Die fantastische Welt der Pilze und Mykorrhizen im Boden

Seit ich als junges Mädchen - bevorzugt barfuß - über die duftenden und dunklen Waldböden im Wienerwald, der Steiermark oder dem Österreichischen Waldviertel streifte und dort ab dem Spätsommer Pilze sammelte, oder bei den viele Tage dauernden Bergtouren verschiedene Waldzonen auf- und ab wanderte, oder die Erde unseres Wiener Gartens mit seinen vielen Büschen, Blumen, Kräutern, Moosen und uralten Bäumen untersuchte, stellte sich mir die Frage, wie all diese Pflanzenwesen miteinander verbunden sind!?

In der Schule hatte ich das Bild vermittelt bekommen, dass alle Pflanzen sich gegenseitig konkurrenzieren und ständig um Nährstoffe und Licht wetteifern müssen.
Ich hatte jedoch schon immer das tiefe Gefühl, dass alle Wesen der Wiesen oder des Waldes in ständiger Kommunikation waren.
Über die Terpene, die Duftmoleküle, die durch die Luft verteilt werden, habe ich schon die Lösung Heilende Waldluft geschrieben.

Für mich waren die Bäume als Kind schon sehr besondere Wesen, auf die ich gerne kletterte, in deren Schatten wir als Kinder spielten oder auf dicken Ästen Baumhäuser bauten. Immer schon hatte ich das Gefühl, dass die Bäume wie große Hüter über die Landschaften wachten.
Ich liebe es, mich an ihre sanft-glatten oder tief gefurchte Rinden zu lehnen, das Spiel des Lichts durch die Blätter, das tanzende Muster auf die Stämme wirft, zu beobachten oder auch für meine Filme aufzuzeichnen.

Ich konnte es noch nie leiden, wenn ich Kahlschläge sah, die tief aufgewühlten Furchen von Harvestern oder das Geräusch von Motorsägen, die sich durch teilweise uralte Lebewesen fressen und ihr langes Leben in wenigen Sekunden beenden. Ich spüre noch immer ein tiefes Unbehagen, wenn ich durch Monokulturen wandere - sei es auf "flurbereinigten" Feldern oder in Forst-Monokulturen.
Ich fühlte schon immer ein Unbehagen, wenn ich Menschen höre, die verbreiten, dass die Natur auf Wettbewerb und Verdrängung aufgebaut ist.
Etwas fühlt sich dabei sehr falsch an.

Als ich das erste Mal vom "Wood Wide Web" hörte, war ich sofort wie verzaubert.
Und fand Bestätigung meiner kindlichen Ahnung, dass unter unseren Füssen eine Wunderwelt am Wirken ist, die auch dafür sorgt, dass wir an der "Oberfläche", sprich in den Wäldern, den Wiesen in unseren Gärten usw. Gesundheit erleben dürfen.

Und jetzt, da ich gerade das Buch "Das Wunder des Waldes - auf der Suche nach den Mutterbäumen" von Suzanne Simard neben mir liegen habe danke ich Suzanne bei jeder Seite für ihre wertvolle Forschungsarbeit, die ans Tageslicht bringt, wie die Pflanzen unterirdisch nicht nur wichtige Informationen über veränderte Umweltbedingungen oder potenzielle Gefahren austauschen, sondern sich auch gegenseitig mit Lebenswichtigen Nährstoffen und Wasser füttern.
Die Zentren des Informations- und Nährstoffaustausches bilden dabei die sogenannten "Mutterbäume"- alte "erfahrene" Bäume mit unzähligen Symbiosepartnern, die im ganzen Waldökosystem vernetzt sind.

Den Informationshighway der unterirdischen Pflanzenkommunikation bilden sogenannte "Mykorrhizen" im Boden, also intime Verbindungen von Pilz- und Pflanzenwurzeln.
Von diesen schnell wachsenden Superwesen im Boden werde ich Dir in dieser Lösung erzählen.
Suzanne´s Arbeit ist begeisternd und hat unter anderem auch James Cameron zum "Tree of Life" in Avatar inspiriert.

Schaue Dir gerne jetzt gleich den Millionenfach gesehenen TED-Talk an, in dem Suzanne Simard ihre Geschichte als Forscherin erzählt und ihr Publikum für die Kommunikationsnetzwerke im Wald begeistert.
Der Talk ist in englischer Sprache. Ich habe Dir die deutsche Übersetzung des Transkripts in ein PDF eingefügt, das Du am Ende dieser Lösung findest.

Gleich nach dem Ted-Talk findest Du eine eher wissenschaftliche Beschreibung der Mykorrhizen und ihrer genialen Wirkkräfte.
Und im 3 Teil dieser Lösung kehren wir zu Suzanne zurück und Du findest die Inhalte dort in weniger wissenschaftlichen Worten beschrieben.

Ich wünsche Dir eine aufregende Reise in die Wunderwelt des Bodens!

Das verborgene Kommunikationsnetzwerk unter der Erde: die Mykorrhiza

Unter dem Boden jedes gesunden Waldes, jeder Wiese und jedes Feldes existiert eine der ältesten, komplexesten und ökologisch bedeutendsten Lebensgemeinschaften unseres Planeten.
Es handelt sich dabei um eine hochgradig organisierte biologische Infrastruktur: die "Mykorrhiza" – die symbiotische Verbindung zwischen Pilzen und Pflanzenwurzeln.
Bei etwa 90 % aller Pflanzenarten kommen diese Pilz-Pflanzen-Beziehungen vor, und sie sind von wahrhaft GRUNDlegender Bedeutung für die Gesundheit der Ökosysteme der Erde.

Die Mykorrhiza ist kein passiver Zustand, sondern ein dynamischer unterirdischer Handelsplatz, der durch biochemische Signale reguliert wird.

Forscher wie Andrew Adamatzky haben nachgewiesen, dass Pilzmyzelien, ähnlich wie Nervenzellen in Tieren, rhythmische Spitzen elektrischer Aktivität, Aktionspotenziale, erzeugen und dadurch kommunizieren. Diese Signale verändern sich – sie nehmen beispielsweise zu, wenn die Pilze auf Nahrung wie Holz oder auf Reize treffen.
Diese Impulse sind elektrochemische Ionenströme, die direkt durch das physische Netzwerk der Pilzfäden fließen.

Ohne die unterirdischen Allianzen der Mykorrhizen Netzwerke wäre das terrestrische Leben in seiner heutigen Form undenkbar. Du wirst in dieser Lösung schnell erkennen, warum dies behauptet wird.

Bahnbrechende Forschungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass Mykorrhizen weit mehr tun, als einzelne Pflanzen mit Nährstoffen zu versorgen: Sie vernetzen ganze Ökosysteme zu kommunizierenden, kooperativen Superorganismen, die sehr gut mit menschlichen neuronalen Netzwerken vergleichbar sind.

