Ob Kupfer, Nickel, Arsen oder Zink: All diese Stoffe sind Schwermetalle – und extrem giftig. Für Lebewesen, die diese Metalle in zu hohen Konzentrationen aufnehmen, kann das fatale Folgen haben. Auch für Pflanzen: Sie benötigen einige Schwermetalle zwar als Spurenelemente für ihren Stoffwechsel. Gelangen jedoch größere Mengen der Stoffe in ihren Organismus, wirken sie toxisch.
So können überschüssige Schwermetall-Ionen zum Beispiel unkontrolliert mit Chlorophyll-Molekülen in den Chloroplasten reagieren und sie für die Photosynthese unbrauchbar machen. Der für die Pflanze lebenswichtige Prozess der Energiegewinnung wird somit geschwächt – je höher die Schwermetallkonzentration, desto größer der Schaden.
Pflanzensaft mit 25 Prozent Nickel
Manche Pflanzen haben aus diesem Grund Wege entwickelt, die giftigen Metalle von der Aufnahme auszuschließen oder bereits aufgenommene Metalle wieder aus ihrem Körper zu transportieren. Andere gehen auf schwermetallreichen Böden schlicht zugrunde. Nicht so die Hyperakkumulatoren im Pflanzenreich: Diese „Super-Sammler“ nehmen Schwermetalle sogar ganz gezielt und in großen Mengen über ihre Wurzeln auf. „Das interessante ist, dass sie extreme Mengen anreichern, ohne sich dabei selbst zu vergiften“, schreibt der Pflanzenphysiologe Hendrik Küpper von der Universität Konstanz.
Pflanzen wie das Gelbe Galmei-Veilchen, das Alpen-Hellerkraut oder die Hallersche Schaumkresse reichern die giftigen Stoffe in Konzentrationen in ihrem Gewebe an, die hundert- bis sogar tausendfach höher sind als bei „normalen“ Pflanzen. Eines der extremsten Beispiele ist die in den Regenwäldern Neukaledoniens heimische Art Pycnandra acuminata. Dieser Baum zieht in schier unvorstellbaren Mengen Nickel aus dem Boden: Ritzt man in seine Rinde, tritt ein blaugrüner Pflanzensaft hervor, der aus bis zu 25 Prozent Schwermetall besteht.
Sichere Speicher im Blatt
Fähigkeiten wie diese verwundern selbst Biologen. Doch auch bei weniger extremen Hyperakkumulatoren drängt sich die Frage auf: Warum schaden die hochgiftigen Metalle den Pflanzen nicht? Forscher haben herausgefunden, dass diese Arten Strategien entwickelt haben, damit das Gift ihren Stoffwechsel nicht beeinträchtigen kann.
So schleusen viele von ihnen die Schwermetalle geschickt durch den Pflanzenkörper und lagern sie weit weg von dem für die Photosynthese wichtigen Chlorophyll ein – zum Beispiel in speziellen Speichervakuolen in der äußeren Blattschicht, der Epidermis. Die Photosynthese kann dann ungestört in den inneren Blattschichten ablaufen.
