „Feuer“, die infraroten Erwärmungswellenlängen des elektromagnetischen Spektrums. Dementsprechend wird Feuer als der gesamte Bereich der Sonnenwellenlängen interpretiert – was auch Licht (sichtbare Wellenlängen) umfasst, das wichtig in der Photosynthese verwendet wird.

Die Wärme der Sonne ist somit dafür verantwortlich, einen geeigneten Temperaturbereich bereitzustellen, der das Leben von Pflanzen (und anderen Organismen) aufrechterhält. Das Licht der Sonne ist für das Pflanzenleben äußerst wichtig; Unterschiede sowohl in ihrer Qualität (Wellenlänge, Farbe) als auch in ihrer Quantität gehören zu den einflussreichsten Faktoren auf die Pflanzenentwicklung, wie die Bandbreite pflanzenbiologischer Prozesse unterstreicht, die mit der Vorsilbe „Photo-“ beginnen, z. B. Photosynthese, Phototropismus (gerichtetes Wachstum von Pflanzenteilen). als Reaktion auf Licht) und Photomorphogenese (Entwicklung von Pflanzenform und -struktur als Reaktion auf Licht).

Air

Obwohl die unseres Planeten

Atmosphäre (die Luft) enthält viele Komponenten, Sauerstoff und Kohlendioxid sind von größter Bedeutung für unsere elementare Sicht der Pflanzenbiologie. Die Luft versorgt Pflanzen daher mit zwei essentiellen Nährstoffen – Kohlenstoff (als CO₂), der durch Photosynthese in organische Verbindungen für das Pflanzenwachstum eingebaut wird, und Sauerstoff, der für die Atmung unerlässlich ist.

Und bewegte Luft – also Wind – kann helfen, die Form einer Pflanze zu formen, und liefert ein anschauliches Beispiel dafür, wie Pflanzen aus diesem Grundelement geformt werden können.

Wasser

Wasser macht bis zu 95 % der Masse des wachsenden Pflanzengewebes aus und ist der Hauptbestandteil der Vakuole, oft der größte Bestandteil der Pflanzenzelle. Die Vakuole ist für das Pflanzenwachstum unerlässlich, da sie bewirkt, dass sich die Zelle ausdehnt, wenn sie durch Aufnahme von Wasser auf ihr volles Volumen anschwillt. Es ist diese Expansion einzelner Zellen, die letztendlich zum Wachstum der gesamten Pflanze führt.

Aber Wasser hat viele andere Rollen, die helfen, die Pflanze zu machen: als die treibende Kraft hinter vielen Wachstumsbewegungen; als Medium für den Zuckertransport aus der Photosynthese in alle Anbaugebiete; als Reaktionspartner (z. B. in der Photosynthese); und als Förderer der Keimung (Hydratation von trockenen Samen ist eine der ersten Stufen im Keimungsprozess).

Die richtige Balance finden

So wie die alte medizinische Praxis glaubte, dass ein Ungleichgewicht dieser vier Elemente den Menschen schadet, so gilt dies auch für Pflanzen. Im Allgemeinen benötigen Sie für ein gut funktionierendes Individuum die richtige Balance von allem. Wenn eines, wie etwa Wasser, im Überschuss vorhanden ist – zB in überschwemmten Böden – oder nicht ausreichend ist, wie in trockenen Wüsten – leidet das Pflanzenwachstum. Und dies ist ein Problem für die Menschheit, weil solche grundlegenden Umweltbelastungen, denen unsere Kulturpflanzen ausgesetzt sind, zu den ernsthaftesten Einschränkungen für die gegenwärtige Landwirtschaft und die zukünftige globale Ernährungssicherheit gehören.

Wir begrüßen zu Recht die Fähigkeit der Menschheit, neue chemische Elemente zu erschaffen. Aber wir sollten auch die erstaunliche Leistung von Pflanzen feiern, die vor langer Zeit herausgefunden haben, wie man aus den vier grundlegenden "Elementen" frische Luft, Erde, Sonne und Wasser eine vollständige Lebensform macht.

[Bilder: Eigene des Autors]

* Ich danke Miriam Frankel und Angela White von Das Gespräch die Bearbeitungen zu einer früheren Version dieses Stücks beigesteuert haben.