Das größte bekannte Lebewesen auf der Erde ist übrigens ein solcher Pilz, ein Hallimasch (Armillaria ostoyae). Er befindet sich im Malheur National Forest in Oregon. Er ist geschätzte 2400 Jahre alt, etwa neun Quadratkilometer groß und soll um die 600 Tonnen wiegen!
Infos dazu in Planet Wissen.

Was versteht man unter einer Mykorrhiza?

Der Begriff "Mykorrhiza" (Mehrzahl: *Mykorrhizen*) leitet sich aus den altgriechischen Wörtern "mykes" (Pilz) und "rhiza" (Wurzel) ab. Er wurde 1885 vom deutschen Botaniker Albert Bernhard Frank geprägt und beschreibt eine für beide Partner vorteilhafte biologische Wechselbeziehung – zwischen einem Bodenpilz und dem Wurzelsystem einer Pflanze.

In dieser Partnerschaft gilt eine klare Arbeitsteilung

Die Pflanze wandelt mittels Photosynthese Sonnenlicht und Kohlendioxid (CO2) in energiereiche organische Verbindungen wie Zucker (Kohlenhydrate) und Fette (Lipide) um und liefert diese an die Pilze.
Der Pilz fungiert hochspezialisierter „Bergmann“. Sein feines, fadenförmiges Wurzelgeflecht – das "Myzel" aus mikroskopisch dünnen Pilzwurzeln, den "Hyphen" – durchdringt das Erdreich und erschließt Wasser sowie lebensnotwendige Mineralstoffe (insbesondere Phosphor) oder Stickstoff, an die die dickeren Pflanzenwurzeln nicht herankommen und liefert diese an die Pflanze.

Etwas weiter unten beschreibe ich diesen Vorgang noch etwas detaillierter.

Eine uralte evolutionäre Partnerschaft

Fossilienfunde deuten darauf hin, dass Mykorrhiza-Beziehungen eine entscheidende Rolle bei der Besiedlung des Landes durch Pflanzen vor über 400 Millionen Jahren spielten: Laut dem aktuellen Stand der Forschung besaßen die ersten Urpflanzen, die das Wasser verließen und das Festland besiedelten, noch keine echten Wurzeln. Bodenpilze dienten ihnen als Ersatzwurzelsystem.
Die Mykorrhiza wird somit der eigentliche evolutionäre Katalysator für die Begrünung der Erde gesehen.

Heute findet man Mykorrhizen in fast allen Ökosystemen, von trockenen Wüsten bis zu üppigen Regenwäldern, und sie spielen eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung des ökologischen Gleichgewichts.

Die HAUPTTYPEN der Mykorrhiza

Man unterscheidet die Mykorrhiza-Typen primär danach, wie die Pilzhyphen strukturell mit den Zellen der Pflanzenwurzel interagieren:

A. ENDOMYKORRHIZEN / ARBUSKULÄRE MYKORRHIZEN (AM)

Hier dringen die Hyphen der Pilze in die Wurzelzellen der Pflanze ein und bilden Arbuskel (baumartige Verzweigungen). Diese Arbuskel bieten eine enorme Kontaktfläche, über die der hoch präzise Nährstoffaustausch stattfindet. Dabei zerstören sie die Zellmembran nicht, sondern diese stülpt sich um den Pilz herum! Einige Arten bilden auch Vesikel (Speicherorgane), die als interne Fettspeicher dienen. Das Pilzmyzel erstreckt sich in den umgebenden Boden. AM-Pilze bilden keine oberirdisch sichtbaren Speisepilze aus.

Symbiosepartner: Rund 70 bis 80 % aller Landpflanzenarten, darunter nahezu alle landwirtschaftlichen Nutzpflanzen (Weizen, Mais, Reis, Soja), Gräser, tropische Regenwaldbäume, Obstgehölze und viele Gartenblumen.

Ökologische Bedeutung: Arbuskuläre Mykorrhizen sind entscheidend für die landwirtschaftliche Produktivität, da sie den Pflanzen helfen, Phosphor aus dem Böden aufzunehmen. Dabei können sie auch Phosphor aus organischer Substanz mobilisieren.

B. EKTOMYKORRHIZEN (ECM)

Sie dringen nicht in das Innere der Wurzelzellen ein, sondern bilden einen Pilzmantel (Sheath).
Dabei hüllt das Myzel die feinen Wurzelspitzen der Bäume wie ein dichter Handschuh vollständig ein.

Die Wurzelspitzen verdicken sich oft keulenförmig und verzweigen sich charakteristisch.

Zwischen den Zellen der Wurzelrinde bilden die Hyphen ein komplexes Gitterwerk, das "Hartigsche Netz", benannt nach dem Forstbotaniker Robert Hartig. Hier findet der Nährstoffaustausch im Extrazellulärraum statt.

Ektomykorrhizapilze durchdingen mit ihrem extraradikalen Myzel den Boden. Sie bilden oft sichtbare Fruchtkörper.
Sie stammen überwiegend aus den Abteilungen der Ständerpilze (Basidiomycota) und Schlauchpilze (Ascomycota).
Zu ihnen gehören die klassischen Speisepilze unserer Wälder (z. B. Steinpilze, Pfifferlinge, Fliegenpilze, Trüffeln).

Symbiosepartner: Zwar nur etwa 2 bis 3 % aller Pflanzenarten, doch diese dominieren die riesigen Waldökosysteme der gemäßigten und borealen Zone, d.h. den kaltgemäßigten Zonen der Nordhalbkugel:
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• Kieferngewächse (Pinaceae): Kiefern, Fichten, Tannen, Lärchen, Douglasien.

• Buchengewächse (Fagaceae): Buchen, Eichen, Kastanien.

• Birkengewächse (Betulaceae): Birken, Erlen, Haseln.

• Weidengewächse (Salicaceae): Weiden, Pappeln.

Ökologische Bedeutung: Ektomykorrhizen sind essenziell für das Wachstum und Überleben vieler Waldbäume, insbesondere in borealen und gemäßigten Wäldern. Sie spielen eine zentrale Rolle im Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf dieser Ökosysteme. Die sichtbaren Pilze, die mit Ektomykorrhizen verbunden sind (wie Morcheln, Pfifferlinge und Steinpilze), sind bei Sammlern und Köchen gleichermaßen beliebt.

C. ERICOIDE MYKORRHIZA (ERM)

Die Pilze - meist Schlauchpilze wie Rhizoscyphus ericae - dringen in die äußeren Zellen der Pflanzenwurzel ein und bilden dort dichte Pilzgeflechte, sogenannte "Hyphenknäuel". Sozusagen einen "externen Magen" der Pflanze. Sie produzieren spezielle hochpotente Enzyme, die hartnäckig gebundene, komplexe Nährstoffe im sauren und humusreichen Boden, wie Torf oder Roh-Humus, aufschließen. Diese Enzyme können selbst zähe, organisch gebundene Stickstoff- und Eisenverbindungen knacken und ihrer Pflanze zur Verfügung stellen.

