Wasserstoffwasser in der Landwirtschaft

Wasserstoffwasser | Eine Ära von „Wasserstoff-Landwirtschaft“ ist im Anmarsch

Schon in den 50er Jahren hat sich das Institut für Bioklimatik von Dr. med. Manfred Curry in Riederau am bayerischen Ammersee mit der Wirkung beschäftigt, die das Elektrolytwasser des Erfinders Alfons Natterer auf das Wachstum von Nutzpflanzen hat. Auch die im heutigen Usbekistan konzentrierte geheime sowjetische Wasserforschung zwischen den 1970er und 1990er Jahren hat sich umfangreich mit dem Einsatz des elektroaktivierten Wassers in der Lebensmittelerzeugung, -Lagerung und -Bearbeitung auseinandergesetzt, ohne dass dies in der westlich dominierten akademischen Welt großes Aufsehen erregte. Seit man aber nicht mehr spekulativ über “basische Kräfte” oder “negatives Redoxpotential” reden muss, sondern weiß, dass die fruchtbaren und schützenden Kräfte des basischen und neutralen Elektrolytwassers darauf beruhen, dass es ein Wasserstoffwasser ist, streiten sich Wissenschaftler aus Japan, Korea und vor allem China darum, die größten wissenschaftlichen Visionen über die weitere Entwicklung dieses rund 90 Jahre alten Themas zu entwickeln.

Eine dieser Visionen ist die Vorstellung vom “Wasserstoffzeitalter der Landwirtschaft”, das von einer chinesischen Forschergruppe um Jiqing Zeng in dem folgenden Übersichtsartikel im Jahr 2014 beschrieben wurde:

Fortschritte in der Erforschung der biologischen Wirkungen von Wasserstoff auf höhere Pflanzen und seine vielversprechende Anwendung in der Landwirtschaft

Zeng Jiqing ,Ye Zhouheng,Xuejun Sun; Progress in the study of biological effects of hydrogen on higher plants and its promising application in agriculture; Medical Gas Research 2014 4 : 15; DOI: 10.1186 / 2045-9912-4-15, Veröffentlicht am : 20. August 2014. (übersetzt von Karl Heinz Asenbaum)

Kurzfassung

Während die medizinischen Wirkungen von Wasserstoff im Großen und Ganzen analysiert worden sind, blieb die Erforschung der Auswirkungen von Wasserstoff auf höhere Pflanzen oft von geringerer Bedeutung. Aktuelle Studien zu den botanischen Auswirkungen von Wasserstoff haben gezeigt, dass es an Signaltransduktionswegen von Pflanzenhormonen beteiligt ist, und die Resistenz von Pflanzen gegen Stressoren, wie Trockenheit, Salz, Kälte und Schwermetalle verbessern kann. Darüber hinaus könnte Wasserstoff die Reifung und Alterung von Früchten nach der Ernte verzögern. Beobachtungen weisen auch darauf hin, dass Wasserstoff die Blütezeit der Pflanzen regulieren kann. Diese Ergebnisse zeigen, dass Wasserstoff ein großes Potenzial für Anwendungen in der landwirtschaftlichen Produktion haben dürfte. Dies weist darauf hin, angeben, dass es eine neue „Wasserstoff-Ära“ in der Landwirtschaft bevorsteht.

Einführung

Wasserstoff ist das am weitesten verbreitete Element in der Welt und umfasst mehr als 75% der Masse des Universums. Dazu kommt, dass es das häufigste Element in der Zusammensetzung des menschlichen Körpers ist.

