Wüstenstaub scheint die Pflanzen zu bedecken, kann sie aber auch füttern

Staub aus der Wüste kann die Ernte vollständig bedecken. Es stellt sich aber auch heraus, dass die Ernährung.

Als die Menschen in Mesopotamien erkannten, dass man nicht jagen und sammeln, sondern auch säen und ernten konnte, war Weizen ihr erster Treffer. Und so blieb es auch. Keine Pflanze nimmt mehr als einen Hektar Land auf der Erde ein.

Man könnte meinen, dass es Ackerbauern sind und jetzt wissen Wissenschaftler genau, was sie mit dieser Pflanze anfangen können. Aber Weizen scheint 12.000 Jahre später noch überraschen zu können. Die Pflanze sollte Phosphor aus dem Wüstenstaub extrahieren, der sich darauf niederließ.

Dieser Weizen wurde von Avner Gross von der Ben-Gurion-Universität im Negev in Beerscheba, Israel, angebaut. Gross selbst lebt im israelischen Teil des Judäischen Gebirges und sieht auf seinem Weg regelmäßig einen weiteren Sandsturm aus der Wüste: Alle Pflanzen haben eine Staubschicht auf den Blättern. Eines Tages dachte er, das würde sie stören, wie diese lichtblockierende Schicht. “Ich hatte keine Ahnung, warum ich das vorher nicht bemerkt hatte. Dann sagte ich mir: Wir wissen, dass Pflanzen viel Energie in die Nährstoffgewinnung aus dem Boden stecken. Warum also nicht die kostenlose Nahrung annehmen, die vom Himmel fällt?”

Niesen Sie nicht, wenn

Theoretisch sollte Wüstenstaub nicht in die Pflanzen niesen. Enthält die Mineralien, die sie am meisten benötigen. Zum Beispiel Phosphor und Eisen. Insbesondere Phosphor ist häufig der limitierende Faktor für Pflanzen: Kohlendioxid und Stickstoff sind jetzt dank menschlicher Emissionen zu viel und nicht zu wenig, so Gross. Aber Phosphor, der zum Beispiel für den Aufbau von DNA-Molekülen unverzichtbar ist, ist häufig das Element, das das Pflanzenwachstum aufgrund seiner Knappheit begrenzt.

Biologen glauben, dass eine Ladung Material aus der Wüste nicht ideal ist, um den Phosphorhunger der Pflanzen zu stillen. Dies liegt daran, dass Phosphor in einer Reihe chemischer Variationen, die zusammen die Apatitmineralgruppe bilden, an Calcium und Sauerstoff gebunden ist. Apatit ist in Wasser schwer löslich. Wenn Wüstenstaubkörner im Boden ausgehen, verlieren Sie oft buchstäblich Pflanzenwurzeln.

Der Gesamtgrund: Wenn es Pflanzen gäbe, die mehr mit Staub anfangen könnten, hätten sie sich in der Nähe von Trockengebieten und Wüsten entwickelt, in denen sie ein fester Bestandteil ihrer Umwelt sind. Zusammen mit Sudip Tiwari und Ran Erill vom Gelat-Forschungszentrum in Israel führte er ein Experiment mit einigen Arten durch, die diese Anforderung erfüllen und auch wirtschaftlich wichtig sind: Weizen und Kichererbsen – letztere sind die siebzehn am meisten kultivierten Pflanzen. Es entstand und wurde im Nahen Osten wieder aufgenommen.

Eine phosphorfreie Diät

Gros pflanzte sie, begann mit Sämlingen und ernährte sich dann vollständig phosphorfrei. Sobald klar wurde, wie sie litten – schlechtes Wachstum, gelbe Blätter -, gab er ein halbes Bad Wüstenstaub.