Symbiosepartner: Fast ausschließlich Vertreter der Familie der Heidekrautgewächse (Ericaceae), wie Besenheide, Heidelbeeren, Preiselbeeren, Rhododendren und Azaleen. Pflanzen, die auf extrem sauren, nährstoffarmen Moorböden und Heidelandschaften wachsen.

Ökologische Bedeutung: Ericoid-Mykorrhizen sind entscheidend für das Überleben von Pflanzen in sauren, nährstoffarmen Böden, wie sie in Heidelandschaften, Mooren und Hochmooren vorkommen.

🫐 TIPP FÜR DEN ANBAU VON HEIDELBEEREN:
Wenn Du in Deinem Garten Heidelbeeren anbauen möchtest, dann musst Du darauf achten, dass die Symbiosepartner der Heidelbeeren, also die Pilze nur bei einem pH-Wert von 3,5 bis 5,0 überleben.
Mische also zum Beispiel sauren Nadelstreu, Rindenhumus oder Moorbeeterde unter die Erde, in der Du die Heidelbeeren pflanzen möchtest.
Organisiere Dir eine Hand voll Erde aus einem gesunden Heidelbeerwald, denn sie enthalten natürliche Pilzsporen.
Kaufe alternativ spezielle Mykorrhiza-Präparate für Moorbeetpflanzen/Heidegewächse. Standard-Mykorrhiza (für Gemüse oder Bäume) funktioniert hier nicht.
Streue den Waldboden oder die Mykorrhize-Präparate beim Einpflanzen auf die Wurzeln und in das Pflanzloch.
Verwende keinen Mineraldünger: Künstliche, leicht lösliche Phosphor- und Stickstoffdünger machen die Symbiose für die Pflanze überflüssig; sie stößt den Pilz dann ab.
Nutze stattdessen: Kaffeesatz, Hornspäne oder organischen Rhododendron- Heidelbeerdünger.
Richtig mulchen: Eine dicke Schicht aus Nadelstreu oder Sägespänen schützt die flachen Wurzeln vor Hitze und füttert den Pilz.
Regenwasser nutzen: Gieß ausschließlich mit kalkfreiem Regenwasser, um den Boden sauer zu halten.

D. ORCHIDEEN MYKORRHIZA (ORM)

Der Pilz dringt in den Samen ein und bildet dort Hyphenknäuel (Pelotons)

Orchideensamen sind mikroskopisch klein („Stabsamen“) und besitzen keinerlei Nährgewebe (Endosperm).
Aus eigener Kraft können sie nicht keimen. Sie brauchen dringend den Kohlenstoff, der ihnen von den Pilzen zur Verfügung gestellt wird.
Im Keimlingsstadium saugt die Orchidee den Pilz aus und bezieht ihren ganzen Kohlenstoff von ihm. Erwachsene Orchideen geben dann später Zucker an den Pilz zurück.

Symbiosepartner: Die gesamte Familie der Orchideengewächse (Orchidaceae) mit über 25.000 Arten.

Ökologische Bedeutung: Orchideen können ihren Lebenszyklus ohne Pilze nicht vollenden!
Einige Orchideen, wie zum Beispiel die Geisterorchidee (Epipogium aphyllum), sind chlorophyllfrei und ihr ganzes Leben von den Pilzpartnern abhängig, die oftmals die Nährstoffe aus den Bäumen ziehen, von denen die Orchideen besiedelt sind.

ANDERE MYKORRHIZA TYPEN

Neben den vier Haupttypen gibt es noch einige spezialisierte Mykorrhizen:

ARBUTOID MYKORRHIZA TYPEN

Symbiosepartner: Pflanzen aus der Unterfamilie Arbutoideae (z. B. Erdbeerbäume, Madronen) und einige Mitglieder der Pyrolaceae-Familie. Strukturelle Merkmale: Ähnlich wie Ektomykorrhizen (Mantel und Hartig-Netz), aber mit einiger intrazellulärer Penetration (wie Endomykorrhizen). Wichtige Merkmale: Kommen bei verholzten Pflanzen vor, die auch Assoziationen mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen eingehen können.

MONOTROPOID MYKORRHIZEN

Symbiosepartner: Chlorophyllfreie, nicht-photosynthetische Pflanzen, wie z. B. Fichtenspargel und Indisches Rohr. Diese Ökologische Bedeutung: Die Pflanzen sind vollständig auf ihre Symbiosepartner angewiesen, um an Kohlenstoff zu kommen. Die Pilze verbinden sie mit benachbarten photosynthetischen Pflanzen (z. B. Bäumen) über ein gemeinsames Mykorrhiza-Netzwerk.

EKTENDOMYKORRHIZEN

Sie sind nicht sehr häufig, kommen in bestimmten Waldökosystemen vor. Symbiosepartner: Einige Mitglieder der Kieferngewächse (Pinaceae) (z. B. Kiefern, Lärchen). Strukturelle Merkmale: Eine Zwischenform zwischen Ektomykorrhizen und Endomykorrhizen, mit sowohl einem Mantel (wie Ektomykorrhizen) als auch intrazellulärer Penetration (wie Endomykorrhizen).

Die vielseitigen Rollen der Mykorrhizen in Ökosystemen

Mykorrhiza-Pilze erfüllen eine Vielzahl von Funktionen, die für Pflanzengesundheit, Ökosystemproduktivität und globale Nährstoffkreisläufe von entscheidender Bedeutung sind. Ihre Rollen gehen weit über den einfachen Nährstoffaustausch hinaus und beeinflussen fast jeden Aspekt terrestrischer Ökosysteme.

Im Folgenden werden die sechs wichtigsten Rollen von Mykorrhizen vorgestellt:

1. Nährstoffaufnahme und -kreislauf

Eine der primären Vorteile, die Mykorrhizen ihren Wirtspflanzen bieten, ist die verbesserte Nährstoffaufnahme. Die viel dünneren Pilzhyphen können ein viel größeres Bodenvolumen erkunden als Pflanzenwurzeln allein und besitzen einzigartige Fähigkeiten, um Nährstoffe zu mobilisieren und aufzunehmen, die Pflanzen nicht direkt zugänglich sind.

Phosphor (P): Mykorrhizen sind besonders effektiv bei der Aufnahme von Phosphor, einem oft begrenzenden Nährstoff.
Pilzhyphen können auf Phosphor in Bodenporen zugreifen, die für Pflanzenwurzeln zu klein sind, und teilweise Phosphor aus organischen Verbindungen mobilisieren.
Bei Arbuskulären Mykorrhizen wird Phosphor als Phosphat aufgenommen und zu den Arbuskeln transportiert, wo es gegen Kohlenstoff ausgetauscht wird.
Auf künstliche Phosphordünger, die oft zu starker Wasserverschmutzung führen und die Pflanzen wie Junkies "abhängig machen", kann durch die Pflege von Mykorrhizen verzichtet werden.

