Calcium-Antagonismus – ja oder doch?

[Wuestenrose]

Hallo…

Weil ich Kurts Tagebuch nicht weiter hijacken möchte, kommt hier die Fortsetzung.

Klingt ganz schön geschwollen, oder?

Du hast Dich hier schon ein wenig festgebissen, wenn Du meine (absichtlich) flapsige Formulierung so ernst nimmst, nichtwahr ?

Dröseln wir das doch ein wenig auf. Bei Landpflanzen ist der normale Aufnahmeweg von Calcium der über die Wurzeln, und zwar über Calcium-spezifische Ionenkanäle (Pathak et al., 2021). Der Transport zu den Blättern erfolgt passiv durch den verdunstungsgetriebenen Saftstrom im Xylem. In die Zelle gelangt das Calcium passiv durchs Plasmalemma ins Zytoplasma.

Da konkurriert nix. Woher kommt dann die Aussage vom Calcium als "argen Antagonisten"? Möglicherweise daher: In carbonathaltigen Böden, also Böden mit hohen CaCO₃-Gehalten, mit oft hohen pH-Werten, ist die Löslichkeit von Schwermetallen und auch Borat gering, so daß es zu einem Mangel an Zn, Mn, Fe und B kommen kann (Mengel, 1991). Bergmann, 1993, schreibt zum Calciumüberschuß: "Direkter Ca²⁺-Überschuß ist praktisch nicht bekannt."

Calcium innerhalb der Pflanze wird fast ausschließlich übers Xylem und nicht übers Phloem transportiert, was bedeutet, es ist in der Pflanze immobil. Eine zeitweise gut Calcium-versorgte Pflanze kann bei späterem Calciummangel Calcium nicht aus den älteren Blättern in jüngere transportieren. Pflanzen sind daher auf ständige Calciumzufuhr angewiesen.

Kalium und Magnesium werden nicht nur im Xylem, sondern auch im Phloem transportiert. Höhere Kalium- und Magnesiumgehalte stören daher die Einlagerung von Calcium ins Pflanzengewebe (Bergmann, a.a.O.). In der Pflanze ist daher so, daß Kalium und Magnesium antagonistisch aufs Calcium wirken, und nicht umgekehrt.

Kommen wir zu unseren Wasserpflanzen. Bei denen geschieht die Calcium-Aufnahme überwiegend passiv als Influx übers Blattgewebe. Sagt Google. Da habe ich aber ein, zwei Anmerkungen. Calcium und Phosphat verstärken ihre gegenseitige Aufnahme, wie Calcium auch die Aufnahme von Nitrat verstärkt. Phosphat aber nehmen submerse Pflanzen überwiegend über die Wurzeln auf, auch solche, die nur über ein schwach ausgeprägtes Wurzelwerk verfügen (Thiébaut, 2008). Wenn Calcium und Phosphat im Bodengrundwasser enthalten sind, wird deren Aufnahme also m.M.n. überwiegend dort stattfinden.

Und was bleibt vom "argen Antagonisten" Calcium jetzt über? Nicht sonderlich viel, oder?

In diesem Sinne
Robert

PS. Wenn ich von den Elementen spreche, meine ich hier immer deren Ionenform.

 

[Frank2]

Hi.

Bin bei allem dabei bis auf

Phosphat aber nehmen submerse Pflanzen überwiegend über die Wurzeln auf, auch solche, die nur über ein schwach ausgeprägtes Wurzelwerk verfügen (Thiébaut, 2008)

Ganz praktisch betrachtet wachsen etliche ( nicht alle) submerse auch in völlig neuem, ungedüngtem BG, in welchem sich rundweg noch kein Phosphat befindet ganz hervorragend. Dann denke ich gerade an Limn.Sess. Die ich manchmal alle 10 Tage neu Stecke und die gar keine Wurzeln ausgebildet hat bzw. grad welche anfängt auszubilden, die im Monat aber etwa 80 cm wächst. Oder im Wasser treibende Pflanzen Allesamt ohne Luftwurzeln. Rein übers Blatt offensichtlich. Und dann gibt es welche, die es einem zunächst übel nehmen wenn man sie als Kopfstengling setzt und Wochen brauchen bis es wieder losgeht. Ob da Phosphat die Ursache ist weiß ich natürlich nicht. Die Wurzeln machen aber den Unterschied. Bei Stängelpflanzen aber die Minderheit.