Vom Tier über das Sediment bis zur Pflanze

Die Tatsache, dass Wüstenstaub viel Apatit enthält, liegt daran, dass er teilweise aus tierischen Exkrementen hergestellt wird: gemahlenen Fossilien. Apatit kommt in Knochen und Zähnen vor. Zahnschmelz, Hydroxylapatit, ist die härteste Substanz in unserem Körper. Umso schwieriger wird es, wenn das Fluor in Trinkwasser oder Zahnpasta in Fluorapatit umgewandelt wird, da der Staub aus der Sahara in Israel und der Karibik und manchmal in den Niederlanden an Orten explodiert, an denen einst Seen waren. Darin leben alle Arten von Organismen, die Apatit für Schilde und Zähne verwenden. Diese harten Teile sanken auf den Boden und häuften sich in dicken Schichten an. Jetzt, wo das Wasser weg ist, können Stürme kilometerweit um die Sedimente rollen und eine lange Wanderung beginnen. In der Art und Weise beeinflusst es das Wetter, am Endpunkt des Wachstums der lokalen Pflanze.

Der Apatit, der in Phosphatminen, einschließlich in Marokko, den Vereinigten Staaten und China, abgebaut wird, stammt aus phosphorhaltigen Gesteinen. Es könnte sich vor Millionen von Jahren aus Schichten gebildet haben, die denen am Grund von Seen ähnlich sind: Ablagerungen, die reich an Knochen- und Zahnresten sind, die zu einer Gesteinsschicht verdichtet wurden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Wasser mit gelösten Phosphaten die Kalksteinschichten durchdrang, wonach sich der Phosphor mit dem Calcium vermischte. Dieses Phosphat stammte auch von Tieren: Sie wurden aus dicken Schichten von Vogel- oder Fledermauskot ausgestoßen.

Um zu sehen, ob die Herkunft der Pflanzen wirklich wichtig ist, nahmen auch Kornblumen an dem Experiment teil. Es entstand in Mittelamerika unter Bedingungen, in denen Staub keine große Rolle spielt, sodass sie vielleicht nichts mit ihnen anfangen konnten.

Auf dem (ungefähr) jährlichen Treffen der American Geophysical Union vor einigen Monaten konnte Gross berichten, dass ein Staubbad tatsächlich Weizen und Kichererbsen zugute gekommen war. Bald waren sie doppelt so groß wie ihre Kollegen und Mitarbeiter, die keinen Staub auf ihre Blätter gestreut hatten. Und für Mais war es erwartungsgemäß nicht wichtig.

Der Weizen und die Kichererbsen waren nicht nur zufrieden mit dem, was auf ihre Blätter fiel, sie wurden auch darauf gezählt, wie eine genauere Untersuchung ergab. Als der Phosphormangel eintraf, wuchsen auf diesen Spitzen feinere Filamente, so dass der fallende Staub richtig zurückgehalten wurde. Die Blätter wurden auch mit Feuchtigkeit versorgt, was ihre Festigkeit erhöhte.

Und diese Feuchtigkeit war auch sauer. Dies ist genau das, was Sie brauchen, um Phosphor aus Apatit freizusetzen. Es gelangt dann in andere lösliche chemische Verbindungen, die die Pflanze durch kleine Löcher im Blatt aufnehmen kann.

Ein neuer Blick auf bekannte Fakten

Die Landwirte wussten bereits, dass man die Pflanzen durch die Blätter füttern kann. Dies ist auch bei Phosphor schon lange der Fall. Aber dann geht es darum, Flüssigdünger zu verwenden, die wasserlösliche Phosphate enthalten. Sie werden in Phosphatminen an Orten abgebaut, an denen es Felsen gibt, die Apatit enthalten. Phosphor wird genauso wie Pflanzen freigesetzt: mit Säure.

Gross glaubt, dass die Verwendung von apatithaltigem Staub ein nachhaltigerer und effizienterer Weg sein könnte, um Pflanzen vor Phosphormangel zu schützen. Vorausgesetzt, diese Anlagen enthalten die für sie zu Hause notwendigen chemischen Werkzeuge. Also sucht er jetzt nach anderen Kandidaten.

Aus biologischem Interesse wird er in der Karibik auf der amerikanischen Insel Puerto Rico forschen. Dort nutzen eine Reihe von Baumarten den Wüstensand, der sich über den Atlantik ausbreitet.

Aus kommerzieller Sicht werden Experimente mit einer Reihe wichtiger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen durchgeführt, die aus ariden Regionen stammen. Zunächst arbeitet Grose mit Avocado- und Kakaobäumen.

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