Stickstoff (N): Mykorrhiza-Pilze können sowohl anorganischen (Nitrat, Ammonium) als auch organischen Stickstoff aufnehmen.

Kalium (K), Calcium (Ca), Magnesium: werden ebenfalls effizienter aufgenommen.
Ebenfalls die Spurenelemente Zink (Zn), Kupfer (Cu), Eisen (Fe) und Mangan (Mn).

Ektomykorrhiza-Pilze können insbesondere organische Stickstoffverbindungen (z. B. Proteine, Aminosäuren) in für Pflanzen verwertbare Formen abbauen.

Warum ist das wichtig?

• Pflanzen, die sich mit Mykorrhizen verbinden sind viel resilienter und auch gesünder als Pflanzen, die chemisch zwangsernährt werden. Eine Pflanze, die die Fähigkeit zu symbiontischen Verbindungen entwickelt hat, wird auch mit vielen anderen Nährstoffen und Wasser versorgt.

2. Wasserhaushalt

Wasserfinder: Mykorrhiza-Pilze spielen eine wichtige Rolle im Wasserhaushalt von Pflanzen, insbesondere in trockenen oder von Dürre betroffenen Umgebungen.
Die dünnen Pilzhyphen können Wasser auch aus kleineren Bodenporen aufnehmen, die Pflanzenwurzeln nicht erreichen können, und es an die Pflanze weiterleiten.

Wasserverteiler: Einige Mykorrhiza-Netzwerke transportieren Wasser von feuchteren zu trockeneren Bodenbereichen oder bewegen es zwischen Pflanzen, um den Wasserhaushalt im Ökosystem aufrechtzuerhalten.

Warum ist das wichtig?

• Durch manche Mykorrhizen können Pflanzen bis zu 100 Mal mehr Wasser aufnehmen, als sie es mit ihren eigenen Wurzeln könnten.

• In Dürreperioden können Mykorrhizen den Unterschied zwischen Überleben oder Vertrocknen ausmachen.

3. Pflanzenschutz und Krankheitsresistenz

Mykorrhiza-Pilze können Pflanzen vor bodenbürtigen Pathogenen und Umweltstress schützen.
Dabei kommen verschiedene Mechanismen zum Einsatz:

Physikalische Barriere: Bei Ektomykorrhizen wirkt Pilzmantel als physikalische Barriere gegen Pathogene, wie zum Beispiel Wurzelfäule-Pilzen (z. B. Armillaria, Phytophthora).

Konkurrenz: Mykorrhiza-Pilze besetzen Nischen in der Rhizosphäre (Wurzelzone) und konkurrieren mit pathogenen Pilzen oder Bakterien um Raum und Ressourcen.

Antibiose: Einige Mykorrhiza-Pilze produzieren Antibiotika oder antifungale Verbindungen, die das Pathogenwachstum hemmen. So produzieren Trichoderma-Arten (ein mykorrhizaler Helferpilz) Antibiotika, die bodenbürtige Pathogene unterdrücken.

Induzierte Resistenz: Mykorrhizen können die Abwehrmechanismen der Pflanze stimulieren und sie so widerstandsfähiger gegen Krankheiten und Schädlinge machen. Aktivierung der Salicylsäure- und Jasmonsäure-Signalwege, die Pflanzenabwehrreaktionen auslösen.

Schwermetalltoleranz: Mykorrhiza-Pilze können Pflanzen helfen, Schwermetallbelastungen zu tolerieren, indem sie Metalle in ihrer Biomasse binden oder von der Pflanze fernhalten. Dies hilft Pflanzen in verschmutzten Böden, zum Beispiel in der Nähe von Bergwerken oder Industriegebieten zu überleben.

Warum ist das wichtig?

• Mykorrhizen reduzieren oder beenden den Bedarf an chemischen Pestiziden und Fungiziden in der Landwirtschaft.

• Sie erhöhen die Pflanzenresistenz in natürlichen Ökosystemen und tragen so zur Ökosystemstabilität bei.

4. Bodenstruktur und -stabilität

Das ausgedehnte Netzwerk von Pilzhyphen trägt erheblich zur Bodenstruktur und -gesundheit bei:
Pilzhyphen binden Bodenpartikel zusammen und bilden so stabile Aggregate, die die Bodenstruktur, Porosität und Wasserspeicherung verbessern.

Erosionsschutz: Durch die Verbesserung der Bodenstruktur und das Fördern des Wurzelwachstums helfen Mykorrhizen, Bodenerosion zu verhindern.

Zersetzung organischer Substanz: Mykorrhiza-Pilze tragen zur Zersetzung organischer Substanz bei und setzen so Nährstoffe wieder in den Boden frei.

Warum ist das wichtig?

• Die Bodengesundheit und Bodenfruchtbarkeit wird verbessert - zum Nutzen sowohl natürlicher Ökosysteme als auch landwirtschaftlicher Systeme.

• Die Bodenerosion wird massiv reduziert.

5. Kohlenstoffspeicherung

Mykorrhiza-Pilze spielen eine erhebliche Rolle im Kohlenstoffkreislauf und in der Kohlenstoffspeicherung.
Ein erheblicher Teil (bis zu 20–30 %) des von Pflanzen durch Photosynthese fixierten Kohlenstoffs wird an Mykorrhiza-Pilze abgegeben.
Die Pilzbiomasse und die von Pilzen produzierten organischen Verbindungen (z. B. Glomalin, ein von AM-Pilzen produziertes Glykoprotein) tragen zur Bildung von stabiler organischer Bodensubstanz bei, die Kohlenstoff für Hunderte bis Tausende von Jahren speichern kann.

Warum ist das wichtig?

• Böden sind die größte terrestrische Kohlenstoffsenke, und Mykorrhizen spielen eine Schlüsselrolle bei der Speicherung von Kohlenstoff in der organischen Bodensubstanz.

6. Pflanzenkommunikation und Verwandtenerkennung

Eine der faszinierendsten Rollen von Mykorrhizen ist ihre Beteiligung an der Pflanzenkommunikation und dem Ressourcenaustausch über gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke (GMN).

Informationsaustausch: Mykorrhiza-Netzwerke können chemische Signale zwischen Pflanzen übertragen und ihnen so die Kommunikation über Umweltbedingungen, Herbivorenangriffe oder andere Stressfaktoren ermöglichen. Wenn z. B. eine Pflanze von Insekten angegriffen wird, kann sie Abwehrchemikalien freisetzen, die durch das Pilznetzwerk zu Nachbarpflanzen wandern und diese warnen.

Ressourcenaustausch: Über GMNs können Pflanzen Kohlenstoff, Stickstoff, Wasser und andere Nährstoffe teilen. Dies ist besonders wichtig für Keimlinge, die in schattigen oder nährstoffarmen Umgebungen wachsen.

Verwandtenerkennung: Einige Pflanzen scheinen genetisch verwandte Nachbarn (Verwandte) zu erkennen und bevorzugt Ressourcen an diese weiterzugeben.
Auch dies war übrigens eine Entdeckung von Suzanne Simard.

