Die Pflanze der Woche: Die Lupine

Pflanze dieser Woche kennen manche von Euch höchstens als Zierpflanze im Garten. Aber hinter der Lupine verbirgt sich ein wahres Stickstoffwunder!

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Im Großen und Ganzen ist die Lupine eine recht unbekannte Pflanze. Auch ihre Fläche auf dem Weltacker bemisst nur einen einzigen Quadratmeter. Das steht für ca. 0,044% der weltweiten Ackerfläche. Flächenmäßig ist die Lupine also relativ unbedeutend. Trotzdem hat sie als Leguminose eine wichtige Bedeutung in der ökologischen Landwirtschaft

Was sind Lupinen?

Wie sehen sie aus?

Lupinen sind eine Pflanzengattung innerhalb der Hülsenfrüchtler (Leguminosen). Die Gattung umfasst mehr als hundert Arten, die in Vielem sehr unterschiedlich sind. Ein gutes Beispiel dafür ist die Größe verschiedener Lupinenarten. Die meisten Lupinen sind nur 0,3-1,5 Meter hoch, aber einige können als baumartige Sträucher mehr als 4 Meter erreichen.

Die Laubblätter von Lupinen sind meist handförmig in mehrere Finger unterteilt. Ihre zwittrigen Blüten stehen in aufrechten Trauben und können blau, purpurfarben, rot, rosa, gelb, orange, weiß oder gemischtfarbig sein.

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Als Früchte bilden Lupinen Hülsenfrüchte aus. Nur standardsprachlich können die Früchte als Schoten bezeichnet werden, nicht aber botanisch. Die Hülsen der Lupine sind gerade geformt, behaart und enthalten fünf bis sieben rundliche Samen.

Bitterlupinen: Leider giftig

Sowohl die Blätter als auch die Samen der meisten Arten sind giftig. Sie enthalten die giftigen und bitteren Alkaloide Lupinin und Spartein. Bei Verzehr können diese Stoffe einen Tod durch Atemlähmung auslösen. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts gibt es allerdings auch einige ungiftige Züchtungen. Sie werden unter dem Begriff „Süßlupinen“ zusammengefasst. Die Bezeichnung geht nicht auf einen süßen Geschmack zurück, sondern betont lediglich die Abwesenheit der bitteren Alkaloide.

Heißt das, die Lupine wurde erst seit dem 20. Jahrhundert kultiviert? Nein. Schon im römischen und griechischen Altertum waren Lupinen beliebte Zier- und Arzneipflanzen. Ihren Einzug in die Landwirtschaft hält sie viel später.

Lupinen als Teil einer Rotation

Was ist der Sinn einer Rotation?

Als Zwischenfrucht in einer Rotation wird die Lupine erst seit dem Ende der 19. Jahrhunderts eingesetzt. Die Aufgabe einer Zwischenfrucht ist es, den Boden für die nachfolgenden Kulturen zu verbessern. Dabei haben unterschiedliche Zwischenfrüchte auch genauso verschiedene Eigenschaften. Jede Pflanze hat einen anderen Effekt auf den Boden, auf dem sie wächst. Außerdem hat jede Pflanze einen Lieblingsboden, auf dem sie am Besten wachsen kann.

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In einer Fruchtfolge bereiten die Zwischenfrüchte den Boden für die folgenden Kulturen vor. Als Gründüngung wird die Lupine oft gesät, aber nicht geerntet. Stattdessen wird sie auf dem Feld belassen. Die Pflanzenteile zersetzten sich, sodass ihre Nährstoffe in den Boden übergehen. Dann können andere Pflanzen diese Nährstoffe aufnehmen.

Warum ist gerade die Lupine eine gute Zwischenfrucht?

Besonders hoch ist der Stickstoffgehalt der Lupine. Stickstoff ist ein sehr wichtiges chemisches Element. Er ist Teil jeder Aminosäure, aus denen alle Proteine zusammengesetzt sind. Stickstoff ist die Grundlage aller Enzyme und unsere DNA; die Grundlage allen Lebens.

