Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1
Lupinen und Knöllchenbakterien
AFB I–IILupinen werden in der Landwirtschaft als eiweißreiches Tierfutter und zur Bodenverbesserung angebaut. In einem Gewächshausversuch wuchsen Lupinen acht Wochen lang in stickstofffreiem, sterilem Quarzsand. Ein Teil der Töpfe wurde mit Knöllchenbakterien (Rhizobien) beimpft, ein Teil mit Nitrat gedüngt (M1). Alle anderen Bedingungen waren gleich.
M1Wachstum von Lupinen nach acht Wochen (Modellwerte, Mittelwerte aus je 20 Pflanzen)
| Ansatz | Rhizobien | Nitratdüngung | Trockenmasse je Pflanze | Knöllchen je Pflanze | Stickstoffgehalt der Blätter |
|---|---|---|---|---|---|
| A | nein | nein | 0,9 g | 0 | 1,1 % |
| B | ja | nein | 4,6 g | 42 | 3,8 % |
| C | nein | ja | 5,0 g | 0 | 3,9 % |
| D | ja | ja | 5,1 g | 7 | 3,9 % |
M2Kosten der Stickstoffbindung
Das Enzym der Knöllchenbakterien, das N₂ zu Ammonium umsetzt (Nitrogenase), verbraucht sehr viel ATP: für ein Molekül N₂ mindestens 16 ATP. Die Pflanze liefert dafür Kohlenhydrate in die Knöllchen; Schätzungen zufolge verbraucht die Stickstoffbindung einen erheblichen Teil (Größenordnung 10–30 %) der Fotosyntheseprodukte der Pflanze.
- Beschreiben Sie die Ergebnisse der vier Ansätze (M1).
- Erklären Sie den Unterschied zwischen den Ansätzen A und B und ordnen Sie die Beziehung zwischen Lupine und Rhizobien ein.
- Erläutern Sie unter Einbeziehung von M2, warum die gedüngten Lupinen in Ansatz D deutlich weniger Knöllchen bilden als in Ansatz B.
- Ein Landwirt schließt aus M1: „Auf gut gedüngten Feldern sind die Rhizobien für die Lupine nutzlos — dort verhalten sie sich eigentlich wie Parasiten.“ Beurteilen Sie diese Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Vergleichen Sie jeweils zwei Ansätze, die sich nur in einem Faktor unterscheiden.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wofür braucht eine Pflanze Stickstoff, und woher bekommt sie ihn im stickstofffreien Sand?
Hinweis zu Aufgabe c)
Die Pflanze „bezahlt“ die Bakterien mit Kohlenhydraten. Lohnt sich das, wenn Nitrat vorhanden ist?
Hinweis zu Aufgabe d)
Prüfen Sie, ob die Pflanze in Ansatz D einen messbaren Nachteil hat, und berücksichtigen Sie, dass sie die Knöllchenbildung selbst steuert.Beurteilen: Zu einem Sachverhalt ein selbstständiges Urteil unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden formulieren und begründen.