Warum ist das wichtig?

• Der Ressourcenaustausch über GMNs kann das Überleben und Wachstum von Pflanzengemeinschaften verbessern, insbesondere in stressigen Umgebungen.

• Mykorrhiza-Netzwerke können die Pflanzendiversität fördern, indem sie weniger konkurrenzfähige Arten unterstützen.

• Das Verständnis dieser Netzwerke wird hoffentlich baldigst weltweit zu nachhaltigeren Forstpraktiken führen, die die Mykorrhiza-Verbindungen erhalten!

Der komplexe Tanz der Symbiose: Wie Mykorrhiza-Beziehungen funktionieren

Die Mykorrhiza-Symbiose ist eine komplexe und dynamische Beziehung, die mehrere Phasen und Mechanismen umfasst.
Im Folgenden wird erläutert, wie diese Partnerschaften aufgebaut, aufrechterhalten und reguliert werden.

Die Entstehung mykorrhizaler Assoziationen - der "chemische Handschlag"

Bevor es zum physischen Kontakt kommt, verständigen sich die Partner auf chemischer Ebene.
Die Bildung einer Mykorrhiza-Symbiose umfasst mehrere wichtige Schritte:

Präsymbiotische Phase:
[ul data=1]

• Pflanzenwurzeln setzen Signalmoleküle frei, die die Keimung von Pilzsporen und das Hyphenwachstum stimulieren.

Leidet eine Pflanze zum Beispiel unter Phosphatmangel, scheidet ihre Wurzel das Hormon "Strigolacton" in den Boden aus.

Pilzsporen nehmen dieses Signal wahr und senden ihrerseits Signalmoleküle ("Myc-Faktoren"), die die Pflanzenwurzeln auf die Besiedlung vorbereiten.
Kontakt und Erkennung:
[ul data=1]

• Pilzhyphen

keimen nun als Reaktion auf die chemischen Signale zielgerichtet zur Wurzel hin. Dieser Prozess wird als Chemotaxis bezeichnet.

• Es findet ein komplexer molekularer Dialog zwischen Pflanze und Pilz statt, um Kompatibilität sicherzustellen und feindliche Reaktionen (z. B. Pflanzenabwehrreaktionen) zu verhindern:

Die Pflanze erkennt den Pilz als Freund, deaktiviert lokale Abwehrmechanismen und öffnet dem Pilz den Zugang zum Wurzelgewebe.
Besiedlung:
Der spezifische Prozess variiert je nach Mykorrhiza-Typ:
[ul data=2][ul data=2]

• Arbuskuläre Mykorrhizen (AM): Pilzhyphen durchdringen die Wurzelepidermis und -rinde und bilden Arbuskel (baumartige Strukturen) innerhalb der Zellen, wo der Nährstoffaustausch stattfindet.

• Ektomykorrhizen: Pilze bilden einen Mantel (Sheath) um die Wurzelspitze und ein Hartig-Netz (ein Netzwerk aus Hyphen) zwischen den Wurzelzellen.

• Ericoid- und Orchideen-Mykorrhizen: Pilze bilden Spiralen oder Pelotons innerhalb der Wurzelzellen.

Pflanze und Pilz bilden spezialisierte Schnittstellen (z. B. Arbuskel, Hartig-Netz), an denen ein effizienter Nährstoffaustausch stattfinden kann.

Symbiotische Phase:
[ul data=1]

• Sobald die Symbiose etabliert ist, tritt sie in eine stabile Phase ein, in der ein bidirektionaler Nährstoffaustausch stattfindet.

• Die Pflanze versorgt den Pilz mit Kohlenhydraten (Zuckern), während der Pilz der Pflanze Wasser, Phosphor, Stickstoff und andere Nährstoffe liefert.

Mechanismen des Nährstoffaustauschs

Das Herzstück der Mykorrhiza-Symbiose ist der bidirektionale Austausch von Nährstoffen zwischen Pflanze und Pilz:

Die Pflanze leitet 10 bis 30 % ihrer gesamten Photosynthese-Erträge in Form von einfachen Zuckern und Lipiden an das Pilzmyzel weiter.

Die Pilze liefern ihrem Pflanzenpartner Wasser und Nährstoffe an die Pflanze, die die Pflanze selbst nicht erreichen könnte.
Denn die Pilze haben ganz feine Wurzeln, die Hyphen, mit einem Durchmesser von nur 2 bis 10 Mikrometern – rund 60-mal dünner als eine feine Wurzelspitze. Mit diesen feinen Hyphen können sie in mikroskopisch kleine Bodenporen vordringen und damit die wirksame Wurzeloberfläche um das 100- bis 1.000-Fache vergrößern.

Dieser Austausch findet an spezialisierten Schnittstellen statt und wird streng reguliert, um einen fairen Handel zu gewährleisten.

Austausch vom Pilz zur Pflanze - ein paar Beispiele:

• Phosphor:

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• Der Pilz kann Phosphor mit Hilfe von Phosphatase-Enzymen mobilisieren. Zum Beispiel aus Mineralien oder organische Substanz.

• Bei Arbuskulären Mykorrhizen wird Phosphor von den Pilzhyphen in Form von Phosphat (Pi) aufgenommen.

• Er wird dann durch das Hyphennetzwerk zu den Arbuskeln transportiert, wo er im Austausch gegen Kohlenstoff an die Pflanze abgegeben wird.

• Stickstoff:

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• Mykorrhiza-Pilze können anorganischen Stickstoff (Nitrat, Ammonium) und organischen Stickstoff (Aminosäuren, Proteine) aufnehmen.

• Ektomykorrhiza-Pilze sind besonders gut darin, organische Stickstoffverbindungen (z. B. Proteine, Chitin) mit Hilfe von extrazellulären Enzymen (z. B. Proteasen, Chitinasen) abzubauen.

• Stickstoff wird in Form von Aminosäuren (z. B. Arginin, Glutamin) zur Pflanze transportiert.

• Wasser:

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• Wasser bewegt sich durch die Pilzhyphen durch Osmose und wird an die Pflanzenwurzeln abgegeben.

• In einigen Fällen kann Wasser zwischen Pflanzen über gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke übertragen werden, um gegen Dürrestress zu puffern.

Austausch von der Pflanze zum Pilz - ein paar Beispiele

• Kohlehydrate

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• Die Pflanze versorgt den Pilz mit Kohlenhydraten, hauptsächlich in Form von Zuckern (Glukose, Fruktose, Saccharose), die durch Photosynthese produziert werden und mit Lipiden.

• Diese Kohlenhydrate treiben den Pilzstoffwechsel an und ermöglichen es dem Pilz, zu wachsen und mehr Boden nach Nährstoffen zu durchsuchen.

• Die Übertragung von Kohlenstoff an den Pilz ist ein aktiver Prozess, bei dem die Pflanze die Menge basierend auf der Nährstofflieferung des Pilzes reguliert.