Wasserstoffgas ist farblos, geruchlos und geschmacklos. Physiologisch wurde es bislang als reaktionsträges Molekül angesehen. Vor allem gilt es als eine mögliche Quelle für saubere Energie in der Zukunft.
Zwischen 1930 und 1940 fand man heraus, dass einige Algen und Bakterien Wasserstoff erzeugen können. [ 1, 2 ]. Doch entwickelte sich über ein halbe Jahrhhundert keine industrielle Anwendung für eine Wasserstoffproduktion durch Bakterien und Algen. Erst im Jahr 2007 wendete sich das Blatt, als Wissenschaftler der Nippon Medical University in der Zeitschrift Nature Medicine eine Arbeit über die medizinisch schützende Wirkung von Wasserstoff veröffentlichten, die das Wissen über Wasserstoff in der Biologie auf einen völlig neuen Stand brachte: Danach wurde Wasserstoff nicht mehr nur als Energiequelle betrachtet, sondern ihm auch eine therapeutische Kraft bei Krankheit zugeschreiben. [ 3 ].

In dieser Studie fanden die Autoren heraus, dass Wasserstoff vor Reperfusionsschäden bei der Wiederdurchblutung nach einem Hirninfarkt schützt, indem er Hydroxylradikale ·OH und Peroxynitrit-Anionen (ONOO-) selektiv reduziert, welche die gefährlichsten reaktiven Sauerstoffradikale innerhalb des Körpers sind.
Diese überraschende Entdeckung rief sofort zahlreiche Forscher auf der ganzen Welt auf den Plan und in der Folge wurde über unterschiedlichste neue medizinische und biologische Wirkungen von Wasserstoff berichtet. Es kommt einem kaum mehr in den Sinn, dass Wasserstoff ursprünglich gerade wegen seiner Inaktivität bei Säugetieren als Atemgas für Taucher verwendet wurde, wenn er jetzt als „Wundermedizin“ zur Bekämpfung von Krankheiten angesehen wird.

Einige Forscher in Japan und China haben bereits vielfältige Gesundheitsprodukte auf der Basis von Wasserstoff entwickelt, die von den Verbrauchern sehr nachgefragt werden. Und auch viele Forscher glauben daran, dass Wasserstoff eine umso größere Rolle bei der Förderung menschlicher Gesundheit haben wird, je tiefer man in die Materie eindringt.

Da Wasserstoff nach und nach zum Shooting-Star in der Medizin, im Gesundheitswesen und dem kosmetischen Bereich wird, man sich verspricht man sich auch in der Landwirtschaft viel davon. Offenbar herrscht die Erwartungshaltung vor, dass Wasserstoff nicht nur für die medizinische Behandlung und Gesundheitsversorgung verwendet werden kann, sondern auch in breiter Form in der landwirtschaftlichen Produktion zum Einsatz kommen könnte. Das „Wasserstoffzeitalter der Landwirtschaft“ scheint bereits zum Greifen nah!
Die Wasserstoffbildung bei höheren Pflanzen

Schon zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts hatten Forscher die Bakterien und Algen entdeckt, die molekularen Wasserstoff erzeugen konnten. Im Jahre 1931 berichteten Forscher über das erste Bakterienenzym , das molekulare Wasserstoff aktiviert [ 4 ]. Im Jahre 1942 wurde erstmals die photochemische Produktion von Wasserstoff in Algen entdeckt [ 2 ]. Wenn also schon die meisten Bakterien und Algen Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen produzieren konnten [5 ], wie verhielt es sich dann bei höheren Pflanzen? Können höhere Pflanzen ebenfalls Wasserstoff produzieren?

