Wie überleben Pflanzen und Tiere in salzreichen

Wie überleben Pflanzen und Tiere in salzreichen Lebensräumen?
Damit Pflanzen an salzhaltigen Standorten überhaupt Wasser aus dem Boden
aufnehmen können, müssen sie relativ hohe Salzmengen in ihren Zellen aufweisen.
Die Salzkonzentration des Zellsaftes muss höher als die des Bodenwassers sein.
Die Salzkonzentration darf aber in den Zellen
nicht zu hoch werden, sonst sterben die Zellen
ab. Deshalb haben die Pflanzen verschiedene
Gegenmechanismen entwickelt, mit denen sie
überschüssiges Salz aus den Geweben von
Spross und Blättern entfernen können.
Strandflieder, aber auch Mangroven, besitzen
Salzdrüsen. Sie entziehen den anderen Zellen
des Blattes Salz und geben es an die
Blattoberfläche ab, wo sich ein Salzbelag
bildet. Dafür brauchen sie Energie.
Salzkristalle auf der Blattoberseite eines
Mangrovenblattes
CC-BY-SA-2.5, Ulf Mehlig
Manche Gänsefußgewächse besitzen Salzhaare auf der Blattoberfläche. Dort
sammelt sich das Salz, wofür ebenfalls Energie benötigt wird. Die Haare sterben
schließlich ab und werden durch neue Haare ersetzt.
Der Queller bildet dickfleischige Stängel, die
sehr wasserhaltig sind und damit das Salz
verdünnen. Im Herbst ist der Queller aber so
salzig, dass er abstirbt.
Queller
CC-BY-SA-2.5, Fritz Geller-Grimm
Viele Meeresfische haben in ihren Körperflüssigkeiten eine geringere
Salzkonzentration als das Meerwasser. Sie verlieren ständig Wasser und müssen
dieses durch Trinken ersetzen. Dabei nehmen sie das salzreichere Wasser auf und
geben durch die Kiemen unter Energieaufwand Salz nach außen ab, während das
Wasser zurückbleibt.
Auch Pinguine trinken Salzwasser. Sie
scheiden das überschüssige Salz mit
speziellen Drüsen aus.
Salzdrüsen
{PD-Timak}
Aufgabe: Fülle die folgende Tabelle soweit möglich aus.
Anpassung der Lebewesen an salzreiche Standorte
Pflanzen
Tiere
Hohe Salzkonzentration im Zellsaft, um
Fische trinken Salzwasser und scheiden
Wasser aufnehmen zu können
Salz über Kiemen aus
Salzdrüsen in den Blättern geben Salz ab
Pinguine trinken Salzwasser und scheiden
Salz über Drüsen aus
In Salzhaaren wird Salz gesammelt; Haare
fallen schließlich ab
Salz wird mit viel Wasser verdünnt
Funktion und Wirkung von Kochsalz
1. Demonstrationsexperiment
In 2 Reagenzgläser (30 x 200) werden je 100 mL der folgenden Flüssigkeiten jeweils von
Raumtemperatur vorgelegt:
1) Leitungswasser
2) Meerwasser (Kochsalzlösung mit w = 3,5 % in Leitungswasser)
2 Rosen, möglichst mit ähnlichen Stieldimensionen, werden frisch schräg angeschnitten und
dabei auf etwa 30 cm gekürzt. Alle Blätter, die in die Flüssigkeit (etwa 15 cm hoch)
eintauchen, werden entfernt.
Die Rosen werden 2 Tage (48 h) vor der Unterrichtsstunde in die Flüssigkeiten gestellt.
Bereits nach 24 h lassen die Rosen im Meerwasser häufig „die Köpfe hängen“. Bei Rosen
mit dickerem Stiel ist dies nicht immer der Fall, spätestens aber innerhalb von 48 Stunden.
Die Rose im Leitungswasser sieht noch unverändert aus.
2. Lehrervortrag zu den Funktionen des Kochsalzes für den Menschen
Es gibt verschiedene Salze. Wenn wir im Alltag von Salz sprechen, meinen wir oft das
Kochsalz.
Kochsalz hat für den Menschen verschiedene Funktionen:
Es reguliert den Flüssigkeitshaushalt des Körpers. Es befindet sich vor allem im Raum
zwischen den Zellen. Seine Konzentration bestimmt, ob Wasser in die Zellen aufgenommen
wird oder abgegeben wird.
Kochsalz führt dazu, dass genügend Wasser im Gewebe vorhanden ist. So wird das
Gewebe nicht schlaff, sondern eine gewisse Gewebespannung wird aufrechterhalten.
Das Kochsalz wird auch für die Weiterleitung von Nervenimpulsen im Körper benötigt. Ohne
Salz wäre z.B. keine Bewegung möglich.