Regulierung des Austauschs:

Die Mykorrhiza-Symbiose ist eine mutualistische Beziehung, was bedeutet, dass beide Partner davon profitieren. Allerdings ist es keine selbstlose Handlung – sowohl die Pflanze als auch der Pilz überwachen und regulieren den Austausch, um Fairness zu gewährleisten:

• Pflanzenkontrolle: Pflanzen können kooperativere Pilzpartner mit mehr Kohlenstoff belohnen, während sie die Kohlenstoffversorgung für weniger nützliche Pilze reduzieren. Dies geschieht vermutlich durch Rückkopplungsmechanismen, bei denen die Pflanze die Nährstofflieferung des Pilzes erkennt.

• Pilzkontrolle: Pilze können ihre Nährstofflieferung basierend auf der Kohlenstoffversorgung durch die Pflanze anpassen. Wenn die Pflanze die Kohlenstoffzuteilung reduziert, kann der Pilz die Nährstoffübertragung im Gegenzug reduzieren.

Gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke: Das unterirdische Internet "Wood Wide Web"

Eine der faszinierendsten und ökologisch bedeutendsten Aspekte von Mykorrhizen ist die Bildung von gemeinsamen Mykorrhiza-Netzwerken (GMN), bei denen ein einzelner Pilzindividuum (Genet) die Wurzeln mehrerer Pflanzen derselben oder verschiedener Arten verbinden kann.
Diese Netzwerke wurden mit einem "unterirdischen Internet" verglichen, das den Transfer von Nährstoffen, Wasser und Informationen zwischen Pflanzen ermöglicht.

Funktionsweise von Gemeinsamen Mykorrhize-Netzwerken

Netzwerkbildung: [ul data=1]

• Ein einzelnes Pilzmyzel kann die Wurzeln mehrerer Pflanzen besiedeln und so ein gemeinsames Netzwerk bilden.

• Diese Netzwerke können große Flächen umfassen, wobei einige Pilzindividuen in Wäldern Hunderte von Metern abdecken und Tausende von Bäumen verbinden.

Wie Du weiter oben schon gelesen hast, findet ein wohl orchestrierter Austausch von Nährstoffen, Wasser und Informationen statt:

Ressourcentransfer:
[ul data=1]

• Kohlenstoff: Photosyntheseprodukte (Kohlenstoff) können von einer Pflanze zur anderen durch das Pilznetzwerk wandern. Dies geschieht oft von Pflanzen, die gerade viel Photosynthese betreiben können, weil sie zum Beispiel im Sonnenlicht stehen und dadurch einen Kohlenstoffüberschuss haben. Diese gebenden Pflanzen werden als "Quell"-Pflanzen (englisch: "source") bezeichnet. Sie schicken den Kohlenstoff / Zucker zu den Pflanzen mit Kohlenstoffbedarf, zum Beispiel zu Keimlingen oder beschatteten Pflanzen. Diese nehmende Pflanzen werden als "Senken"-Pflanzen (englisch "sink") bezeichnet.

[indent data=1]Nährstoffe: Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff können von Bereichen mit hoher Verfügbarkeit zu Bereichen mit geringer Verfügbarkeit umverteilt werden oder von Pflanzen mit Zugang zu Nährstoffen zu solchen ohne.
[indent data=1]Wasser: Wasser kann zwischen Pflanzen durch das Pilznetzwerk übertragen werden und so helfen, Dürrestress abzumildern.

Signalübertragung:
[indent data=1]Abwehrsignale: Wenn eine Pflanze von Insekten oder Pathogenen angegriffen wird, kann sie Abwehrchemikalien (z. B. Salicylsäure, Jasmonsäure) freisetzen, die durch das GMN zu Nachbarpflanzen wandern und diese warnen, sodass sie präventiv ihre eigenen Abwehrmechanismen aktivieren können.
[indent data=1]Stresssignale: Pflanzen unter Umweltstress (z. B. Dürre, Hitze) können Stresssignale durch das Netzwerk senden, die es anderen Pflanzen ermöglichen, sich auf ähnliche Bedingungen vorzubereiten.

Ökologische Auswirkungen von Gemeinsamen Mykorrhize-Netzwerken

GMNs können entscheidende Unterstützung für Keimlinge bieten und ihnen helfen, sich in beschatteten oder nährstoffarmen Umgebungen zu etablieren.
Suzanne Simard beschreibt in ihrem Buch zum Beispiel, wie Birken im Sommersonnenlicht Kohlenstoff an Douglasien schicken, die in ihrem Schatten stehen. Im Winter dagegen, schicken die Douglasien den Birken, denen in dieser Jahreszeit die Blätter für die Photosynthese fehlen Kohlenstoff zurück.

Die Gemeinsamen Mykorrhize-Netzwerke fördern die Biodiversität, indem sie auch weniger konkurrenzfähige Arten unterstützen.
Sie sind essenziell für die Stabilität und Resilienz von Ökosystemen.

Suzanne Simard - eine Pionierin

Suzanne Simard wuchs als Tochter einer Holzfällerfamilie in den Wäldern von British Columbia, Kanada auf. Schon als junges Mädchen erkannte sie ihre tiefe Verbindung zur Natur und so verbachte sie ihre Kindheit damit, die Wälder zu erkunden, auf Bäume zu klettern und die komplexen Beziehungen zwischen Pflanzen und Pilzen zu beobachten.

Nach ihrem Grundstudium in Forstwirtschaft an der University of British Columbia arbeitete Simard mehrere Jahre lang in der Forstindustrie.
Sie wurde dabei zunehmend unzufrieden mit dem industriellen Ansatz der Waldbewirtschaftung, der Bäume als individuelle Konkurrenten und nicht als vernetzte Mitglieder eines komplexen Ökosystems betrachtete.
Als Forstarbeiterin beobachtete sie, dass die jungen Pflanzen in radikalen Kahlschlägen kaum eine Überlebenschance haben und begann sich zu fragen, warum die jungen Bäume in den benachbarten Wäldern neben großen Bäumen auch Hitze und Dürre gut überstanden.

In den 1990er Jahren kehrte Simard in die Akademie zurück, um an der Oregon State University eine Promotion in Waldwissenschaften zu machen, wo sie ihre bahnbrechende Forschung zu Mykorrhiza-Netzwerken und Pflanzenkommunikation begann.
Ihre Arbeit sollte von da an das Fundament der Waldökologie erschüttern und eine neue Generation von Wissenschaftlern inspirieren.

Suzannes bahnbrechende Forschung zu Waldnetzwerken

Suzanne Simards Forschung konzentriert sich auf die komplexen Wechselwirkungen zwischen Bäumen, Pilzen und dem Waldökosystem.
Ihr wichtigsten Erkenntnisse und Beiträge zu einer neuen Sicht auf das Wunder des Waldes sind folgende:

Das Wood Wide Web

Eine von Suzanne Simards berühmtesten und einflussreichsten Entdeckungen ist das Konzept des "Wood Wide Web" – ein Begriff, der bei ihrer ersten Veröffentlichung in "Nature" geprägt wurde, um das ausgedehnte unterirdische Netzwerk von Mykorrhiza-Pilzen zu beschreiben, das Bäume und andere Pflanzen in einem Wald verbindet.

