Mensch und Tier / Funktionen
Das Schwermetall Kupfer zählt zu den lebensnotwendigen Nährelementen. Im Körper sind 80 bis 100 mg Kupfer enthalten; das meiste wird in der Leber gespeichert. Damit ist es nach Eisen und Zink das dritthäufigste Spurenelement im Körper. Kupfer muss in sehr geringen Mengen (ca. 2 mg pro Tag) mit der Nahrung aufgenommen werden, um ein ungestörtes Funktionieren des Körpers zu gewährleisten. Kupfer ist Co-Faktor des Enzyms Superoxid-Dismutase, das zu den wichtigen Antioxidantien zählt. Ferner ist Kupfer Bestandteil vieler anderer Enzyme, die u.a. für die Adrenalin-Synthese, für den Sauerstoffhaushalt und für die Pigmentierung der Haut verantwortlich sind. Kupfer ist notwendig für die Collagenbildung im Körper. Kupfer sorgt dafür, dass Eisen in die roten Blutkörperchen aufgenommen wird, das heißt Kupfermangel führt beispielsweise zu einer Störung bei der Bildung der roten Blutkörperchen. Kupfermangel wird auch mit einem erhöhten Osteoporose-Risiko und mit einem erhöhten Blut-Cholesterinspiegel in Verbindung gebracht.
N E U ! Kupfer ist ein Signalstoff im Fettstoffwechsel und reguliert den Abbau von Lipiden. Das hat eine Arbeitsgruppe von der University of California in Berkeley festgestellt. Über die Nahrung zugeführtes Kupfer verändert die Fähigkeit des Körpers, Fett zu speichern, und Kupfermangel verändert die Blutspiegel von Cholesterin und Lipoproteinen wie HDL und LDL, schreibt der Pressedienst von Spektrum der Wissenschaft. Sinkt der Kupferspiegel, wird weniger Fett abgebaut.
In Mitteleuropa nehmen zwischen 10 und 25 Prozent der erwachsenen Bevölkerung weniger als die von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung empfohlene Kupfermenge mit der Nahrung auf. In den USA ist Kupfermangel unter der Bevölkerung weit verbreitet und hat in den vergangenen 75 Jahren stark zugenommen. Betroffen sind ein Viertel bis knapp zur Hälfte der Menschen; bei 5 % wird sogar ein starker Kupfermangel diagnostiziert. In Experimenten mit kupferarmen Essensrationen haben US-Wissenschaftler überraschenderweise festgestellt, dass diese Rationen mit den normalen Rationen übereinstimmen. Als Gründe wird u.a. der Verzehr von stark verarbeiteten Lebensmitteln angegeben sowie der Verzehr von zu viel Fleisch und Milchprodukten. Aus der Kuhmilch wird Kupfer nur zu 23 % resorbiert. Kupfermangel wird auch mit Zöliakie und einer zu hohen Zink-Zufuhr in Verbindung gebracht. Kupfergehalte sind besonders hoch in Sesam, Cashewnüssen, Sojabohnen und Sonnenblumen sowie in Leberprodukten.
Kupferüberschuss führt zu Magen-Darmerkrankungen und zu Leberschäden. Beim Kupfer bestehen Wechselwirkungen mit Molybdän, Schwefel, Eisen und Zink.
Ähnliches gilt natürlich auch für unsere Nutztiere. Deutliche Symptome bei Kupfermangel bei Rindern sind eine Depigmentierung und ein Ausfallen der Haare, vor allem um die Augen herum, also die sogenannte „Kupferbrille“. Weitere Probleme sind Knochendeformationen und Unfruchtbarkeit. Sonderfälle in der Tierernährung sind beispielsweise die Alpakas und Lamas: Hier ist die Kupferversorgung wichtig für die Färbung und Qualität des Vlieses. Bei Schafen führt Kupfermangel zu einer Art „Stahlwolle“. Probleme mit Kupfermangel treten auf vielen Sandböden, vor allem aber auf Böden mit hohen Eisengehalten, wie in der Eifel oder in Sachsen, auf. Bei 400 mg Eisen je kg Trockenmasse in der TMR liegt die Kupferverfügbarkeit nur noch bei der Hälfte. Die Kühe haben einen Bedarf von 10 mg je kg Trockenmasse; für Schweine liegt der Bedarf bei 4 bis 10 mg je kg Futter. Die zulässige Höchstgrenze liegt bei 35 mg Cu je kg Futter. Kupfer hat bekanntermaßen eine bakterizide Wirkung. Eine negative Beeinflussung der ruminalen Mikroflora durch zu hohe Kupfergaben ist also nicht auszuschließen.