Im Magen befindet sich Magensäure, die der Abwehr von Erregern dient, welche mit der
Nahrung eindringen. Bestimmte Zellen des Magens verwenden zur Produktion der Salzsäure
als Ausgangsstoff Kochsalz.
Kochsalzlösung ganz bestimmter Konzentration wird in Form von Nasentropfen verwendet
und hilft dann, die Austrocknung der Nasenschleimhaut zu verhindern. Sie findet auch
Verwendung beim Reinigen von Wunden und als Lösungsmittel für Medikamente bei
Infusionen. Diese sogenannte physiologische Kochsalzlösung ähnelt in der Konzentration
derjenigen der Körperflüssigkeit. Deshalb wird sie auch bei starkem Verlust der Körpers von
Flüssigkeit und Salzen, z.B. bei starkem Durchfall, verwendet.
Darüber hinaus wird Kochsalz zur Konservierung von Lebensmitteln genutzt. Bakterien und
Schimmelpilze werden durch den Wasserentzug, den das Kochsalz bewirkt, geschädigt.
Kochsalz wird auch in vielen Lebensmitteln als Geschmacksgeber verwendet.
Arbeitsblatt: Wirkung von Kochsalz auf den Blutdruck (Graphiken verändert nach [4] und [5];
Tabelle 1 aus [11], Tabelle 2 nach [10])
Die INTERSALT-Studie
Die INTERSALT-Studie untersuchte den Zusammenhang zwischen Kochsalzkonsum
und Blutdruck. Sie wurde im Jahre 1988 veröffentlicht und bezog weltweit über
10.000 Männer und Frauen im Alter zwischen 20 und 59 Jahren ein.
Da der direkte Salzkonsum einer Person schwer zu erfassen ist, wurde von den
Teilnehmern 24 Stunden lang Urin gesammelt. In diesem wurde dann die
ausgeschiedene Menge an Natrium-Ionen bestimmt, woraus Rückschlüsse auf den
Salzkonsum gezogen werden konnten.
Die beiden Abbildungen zeigen die Ergebnisse der Studie.
Zunehmende Ausscheidung von Natrium-Ionen
Abhängigkeit des Blutdrucks von der Menge
an ausgeschiedenen Natrium-Ionen
Zunehmende Ausscheidung von Natrium-Ionen
Abhängigkeit der Blutdrucksteigerung mit
fortschreitendem Alter von der Menge an
ausgeschiedenen Natrium-Ionen
Bild: INTERSALT Co-operative Research Group [4]; (mit übersetztem Text)
Es konnte nur bei einigen wenigen Testpersonen ein deutlicher Zusammenhang
zwischen der Höhe der Ausscheidung von Natrium-Ionen (und damit dem
Kochsalzkonsum) und dem systolischen Blutdruck festgestellt werden.
Je höher die Ausscheidung von Natrium-Ionen, desto höher war aber der Anstieg
des Blutdrucks pro Lebensjahr.
Systolischer Blutdruck:
Blutdruck, der vorliegt, wenn das Herz Blut in die Adern presst.
Die "Jama-Studie"
Ein belgisches Forscherteam wertete 2011 die Daten zweier Bevölkerungsstudien aus, die
beide mögliche Einflussfaktoren auf die Entwicklung von Bluthochdruck untersuchten.
Insgesamt nahmen 3681 Personen teil, die am Anfang noch keine Herz-KreislaufErkrankungen hatten. Da der direkte Salzkonsum einer Person schwer zu erfassen ist,
wurde von den Teilnehmern Urin gesammelt. In diesem wurde dann die ausgeschiedene
Menge an Natrium-Ionen bestimmt, woraus Rückschlüsse auf den Salzkonsum gezogen
werden konnten.
Die Personen wurden in drei Gruppen geteilt, eine Gruppe mit niedriger, eine mit mittlerer
und eine mit hoher Menge an ausgeschiedenen Natrium-Ionen.
Nach Auswertung der Ergebnisse kommen die Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass je
höher der Kochsalzkonsum ist, desto höher ist der systolische Blutdruck.
Eine Verdopplung der Natrium-Ionenausscheidung führte aber nur zu einer Erhöhung des
systolischen Blutdrucks um 1,71 mm Hg.
Die beiden Abbildungen zeigen, dass bei hohem Kochsalzkonsum weniger Herz-KreislaufErkrankungen und Todesfälle zu verzeichnen waren als bei mittlerem und niedrigem
Konsum.
Anzahl der Sterbefälle und aller aufgetretenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen innerhalb des
Beobachtungszeitraums; Bild: Staessen et al. [5] (mit übersetztem Text)
Systolischer Blutdruck:
Blutdruck, der vorliegt, wenn das Herz Blut in die Adern presst.
Idealwert für den systolischen Blutdruck: 120 mm Hg
Ergebnisse aus über 170 Studien zum Einfluss von
Kochsalzkonsum auf den Blutdruck



Durch eine Kochsalzdiät verringert sich der systolische Blutdruck bei Personen mit
Bluthochdruck um ca. 3,5 %.