Durch radioaktive Kohlenstoffmarkierungsexperimente zeigte sie, dass Kohlenstoff zwischen Baumarten über Mykorrhiza-Netzwerke übertragen werden kann. In einer ihrer berühmtesten Studien demonstrierte sie, dass Douglasien Kohlenstoff an Papier-Birken über Pilzverbindungen weitergeben und umgekehrt. Je nachdem, wer von den beiden Bäumen gerade mehr Sonnenlicht abbekommt und dadurch mittels Photosynthese mehr Kohlenstoff produzieren kann.
Und so liefern die Birken, wenn sie im Frühling, Sommer und Herbst belaubt sind Kohlenstoff an die Douglasien, die oft in ihrem Schatten stehen. Im Winter wiederum, wenn die Birken ihre Blätter abgeworfen haben, produzieren die Douglasien mit ihren Nadeln vermehrt Kohlenstoff, den sie dann zurück an die Birken schicken.

In einigen Wäldern unterstützen auch die immergrünen Kiefern, die das ganze Jahr über photosynthetisieren können, die laubabwerfenden Eichen während der Wintermonate.
In Altwäldern sind eine vielfältige Mischung von Baumarten (z. B. Tannen, Zedern, Hemlocktannen, Birken) über komplexe Mykorrhiza-Netzwerke verbunden, die einen umfassenden Ressourcenaustausch ermöglichen.

Suzanne fand heraus, dass diese Mykorrhizen-Netzwerke nicht zufällig strukturiert sind, sondern so organisiert sind, dass sie einen effizienten Ressourcenverteilungsmechanismus ermöglichen.
Diese Netzwerke können extrem groß sein, wobei einige Pilzindividuen (Genets) Hunderte von Metern umfassen und Tausende von Bäumen verbinden.

Die Mutterbäume eines Waldes - Versorger, Knotenpunkte und Babysitter

Eine von Suzanne Simards faszinierendsten und berührendsten Entdeckungen ist das Konzept der "Mutterbäume" – alte, große, "erfahrene" Bäume, die eine zentrale Rolle bei der Kommunikation und der Ernährung des sie umgebenden Waldökosystems spielen.

Sie versorgen jüngere Bäume mit Kohlenstoff, Wasser und Nährstoffen, insbesondere solche, die in beschatteten oder nährstoffarmen Bedingungen wachsen.
Und so helfen sie mit, dass auch die schwächeren und vor allem die jungen Bäume auch in Zeiten von großer Hitze oder Dürre mit Wasser und Nährstoffen versorgt werden und nicht jämmerlich absterben, wie dies weltweit nach Kahlschlägen zu beobachten ist.

Mutterbäume dienen als Knotenpunkte in Mykorrhiza-Netzwerken und sind zumeist mit Hunderten anderer Bäume verbunden.

In einer bahnbrechenden Studie, die 2011 in Ecology Letters veröffentlicht wurde, zeigten Suzanne und ihr Team, dass Mutterbäume ihre eigenen Verwandten erkennen und bevorzugt Ressourcen an ihre genetisch verwandten Setzlinge weitergeben können:
Mit Hilfe von DNA-Analysen und stabilen Isotopenmarkierungen zeigten sie, dass Mutterbäume mehr Kohlenstoff an ihre eigenen Sämlinge weitergaben als an nicht verwandte Setzlinge, selbst wenn die nicht verwandten Setzlinge derselben Art angehörten.

Selbst wenn Mutterbäume altern und zu sterben beginnen, setzen sie ihre Fürsorge für die nächste Generation fort, indem sie Ressourcen über das Pilznetzwerk weitergeben.

Altwälder sind besonders reich an den so wichtigen Mutterbäumen und an intakten Mykorrhiza-Informations- und Nahrungsvermittlungs-Netzwerken, die für die Waldregeneration und Resistenz von entscheidender Bedeutung sind.
Der Erhalt von Mutterbäumen ist für jedes Waldökosystem von essenzieller Bedeutung.

Selektive Holzeinschlagsmethoden, bei denen nur einige Bäume auf einmal entfernt werden, sind also weniger störend für Mykorrhiza-Netzwerke, als Kahlschläge, die nicht nur das gesamte Netzwerk zerstören, sondern auch die Mutterbäume entfernen, die von den neuen Setzlingen so dringend benötigt werden, um gesund gedeihen zu können.

Ein kleiner Exkurs - wie Lachse das Wachstum eines Waldes beeinflussen

Suzanne beschreibt im letzten Kapitel ihres Buches, wie auch der Ozean mit dem Wald durch einen faszinierenden Kreislauf miteinander verbunden sind.
Und wie die Lachse dabei eine ganz wichtige Rolle spielen. Wenn die Fische zum Laichen in ihre Heimatflüsse zurückkehren und dort natürlicher Weise sterben oder von Raubtieren wie Bären, Wölfen und Adlern gerissen und in die Tiefen der Wälder getragen werden, gelangen so wertvolle Meeresnährstoffe wie Stickstoff und Phosphor ins Landesinnere.
Sobald die Überreste auf dem Waldboden verwesen, greift ein genialer natürlicher Mechanismus: Die unterirdischen Baum-Pilz-Netzwerke, die Mykorrhiza, nehmen die ozeanischen Nährstoffe auf und leiten sie an die Bäume weiter.
Die riesigen, alten „Mutterbäume“ leiten diesen wertvollen Dünger dann über das Wurzelnetzwerk gezielt an benachbarte, junge oder bedürftige Bäume weiter. Dieser biologische Austausch sichert die Gesundheit des gesamten Ökosystems und schenkt den Bäumen die nötige Kraft für ein gesundes, kräftiges Wachstum.
Und so ist an den Jahresringen der Bäume abzulesen, in welchem Jahr es eine große Lachspopulation gab.
Der aus Lachsen stammende Stickstoffunterscheidet sich von Stickstoff, der aus dem Boden aufgenommen wurde, durch das schwere Isotop Stickstoff-15, das so als natürlicher Indikator für den Lachsreichtum eines Waldes dient.

"Die Wälder, die von dem Lachs profitieren, revanchieren sich, indem sie den Flüssen kühlenden Schatten spendeten, Nährstoffe in die Wasserläufe abgaben und Lebensräume für Bären, Wölfe und Adler schufen."