Pseudocalciummangel hingegen ganz klar reproduzierbar bei hohen K Werten zb bei einigen Hygrophilas.
Bei hohen Ca Werten sehe ich auch keine antag. Probleme.

Gruß
Frank

 

[kurt]

Hallo zusammen,

Pseudocalciummangel hingegen ganz klar reproduzierbar bei hohen K Werten zb bei einigen Hygrophilas.
Bei hohen Ca Werten sehe ich auch keine antag. Probleme.

@Frank, Antagonismus ist durch Wasserwerte beeinflussbar.
Zu Calcium meinerseits, mit hohen Calciumwert/ hartem Wasser war der Wasserpflanzenwuchs bzw. die Vielfalt eingeschränkt, weicheres Wasser war in dieser Hinsicht besser.
Der Calciumwert musste aber mindestens nach Salifert Calciumtest 25mg/l / betragen sonst kam es Mangelerscheinungen.

 

[Frank2]

Kurt ich bin da schon bei Dir. Aber die kh für Pflanzen, die weicheres Wasser brauchen hier mE viel entscheidender wie die GH. Betonwasser schränkt natürlich ein aber auch da kann man top Pflanzenbecken haben mit entsprechender Auswahl.

Ich habe jetzt bei Ca Werten auch oberhalb der 2-5/1/0.5 Regel zumindest keine Probleme ausmachen können. Das ist aber nur eine Einzelfallbeobachtung natürlich. Momentan fahre ich in beiden Becken enger.

Interessant mit den 25 mg/l als Untergrenze. Ich habe mir diesbezüglich noch nie Gedanken gemacht, da ich drüber liege.

Ich habe mir noch Gedanken zu der Wurzelaufnahme von P04 gemacht. Dies würde mir erklären warum einzelne Pflanzen mit den Kopfstänglingen derart zicken und es dauert bis die wieder in Gang kommen. Das wäre ja dann die Erklärung!
In neutralem Sand sollten die es aber dann besonders schwer haben. In meinem Kies kann ich trotz Absaugen nicht verhindern, dass dort wenig PO4 vorhanden ist mit der Zeit und es reicht ja sehr wenig davon aus!

Sehr interessant alles!! Danke Robert.

Momentan teste ich in einem Becken ja Lichtuntergrenzen. Im anderen Ca= nahezu Mg 1/0,8. Bei diesem Verhältnis besserer Wuchs von den meisten , Palustris grün zickt allerdings rum. Ich werde das weiter beobachten und Mg noch höher setzen.

Gruß
Frank

 

[Peter47]

Ich habe mir noch Gedanken zu der Wurzelaufnahme von P04 gemacht. Dies würde mir erklären warum einzelne Pflanzen mit den Kopfstänglingen derart zicken und es dauert bis die wieder in Gang kommen. Das wäre ja dann die Erklärung!

Das ist sicherlich auch eine Erklärung, ich denke eher, dass die Pflanze, wenn sie eingekürzt und wieder gesteckt wird eine Art Schock erleidet und es etwas dauert, bis der Neuaustrieb beginnt. (Aber das ist auch nur eine Vermutung!).
Zu Roberts Post bin ich noch eine Antwort schuldig, bitte etwas Geduld, bei mir ist's momentan etwas "eng" - das gibt sich aber wieder.
Grüße
Peter

 

[moskal]

Hallo,

kurz was von über dem Tellerand:

Das ist eine Pflanze die absolut keine KH vertägt in einem Boden der laut Analyse zu 2% aus Ca und zu 1% aus Mg besteht. Die drei Blätter und zwei Kannen sind in diesem Substrat gewachsen. Es ist sogar so, daß Ca/Mg ein Häufiger Mangel in der Kultur von Pflanzen die kein Karbonat vertagen ist. Und wie man sehen kann, wird sobald kein Karbonat im Spiel ist, richtig viel davon vertragen.

Gruß
Helmut

 

[Frank2]

Helmut das bestätigt die praktische Erfahrung auch submers, dass höhere GH durchaus kein Problem ist, sofern die KH unten bleibt. Bzw dass sehr geringe GH auch zu Problemen führen kann.