Im Jahre 1947 behauptete Boichenko dass aus Algen isolierte Chloroplasten Wasserstoff freisetzen könnten. Daher lag die Annahme nahe, dass höhere Pflanzen, deren Blätter ja auch Chloroplasten enthalten, der Lage seien, Wasserstoff herzustellen [6 ]. Im Jahre 1961 wurde der Nachweis, dass die Blätter höherer Pflanzen Wasserstoff freisetzen und aufnehmen, von Sanadze erbracht [ 7 ]. Im Jahre 1964 bemerkten Renwick und Kollegen, dass viele höhere Pflanzen Wasserstoff freisetzen. Außerdem würde durch von außen zugeführten Wasserstoff die Keimrate von Winterroggen-Samen gefördert. [ 8 ]. Anschließend wurde durch Maione und Gibbs aus den Chloroplasten von Chlamydomonas reinhardtii Hydrogenase isoliert, welche die Wasserstoffproduktion aktivierte. Sie formulierten die Hypothese, dass Hydrogenase auch in einigen höheren Pflanzen vorkommt. [6]. Dann bestätigen Beweise von Torres die Freisetzung von Wasserstoff und den Nachweis von Hydrogenase Aktivität bei Gerstenwurzeln, dass die höheren Pflanzen tatsächlich Wasserstoff freisetzen können [ 9 ]. Seitdem wurde allerdings die Erforschung höherer Pflanzen im Hinblick auf die Erzeugung von Wasserstoff für lange Zeit ignoriert. Ein Grund dafür war wahrscheinlich, dass man an der Wasserstoffproduktion vornehmlich interessiert war, um saubere Energie zu bekommen und nicht zur Erzielung biologischer Wirkungen. (…)
Wasserstoff Auswirkungen auf die höheren Pflanzen

Die erste Feststellung von Wasserstoff Auswirkungen auf höhere Pflanzen war im Jahre 1964, als Renwick et al. herausfanden, dass mit Wasserstoff behandelter Samen von Winterroggen schneller keimte als eine Kontrollgruppe [ 8 ]. Leider wurden keine weiteren wissenschaftlichen Studien darüber durchgeführt, bis die Wasserstoff-Auswirkungen auf die allgemeine Gesundheit bekannt wurden. Vor kurzem aber studierten Forscher in China die Auswirkungen von Wasserstoff auf höhere Pflanzen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass der Wasserstoff eine wichtige physiologische Rolle bei höheren Pflanzen spielt, vor allem, wenn es um die Widerstandsfähigkeit gegen abiotischen Stress geht. Verordnung Auswirkungen auf den Pflanzen physiologische Funktion hat, vor allem spielt eine wichtige Rolle bei der Resistenz von Pflanzen gegen abiotischen Stress. (…) [10 – 12].

Forscher an der Universität Nanjing Agricultural festgestellt , dass H 2 Vorbehandlung die Expression des Hämoxygenase (HO-1) Gens induzieren kann. Bei Alfalfa gilt das für das Antioxidase Gen. Dessen Enzymaktivität wird verbessert, wodurch die oxidativen Schäden durch Paraquat verringert werden. [ 11 ]. Sie vermuteten, dass H 2 als ein wichtiges gasförmiges Molekül oxidativem Stress durch HO-1 – Signale mildert. Sie fanden auch heraus, dass H2 Vorbehandlung die Salztoleranz in Reis und Arabidopsis (Schaumkresse) verbessert, was zur Reduktion von Schäden durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) führen könnte [12 ].

Darüber hinaus fanden sie , dass Wasserstoff die Resistenz von Luzerne (Alfalfa) gegenüber Kadmium und Aluminium aufgrund der Verbesserung der antioxidativen Kapazität verbessert. [ 13 , 14 ].

Forscher an der Southern China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, und der Second Military Medical University in Shanghai bestätigten die antioxidative Rolle von Wasserstoff bei Reissetzlingen, und fand , dass die Expression des antioxidativen Enzyms durch H2 induziert wurde. Zusätzlich wurde die Heraufregulierung von mehreren Phytohormon – Rezeptor – Genen entdeckt und es wurden Gene gefunden, die ein paar wichtige Faktoren in der Codierung von Pflanzensignalwegen bei Reiskeimlingen codieren, die mit Wasserstoffwasser behandelt wurden. Sie fanden heraus, dass die H 2 – Produktion wurde durch Abszisinsäure (Dormin) hervorgerufen wird. sowie durch Ethylen und Jasmonat-Säure, Salz und Trockenstress. Dies war konsistent mit einer Hydrogenase Aktivität und der Expression von vermuteten Hydrogenase Genen in Reissämlingen. Die Studie legt nahe , dass Wasserstoff ein wichtiges gasförmiges Signalmolekül bei Pflanzen sein, das durch Regulierung von Pflanzenhormonen zum Pflanzenwachstum und zur Stressanpassung beiträgt. [10 ].