Eine zu stark verringerte Kochsalzzufuhr hat Nachteile. Sie erhöht z.B. die
Konzentration von Cholesterin im Blut, was zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen
kann.
Arzneimittel enthalten manchmal andere Natriumsalze als Kochsalz, um die
Aufnahme der Wirkstoffe ins Blut zu verbessern. Forscher haben festgestellt, dass
bei Patienten, die solche Medikamente eingenommen haben, verstärkt HerzKreislauf-Erkrankungen aufgetreten sind.
Systolischer Blutdruck:
Blutdruck, der vorliegt, wenn das Herz Blut in die Adern presst.
Wie viel Salz nehmen wir täglich zu uns?
In Deutschland liegt der Kochsalzkonsum bei ca. 8-12 g/Tag. Der von der
Weltgesundheitsorganisation WHO empfohlene Wert liegt bei nur 5 g Salz/Tag.
Viele Lebensmittel enthalten zum Teil erhebliche Salzmengen.
Kochsalzgehalt einiger Lebensmittel
Produkt
Ungefährer
Salzgehalt
in g
1 Aufbackbrötchen
1,1
1 Scheibe Toastbrot
0,4
100 g Cerealien
0,7
100 g roher Schinken
8,0
100 g gekochter Schinken
2,3
1 Bratwurst
2,0
1 Wiener Würstchen
1,0
1 Kartoffelkloß (Fertigprodukt)
1,2
100 g fertiger Kartoffelsalat
1,0
Kochsalzzufuhr aus ausgewählten Lebensmitteln
Lebensmittel
Brot, Fleisch und Wurstwaren
Milchprodukte und Käse
Anteil an der gesamten Salzaufnahme
40-50 %
10-20 %
Welche Ionen zeigen welche Flammenfärbung?
Einige Atomsorten und die entsprechenden Ionensorten lassen sich durch eine
typische Flammenfärbung nachweisen. Zur Untersuchung der Flammenfärbung von
Salzen wird ein Magnesiastäbchen zunächst in der nichtleuchtenden Brennerflamme
ausgeglüht, bis die Flamme nahezu farblos erscheint. Nun wird das Stäbchen kurz in
destilliertes Wasser getaucht. Mit dem angefeuchteten Stäbchen nimmt man einige
Körnchen eines Salzes auf und führt sie langsam an den äußeren Rand der Flamme.
Vor der Untersuchung eines weiteren Salzes wird das Magnesiastäbchen im
destillierten Wasser gesäubert und anschließend erneut ausgeglüht.
Aufgabe:
Ihr erhaltet eine unbekannte Probe, bei der es sich entweder um Caesiumchlorid
(CsCl) oder um Natriumbromid (NaBr) handelt. Zum Vergleich stehen euch
Proben von Caesiumchlorid (CsCl) , Lithiumchlorid (LiCl) , Natriumchlorid
(NaCl), Lithiumbromid (LiBr)
und Natriumiodid (NaI)
zur Verfügung. Es ist
leider nicht bekannt, in welchem der Gefäße sich die einzelnen Proben befinden.
1.)
Welche Flammenfärbungen rufen die verschiedenen Proben hervor?
Probe
Flammenfärbung
Unbekannte Probe
Gelb
Probe 1
Rot
Probe 2
Gelb
Probe 3
Gelb
Probe 4
Violett
Probe 5
Rot
2.)
Um welchen Stoff handelt es sich bei der unbekannten Probe?
Natriumbromid
3.)
Welche Ionen rufen die verschiedenen Flammenfärbungen hervor?
Gelb: Natrium-Ionen
Violett: Caesium-Ionen
Rot: Lithium-Ionen
Anmerkung:
Je nach Leistungsstand der Klasse kann angegeben werden, dass die Metallionen
für die Flammenfärbung verantwortlich sind und nicht die Halogenidionen, oder man
lässt es die Schüler selbst herausfinden. In den Referenzproben liegen 3 Chloride, 1
Bromid und 1 Iodid vor bzw. 2 Natriumsalze, 2 Lithiumsalze und 1 Cäsiumsalz. Bei
den Flammenfarben findet man das Muster 2:2:1, so dass offensichtlich die
Metallionen die Flammenfarbe hervorrufen. Da nur einmal eine violette Färbung
auftritt, muss diese durch Cäsiumchlorid bedingt sein. Die Natrium- und LithiumIonen führen zu Gelb- oder Rotfärbung. Da die unbekannte Probe eine gelbe
Flamme bewirkt, kann sie nicht aus Cäsiumchlorid bestehen, muss also
Natriumbromid sein. Also führen Natrium-Ionen zu Gelbfärbung und Lithium-Ionen zu
Rotfärbung.

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