@Peter. Es sind bestimmte Arten, die Probleme zeigen wenn man sie neu steckt. Zb Eust. Stellata oder auch Pogo. Errectus. Bei mir zumindest immer.Die meisten wachsen weiter wie gehabt . Nur verjüngt halt.

Gruß Frank

 

[Peter47]

Hallo,
endlich bin ich dazu gekommen auf den Post #1 von Robert zu reagieren:

Bei Landpflanzen ist der normale Aufnahmeweg von Calcium der über die Wurzeln, und zwar über Calcium-spezifische Ionenkanäle (Pathak et al., 2021)

Das Pathak-Zitat: „Its uptake involves its entry from soil solution into root cells through Ca2+-specific ion channels followed by entry into shoot cells, and this process is influenced by metabolism and temperature.“
Ich übersetzte das so: Es (das Calcium) wird in flüssiger Form von den Wurzelzellen über Ca-spezifische Ionen-Kanäle in die Sprosszellen aufgenommen. Dieser Prozess wird durch Stoffwechsel und Temperatur beeinflusst.
Da stellen sich zwei „Gretchenfragen“:
1. Was bedeutet shoot cells? Meine Interpretation: Eine Pflanze besteht grundsätzlich aus shoot cells und root cells, also aus Wurzelzellen und Sprosszellen, wobei hier der Spross ein ganzer Baum sein kann.
2. Was sind spezifische Ionenkanäle? Sind das Kanäle die nur Ionen transportieren, oder sind es Kanäle, die nur spezifische (bestimmte) Ionen transportieren? Das Xylem transportiert Wasser und Ionen (im Gegensatz zu Atomen oder Molekülen), das Phloem transportiert nur bestimmte Ionen. Auch wenn K+S von spezifischen und unspezifischen Transportern schreibt, so ist der Begriff unspezifisch eher als (viel) weniger spezifisch, als absolut für alle mögliche Ionen zu sehen. Ich schließe daraus, dass „spezifische Ionenkanäle“ nichts anderes als die spezifischen Transporter sind, die von K+S beschrieben werden. Und die spezifischen Transporter sind Teile des Phloems.
Ich behaupte, dass Ca durchaus auch im Phloem transportiert wird, auch schon deshalb, weil wir ja von einem Ca:Mg:K-Verhältnis sprechen und dieses wird durch die im Phloem „produzierten“ Antagonismen bedingt. Näheres siehe auch in meinem Thread Das Ca:Mg:K-Verhältnis, deren Wirkungsgefüge, Antagonismen und Überdüngung. Das wird auch weiter unten im von Robert im Post #1 zitierten Artikel unterstrichen: „Therefore, the biology of uptake and translocation of Ca2+ is very complex“, also die Biologie (biochem. Prozesse) der Aufnahme und Verlagerung von Ca ist sehr komplex. Auch das deutet auf die oben aufgeführten Diffusionsprozesse im Phloem hin.
Natürlich gibt es auch Pflanzen, die Ca ausschließlich im Xylem transportieren. Beispiel: Hier beschreibt Südzucker (ein süddeutscher Betreiber vieler Zuckerfabriken) die Aufnahme von Ca bei Zuckerrüben! Dort wird Ca ausschließlich im Xylem transportiert!
Ich bin der Auffassung, dass Ca bei bestimmten Pflanzen im Xylem transportiert wird, und so während des Transports keinen Einfluss auf andere Pflanzen nehmen kann. Aber es gibt auch Pflanzen (vermutlich rein krautige Pflanzen u.a. auch Wasserpflanzen), bei denen das Ca ausschließlich im Phloem transportiert wird.
Und ich behaupte auch, dass bei der überwiegenden Anzahl unserer Aquarienpflanzen das Xylem nicht sehr ausgeprägt ist, bei manchen Pflanzen sogar gänzlich fehlt.