Eine Ära von „Wasserstoff-Landwirtschaft“ ist im Anmarsch

Ein wesentliches Merkmal der modernen Landwirtschaft ist der umfangreiche Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden. Nun führt der Missbrauch von Pestiziden und Düngemitteln zu ernsthafter Umweltverschmutzung, Bodendegradation und Problemen mit der Unbedenklichkeit von Lebensmitteln.
Aufgrund der Unbedenklichkeit von H2 scheinen die leichte Handhabbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Wasserstoffwasser, die Aussichten auf seine Anwendung in der landwirtschaftlichen Produktion sehr attraktiv zu sein.

Seit kurzem zeigen einige Feldversuche mehrerer landwirtschaftlicher Forschungseinrichtungen in China, dass Wasserstoff und Wasserstoffwasser besonders wertvoll in der „erdelosen“ Landwirtschaft eingesetzt werden können. Es zeigt sich auch eine positive Wirkung auf den Nährwert der Pflanzen. In Zukunft könnten die Bauern Wasserstoffwasser einsetzen, um Pestizide und Düngemittel ganz oder teilweise zu ersetzen. Dadurch würde sich die Widerstandsfähigkeit der Erntefrüchte gegen Krankheiten, Insekten, Dürre und Salzstress zugunsten höherer Produktqualität und Ausbeute erhöhen. Diese Zukunftsaussicht ist äußerst spannend! Wie spannend die „Wasserstoff landwirtschaftliche Ära“ ist! Die Anwendung von Wasserstoff in der landwirtschaftlichen Produktion könnte auf folgenden Feldern stattfinden:
Samenkeimung

Studien zeigen , dass H2 die Keimungsrate der Samen von Winterroggen und Luzerne (Alfalfa) fördert und Luzerne [ 8 ]. Dieser Befund unterstützt die Anwendung von Wasserstoff zur Verbesserung der Samenkeimungsrate von Pflanzen.

Regulierung der Blütezeit

Es wird beobachtet, dass Rosen und andere Pflanzen nach der Behandlung mit Wasserstoffwasser Blütezeit ändern. Es wurde auch festgestellt , dass Wasserstoff die Expression von Genen steuert, die Pflanzenhormonrezeptorproteine regulieren. [ 10 ]. Dieser Befund legt nahe , dass Wasserstoff – Wasser – breite Anwendung Aussichten im Gartenbau hat.

Verbesserung der Pflanzenstressresistenz

Pflanzenstress durch Dürre und Versalzung führen oft zu Ernteverlusten bis hin zum Absterben der Nutzpflanzen. Studien ergaben , dass Wasserstoffwasser die Widerstandsfähigkeit von Reis, Arabidopsis und Medicago sativa Pflanzen gegen Versalzung, Dürre und andere Belastungen [ 11 , 12 ] erhöhen. Die Bewässerung oder Besprengung der Kulturen mit Wasserstoffwasser kann die Stressresistenz von Früchten im Sinne von Risikominimierung und Katastropheschutz verbessern.

Verbesserung der Erntewiderstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Schädlinge

Eine Studie hat herausgefunden, dass die Expression von Rezeptor – Protein – Genen vieler Pflanzenhormone regulieren kann, darunter auch einige Pflanzenhormone, die mit Krankheitsresistenz verbunden sind , wie Salicylsäure und Jasmonsäure [ 10 ]. Bewässerung von Nutzpflanzen durch die Verwendung von Wasserstoffwasser wird wahrscheinlich die Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten verbessern und einen Ersatz für Pestizide schaffen oder zumindest ein Zurückschrauben ihres Einsatzes erlauben, um die Lebensmittelqualität Ernährungssicherheit zu verbessern.

Qualitätssteigerung landwirtschaftlicher Erzeugnisse

Die Bewässerung von Kulturen von Gemüse und Obst mit Wasserstoffwasser, könnte dieses viel schmackhafter machen.