Antimikrobielle Kupferlegierungen sind das wirksamste Material im Kampf gegen pathogene Keime auf Tür- und Fensterbeschlägen. Innerhalb von zwei Stunden werden 99.9 % der Keime getötet. Damit wirkt Kupfer besser als Silber. Antimikrobielles Kupfer ist bei der US-Umweltbehörde EPA registriert. Auch die gefährlichen MRSA-Keime werden zuverlässig abgetötet.
Boden und Pflanze / Funktionen
In den Böden variieren die Gehalte an verfügbarem Kupfer zwischen 1 und 200 ppm und liegen im Durchschnitt bei 30 ppm. Die Verfügbarkeit sinkt oberhalb von pH 7.0. Generell ist die Kupferaufnahme durch die Pflanze niedriger als die anderer Mikronährstoffe. Bei hohen Stickstoffgehalten ist mehr Kupfer erforderlich. Die niedrigsten Werte liegen in Moorböden und in Böden mit sehr hohen Humusgehalten vor. Ein Mangel liegt bei Werten unterhalb von 8 ppm bei Kartoffeln, 3 ppm bei Raps, 2 ppm bei Mais und Zuckerrüben, 1.6 ppm bei Weizen vor.vor. Eine ausreichende Versorgung liegt bei den meisten Kulturpflanzen bei Gehalten von 5-20 mg Cu/kg vor Die durchschnittlichen Kupfer-Entzüge variieren zwischen 30 Gramm je Hektar und Jahr bei Getreide und 140 Gramm bei Zuckerrüben. Leguminosen enthalten generell mehr Kupfer als Getreide und Gräserarten.
Bei den Pflanzen ist Kupfer Bestandteil vieler wichtiger Enzyme, u.a. vieler Oxidasen, das heißt Kupfer ist an vielen Redox-Vorgängen beteiligt. So hilft es den bei der Fotosynthese entstehenden Sauerstoff freizusetzen. Kupfer fördert die Kornausbildung und spielt eine wichtige Rolle bei der Chlorophyllsynthese; außerdem fördert es die Halmfestigkeit und die Stickstoffausnutzung. Bie guter Kupferversorgung ist der Ligningehalt im Spross doppelt so hoch wie bei Kupfermangel. Wenn Kupfer fehlt, ist es schwer hohe Proteingehalte zu erreichen. Bei Leguminosen schränkt Kupfermangel die Stickstofffixierung ein. Eine unzureichende Kupferversorgung führt zu späterer Blüte und späterer Abreife. Ein erhöhtes Auftreten von Mutterkorn wird mit Kupfermangel in Verbindung gebracht. Kupfer wird hauptsächlich in den Wurzeln und teilweise in den Zellwänden akkumuliert. Im Spross ist 50 % des Kupfers in den Chloroplasten konzentriert.
Im ökologischen Wein- und Hopfenbau kann bislang nicht auf Kupfer zur Bekämpfung von Peronospora verzichtet werden. Kupfer wird seit 1885 als Fungizid eingesetzt. Im Gegensatz zu anderen Fungiziden besteht keinerlei Gefahr einer Resistenzbildung. Das hat in einigen Weinbauregionen zu hohen Kupfergehalten im Boden geführt. Insgesamt wird aber deutlich mehr Kupfer über die Wirtschaftsdünger (ca. 2.300 t jährlich ), über Klärschlämme (ca. 450 Tonnen) und über atmosphärische Deposition (430 t) eingetragen. Über den Pflanzenschutz gelangen laut JKI ca. 295 Tonnen Kupfer in die Böden.