Die Gründe:
1. Xylem kommt aus dem Griechischen „xylo“ und steht für Holz. Das Xylem besteht aus teilweise kernlosen Zellen, die eine dünne Röhre bilden. Im Allgemeinen werden Xylem und Phloem anhand eines Baumstammquerschnitts erklärt. Das Xylem befindet sich im Kern(holz), das Phloem im Cambium (also unmittelbar unter der Rinde). Das Xylem dient vorwiegend zum Transport von Wasser, wobei sich im Wasser durchaus sehr viele unterschiedliche Ionen befinden können (also auch Calzium-Ionen) weil innerhalb einer Kapillare schwerlich einzelne Ionen „heraus selektiert“ werden können. Für mich ist es (nach wie vor) ein Rätsel, wie, wo und in welcher Form das Xylem beginnt und wie, wo in welcher Form es physikalisch endet.
2. Da das Xylem überwiegend Wasser transportiert, brauchen unsere submersen Wasserpflanzen kein Xylem, sie sind ja vollständig von Wasser umgeben! Aber: Was passiert, wenn die Pflanze aus dem Wasser herauswächst? Würde sich dann im emersen Teil ein Xylem bilden?? Was passiert bei flutenden Pflanzen (z.B. Vallisnerien)? (Ich stolpere da über die eigenen Beine und muss so eingestehen, dass ich das Gehen auch noch nicht so recht beherrsche!)

Kalium und Magnesium werden nicht nur im Xylem, sondern auch im Phloem transportiert. Höhere Kalium- und Magnesiumgehalte stören daher die Einlagerung von Calcium ins Pflanzengewebe (Bergmann, a.a.O.). In der Pflanze ist daher so, daß Kalium und Magnesium antagonistisch aufs Calcium wirken, und nicht umgekehrt.

Calcium ist ein Hauptbestandteil der Pflanzen-Zellwand und ist bei der Zellteilung in Wurzel und Spross wesentlich. Deshalb ist die Einlagerung von Ca ins Pflanzengewebe so wichtig. Die Einlagerung aber zählt zum unmittelbaren Wachstumsprozess und nicht zum Transportprozess. Der Schluss, dass K und Mg antagonistisch aufs Ca wirken ist nicht richtig. In meinem o.a. Thread habe ich eine Grafik von K+S abgedruckt, wo die Pfeile von Ca in Richtung K und Mg gehen. Das besagt, Ca ist der Antagonist zu K und Mg und K ist Antagonist zu Mg. Das bedeutet ja auch für uns Aquarianer, dass eine Mg-Düngung weniger kritisch ist.

Aus dem oft gebrauchten Verhältnis Ca:Mg:K = 4:2:1 ist zu schließen, dass
die Mg-Konzentration immer größer als die Hälfte der Ca-Konzentration
die K-Konzentration immer größer als ein Viertel der Ca-Konzentration
und
die Mg-Konzentration immer größer als das Doppelte der K-Konzentration
sein sollte.

B.t.w. Ca:Mg:K
= 4:2:1 (Aquarium)
= 4:1:2 (Landpflanzen)
wobei lt. K+S
K:Mg = 3:1 (Ackerbau)
K:Mg = 2,5:1 (Weinbau)
K:Mg = 2 … 5 : 1 (Obst und Gemüse)

Und warum fehlt da das Ca??? Siehe Ausführungen von Robert!
Und warum existieren unterschiedliche Aussagen zum Ca:Mg:K in der Aquaristik? Genauso wie es unterschiedliche Bedürfnisse bei den Landpflanzen gibt, gibt es auch unterschiedliche Bedürfnisse bei den Aquarienpflanzen.

Grüße
Peter

 

[moskal]

Hallo,

klar gibts unterschiedliche Bedürfnisse. Nur stellt das übliche Pflanzenaquarium eine Schnittmenge, die von den Meisten vertragen wird dar. Und viele richtig schwierige Pflanzen sind auf einmal nicht mehr schwierig, wenn erfüllt wird, was sie speziell brauchen. Mit denen zusammen wird dann die einfache Pflanze schwierig. Oder anders gesagt: Mach mal Heidelbeeren und Erdbeeren in einem Beet.

Gruß Helmut

 

[Wuestenrose]

'N Abend...

2. Was sind spezifische Ionenkanäle? Sind das Kanäle die nur Ionen transportieren, oder sind es Kanäle, die nur spezifische (bestimmte) Ionen transportieren?