Und trotz seiner immensen Wichtigkeit können weder Tiere noch Pflanzen Stickstoff einfach aus unserer Umgebung ziehen. Wir sind auf stickstoffhaltige Verbindungen angewiesen, um unseren Bedarf zu decken.

Als Leguminose ist die Lupine Teil einer bedeutsamen Symbiose:

Von Leguminosen und Rhizobien

Knöllchenbakterien (Rhizobien) sind bestimmte, aerobe Bakterien. Sie sind in der Lage, Stickstoff aus der Luft zu binden. Dafür leben sie in einer Symbiose mit Leguminosen. In einer Symbiose lebende Lebewesen profitieren voneinander, so auch Lupinen und Rhizobien.

Die Rhizobien dringen durch die Wurzelhaare in die Wurzelrinde ein. Dort bewirken sie das Wuchern von Wurzelschwellungen, den Knöllchen. In diesen Knöllchen liegt ein ideales Nährmedium für die Bakterien vor. Die Knöllchenflüssigkeit wird von der Lupine hergestellt und reguliert. Es enthält Wasser, Nährstoffe und und vor allem viel Energie. Hier profitiert also das Bakterium von der Pflanze: Es überlebt und kann sich schnell vermehren.

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Unter diesen Bedingungen sind die Bakterien auch in der Lage, Stickstoff aus der Luft zu binden. Davon profitiert dann die Pflanze: Leguminosen haben eine großes Stickstoffangebot.

Jetzt wird’s chemisch

Atmosphärischer, elementarer Stickstoff (N₂) macht zwar 78% des Luftvolumens aus. Er kann aber nicht von Pflanzen oder Tieren aufgenommen werden. Nur bestimmte Bakterien, darunter auch die Rhizobien, sind dazu befähigt, diesen elementaren Stickstoff zu fixieren.

Dazu haben sie ein bestimmtes Enzym, eine Nitrogenase. Sie wandelt unter hohem Energieaufwand Stickstoff (N₂) zu Ammoniak (NH₃) um. Es ist sehr feucht in den Knöllchen, sodass sich der Ammoniak sofort auflöst. Er liegt jetzt als Ammonium-Ionen (NH₄⁺) vor. Das Problem mit Ammonium-Ionen ist leider, dass sie hochgiftig sind. Damit das Gewebe nicht kaputt geht, muss die Reaktionskette sofort weiterlaufen.

Die Ionen werden also sofort assimiliert. Die Assimilation ist die Eingliederung von Stoffen in den Stoffwechsel eines Lebewesens. Hierzu bauen weitere Enzyme die Ammonium-Ionen in Aminosäuren ein. Endlich ist der Stickstoff verfügbar für die Pflanze.

Wohin mit all dem Stickstoff?

Der Stickstoff wird in Aminosäuren und Proteine eingebaut. Ähnlich wie Soja, eine andere Leguminose, sind Lupinen also extrem eiweißreich. Das macht Süßlupinen zu einem ausgezeichneten Viehfutter.

Besonders in der Fischindustrie könnten Lupinen große Bedeutung erlangen: Karnivore Fische werden normalerweise mit Fischmehl gefüttert. Das könnte sich aber ändern, um auf eine ökologischere und kostengünstigere Alternative umzusteigen.

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Auch zum menschlichen Verzehr sind Süßlupinen geeignet: Lupinen werden als Tofu-ähnliches Produkt, als Lupinengeschnetzeltes, als Lupinen Flocken, Lupinenmehl, Lupinenkaffee, Lupinenschrot, eingelegt oder gekocht konsumiert. In Italien, Spanien und Griechenland sind Lupinensamen besonders beliebt.

Allerdings ist Vorsicht geboten: Lupinen gehören zu den 14 häufigsten Verursachern von Nahrungsmittelallergien.

Hat die Lupine Dein Interesse geweckt?

Noch mehr kannst du hier auf unsere Website nachlesen: https://www.2000m2.eu/de/lupine/

Mehr zu Fischmehlersatzstoffen findest du hier: https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/auf-der-suche-nach-fischmehlersatzstoffen-raubfische-la-10733