Verringerter Einsatz von Düngemitteln

H2 kann die Wirkungen von Pflanzenhormonen wie Auxin und Zytokin regulieren. Wasserstoffwasser kann das Wachstum der Pflanze fördern. Es wurde beobachtet , dass Wasserstoffwasser eine signifikante Wirkung auf das Wachstum von Mungbohnenpflanzen hat [ 10 ]. Daher kann in Zukunft, Wasserstoffwasser als attraktive Alternative verwendet werde, um Kulturen zu bewässern, Pflanzenwachstum zu fördern und den Einsatz von chemischen Düngemitteln zu reduzieren.

Haltbarkeit pflanzlicher Erzeugnisse

Eine Studie hat gezeigt , dass eine Behandlung von Kiwis mit Wasserstoffwasser nach der Ernte die Reifung und Alterung (Seneszenz) verzögern kann. Dabei wurde die Verringerung der oxidativen Schäden als einer der Hauptmechanismen betrachtet , durch welche eine Wasserstoffwasserbehandlung Alterungsprozesse verzögert und die Respiration der der Kiwifrucht hemmt [ 15 ]. Aufgrund der antioxidativen Eigenschaften von Wasserstoff oder Wasserstoffgasgemischen mit anderen Gasen kann Wasserstoff zur Erhaltung der landwirtschaftlichen Produkte beitragen. Aufgrund der Unbedenklichkeit von Wasserstoff, der kein Gift als Rückstand hinterlässt, besitzt er einen starken Vorteil der Lebensmittelsicherheit im Vergleich zu anderweitiger chemischer Behandlung von frischen landwirtschaftlichen Erzeugnissen.

Die „Wasserstoff-Ära“ der Landwirtschaft ist eine absolut wünschenswerte Entwicklung. Allerdings ist noch eine viel tiefere Erforschung und Entwicklung nötig, die zunächst den Mechanismus der Wasserstoff Auswirkungen auf höhere Pflanzen zum Studienobjekt macht, um eine solide theoretische Grundlage für die Anwendung von Wasserstoff in der Landwirtschaft zu legen; danach sollte ein groß angelegter Feldversuch unternommen werden, um die exakten Vorgehensweisen von Wasserstoff- oder Wasserstoffwasser-Anwendungen in der landwirtschaftlichen Produktion zu ermitteln. Wir glauben, dass diese Probleme nach und nach gelöst werden. Die landwirtschaftliche „Wasserstoff-Ära“ wird unweigerlich an uns herantreten.

Literaturhinweise:

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Copyright

© Zeng et al.; licensee BioMed Central Ltd. 2014

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Anmerkung des Übersetzers Karl Heinz Asenbaum am 10.4.2017:

Die Bedeutung dieses von Zengh und Kollegen dargestellten Themas stellt beinahe die der medizinischen Arbeiten über dieses Thema in Schatten – angesichts der Tatsache dass an den Folgen von Hunger und Unterernährung mehr Menschen als an HIV/AIDS, Malaria und Tuberkulose zusammen sterben, nämlich jedes Jahr sterben etwa 8,8 Millionen Menschen, was einem Todesfall rund alle drei Sekunden entspricht (Stand 2007 laut Wikipedia). Aber auch die Verschlechterung der Lebensmittelqualität, mit welcher der überernährte Teil der Menschheit konfrontiert ist, stellt ein Problem dar, das durch den Einsatz von Wasserstoffwasser zur Verringerung von Düngemitteln und Pestiziden wirksam bekämpft werden könnte. Wie viele Menschen an den Hinterlassenschaften der landwirtschaftlichen Chemie erkranken oder sogar sterben, ist derzeit überhaupt nicht einschätzbar. Aus diesem Grunde habe ich mir erlaubt, die mutige, verdienstvolle und gründliche Arbeit von Zengh und Kollegen aus dem Jahr 2014 fast ungekürzt ins Deutsche zu übersetzen, um sie auch den Lesern meines Buches zugänglich zu machen.