Was genau an

Its uptake involves its entry from soil solution into root cells through Ca²⁺-specific ion channels followed by entry into shoot cells, and this process is influenced by metabolism and temperature.

also "Ca²⁺-spezifischen Ionenkanälen" hast du nicht verstanden?

Und die spezifischen Transporter sind Teile des Phloems.

Nicht nur. Ionen-spezifische Transporter findest du überall in der Pflanze: In der Rhizodermis, in den Zellwänden, im Plasmalemma, in der Membran der Mitochondrien, in den Membranen anderer Zellorganellen.

Ich behaupte, dass Ca durchaus auch im Phloem transportiert wird, auch schon deshalb, weil wir ja von einem Ca:Mg:K-Verhältnis sprechen und dieses wird durch die im Phloem „produzierten“ Antagonismen bedingt.

Das kannst du gerne weiter behaupten, richtiger wird es dadurch nicht.

• "Aufgenommen werden praktisch nur Ca²⁺-Ionen und zwar vor allem durch die Wurzelspitzen. Der Transport in der Pflanze erfolgt als Ca²⁺ im Apoplasten und im Xylem, wobei der Transpirationsstrom als Schleppkraft dient." (Schilling, 2000)
• Calcium ist im Phloem kaum beweglich. (Schilling, a.a.O.)
• "Calcium wird in Abhängigkeit vom Ca-Gehalt des Bodens, dessen pH-Wert sowie dessen Gehalt an anderen Kationen von den Pflanzen ausschließlich in Ionenform aufgenommen und mit dem Transpirationsstrom im Xylem gerichtet in die oberirdischen Pflanzenorgane transportiert. Im Gegensatz zu den phloem-mobilen K⁺- und Mg²⁺-Ionen (auch N- und P-Verbindungen werden im Phloem gut transportiert) erfolgt der Transport von Ca²⁺ in ähnlicher Weise wie der Transport von Bor vorwiegend bzw. ausschließlich passiv in den Xylemgefäßen, vorwiegend in Richtung junger meristematischer Gewebe. Ein Übertritt ins Phloem ist kaum oder nur in geringem Ausmaß vorhanden. Ca²⁺-Ionen scheinen selektiv aus den Siebröhren ausgeschlossen zu sein, um die Prozesse des Stofftransportes im Phloem nicht zu beeinträchtigen." (Bergmann, a.a.O.)
• Im Phloem findet allgemein kein oder nur ein vernachlässigbarer geringer Ca²⁺-Transport statt. Daher ist auch ein Rücktransport von Ca²⁺ aus Blättern in Stengel und Wurzeln, vor allem aber in Früchte, oder aus älteren Ca-reichen Blättern in jüngere wachsende Teile nur sehr gering bzw. praktisch kaum möglich. (Marschner, 2012)
• "Für den Ferntransport von Ca²⁺ in der Pflanze ist wichtig, daß seine Konzentration im Phloemsaft außerordentlich niedrig ist, d. h. Ca²⁺ wird praktisch nur mit dem Transpirationswasser, aber nicht im Phloemsaft transportiert." (Mengel, a.a.O.)

Du kannst dich natürlich weiter gegen die versammelte Riege der Botanik-Granden stellen, dazu braucht es dann aber schon ein bißchen mehr als nur eine Behauptung.

Bergmann, a.a.O., bringt übrigens das notwendige, "harmonische" (O-Ton) Ca/K-Verhältnis (Kalk-Kali-Gesetz von Ehrenberg) und Ca/Mg-Verhältnis (Kalk-Magnesium-Gesetz oder "Kalkfaktor" von Loew), siehe auch das Dokument hier, in Zusammenhang mit der antagonistischen Wirkung von K⁺ und Mg²⁺ auf Ca²⁺, nicht etwa umgekehrt.

Und diesen Autoren vertraue ich schlicht und ergreifend mehr als, dir, sorry.


In diesem Sinne,
Robert

 

[Wuestenrose]

'N Abend...

Der Vollständigkeit halber:

• "The upward movement of calcium occurs through the xylem due to transpirational pull. [...] Despite the presence of small quantities in phloem exudates, calcium is not translocated in the sieve tubes of the phloem. [...] Ca²⁺ uptake by root cells is followed by its transport through the xylem and then to leaves or fruits out of it." (Pathak et al., a.a.O.)

In diesem Sinne,
Robert