Kohlenstofftransfer und Waldproduktivität - Kohlenstoff als "Waldwährung"

Simards Forschung hat auch den Umfang des Kohlenstofftransfers zwischen Bäumen quantifiziert und gezeigt, dass Mykorrhiza-Netzwerke eine viel größere Rolle in der Wald-Kohlenstoffdynamik spielen, als bisher angenommen.
Sie schätzt, dass bis zu 40 % des Kohlenstoffs in einem jungen Baum von anderen Bäumen über Mykorrhiza-Netzwerke stammen könnte.
Dieser Transfer ist besonders wichtig für Setzlinge, die in der beschatteten Krautschicht wachsen, wo die Lichtverhältnisse für eine ausreichende Photosynthese zu gering sind.

Kohlenstoff ist nicht nur ein Nährstoff – er ist auch eine "Währung" in der Waldwirtschaft.
Bäume, die überschüssigen Kohlenstoff haben – zum Beispiel ausgereifte Bäume in vollem Sonnenlicht – können ihn gegen Nährstoffe eintauschen mit Bäumen, Pilzen oder Mikroorganismen, die Zugang zu diesen Nährstoffen haben, aber Kohlenstoff benötigen.

Dieses Tauschsystem hilft, die Ressourcenverteilung im Wald auszugleichen und stellt sicher, dass alle Bäume Zugang zu den Ressourcen haben, die sie benötigen.
Wenn ein Baum zum Beispiel durch Insekten entlaubt wird oder Dürre oder Hitzestress hat, kann er über das Mykorrhiza-Netzwerk Kohlenstoff von Nachbarbäumen erhalten, was ihm hilft, sich zu erholen und neue Blätter zu bilden.

Ein Neues Verständnis von Waldökosystemen - ein Paradigmenwechsel für die Waldbewirtschaftung

Simard´s Arbeit beweist eindeutig, dass die traditionelle Sicht von Wäldern als Ansammlungen einzelner, um Ressourcen konkurrierender Bäume und Lebewesen ausgedient hat!

Wälder funktionieren als integrale Systeme, in denen die Gesundheit einzelner Bäume mit der Gesundheit der gesamten Gemeinschaft verbunden ist.

Ihre Entdeckung des Wood Wide Web, der Mykorrhiza-Netzwerke, des Wasser- und Nährstofftransfers und Informationsaustausches im Waldboden und der Mutterbäume zeigt, wie essenziell wichtig es ist, den Wald so zu bewirtschaften, dass diese Netzwerke und die wichtigen Mutterbäume unbedingt erhalten bleiben!
Nur so kann ein zukunftsfähiger Wald, der klimatischen Veränderungen trotzen kann, erhalten bleiben.

Praktische Umsetzung in der Waldbewirtschaftung

Wie Du gerade mehrfach gelesen hast, spielen Mykorrhizen eine entscheidende Rolle in Waldökosystemen, und ihre Anwendungen in der Forstwirtschaft und Renaturierungsökologie sind vielfältig:

Dabei ist die Erhaltung von Mutterbäumen und intakten Mykorrhiza-Netzwerken entscheidend für die natürliche Waldregeneration.
Dauerwaldpraktiken mit selektivem Holzeinschlag, statt dem tödlichen Kahlschlag, kann Mykorrhiza-Netzwerke erhalten und die natürliche Regeneration fördern.

Mykorrhiza-Pilze können besonders auch in der Renaturierung degradierter Ökosysteme eingesetzt werden, wie z. B. bergbaubeeinträchtigte Flächen, von Waldbränden betroffene Gebiete oder stillgelegte landwirtschaftliche Flächen.
In der Sanierung von Bergbaugebieten hat sich gezeigt, dass die Mykorrhiza-Inokulation die Etablierung einheimischer Pflanzenarten verbessern und die Ökosystemerholung beschleunigen kann.

Wenn neue Bäume gepflanzt werden, sollten sie in ihrem Wurzelraum mit Mykorrhizen aus ihrer neuen Umgebung inokuliert werden, damit sie gleich die richtigen Symbiosepartner kennen lernen und anziehen.

Die Inokulation von Stadtbäumen mit Mykorrhiza-Pilzen kann ihr Überleben und Wachstum unter den herausfordernden Bedingungen in Städten verbessern.

Verschiedene Waldtypen haben einzigartige Mykorrhiza-Gemeinschaften. Die Erhaltung oder Wiederherstellung der Mykorrhiza-Diversität ist entscheidend für die Ökosystemgesundheit.
Zu beachten ist, dass die Einführung von nicht einheimischen Mykorrhiza-Pilzen unbeabsichtigte Folgen haben kann, wie z. B. die Verdrängung einheimischer Pilze oder die Veränderung von Ökosystemdynamiken.

Die langfristigen Auswirkungen der Mykorrhiza-Inokulation in Renaturierungsprojekten sind nicht immer gut vorhersehbar.
Gezieltes Monitoring und adaptives Management sind entscheidend.

Praktische Umsetzung in der Landwirtschaft

Mykorrhizen haben ein enormes Potenzial, um die Ertragsfähigkeit von Nutzpflanzen, die Nährstoffaufnahme und die Stressresistenz in landwirtschaftlichen Systemen zu verbessern.

Die Inokulation von baumschulgezüchteten Setzlingen mit Mykorrhiza-Pilzen kann den Verpflanzungserfolg verbessern, indem sichergestellt wird, dass die Pflanzen etablierte Mykorrhiza-Assoziationen haben, bevor sie auf dem Feld ausgepflanzt werden.
Auch Forstbaumschulen verwenden oft Mykorrhiza-Inokulation, um das Überleben und Wachstum von Baumsetzlingen zu verbessern.

Durch die Verbesserung der Nährstoffaufnahmeeffizienz können Mykorrhizen den Bedarf an chemischen Düngemitteln verringern oder sogar vollkommen unnötig machen und so zu nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken und geringerer Umweltverschmutzung beitragen.
In Bio-Landbausystemen kann die Mykorrhiza-Inokulation Phosphordünger ersetzen.

Das Verständnis von Mykorrhiza-Assoziationen kann Fruchtfolgestrategien und die Gestaltung diverser Anbausysteme informieren, die die Mykorrhiza-Netzwerke erhalten und fördern.
Mischkultur, der Anbau von zwei oder mehr Kulturen zusammen, kann die Mykorrhiza-Diversität fördern und die Bodengesundheit verbessern.

Mykorrhiza-Pilze können Pflanzen vor bodenbürtigen Krankheiten schützen und so den Bedarf an chemischen Pestiziden unnötig machen.
In der Erdbeer- und Tomatenproduktion hat sich gezeigt, dass die Mykorrhiza-Inokulation die Häufigkeit von Wurzelkrankheiten wie Phytophthora und Fusarium verringern kann.

Mykorrhiza-Pflanzen zeigen oft eine verbesserte Dürreresistenz aufgrund von verbesserter Wasseraufnahme und osmotischer Anpassung. In ariden und semi-ariden Regionen kann die Mykorrhiza-Inokulation von Kulturen helfen, Dürreperioden zu überstehen und so den Bewässerungsbedarf senken.

Herausforderungen und Überlegungen

• Pilzspezifität: Nicht alle Mykorrhiza-Pilze sind gleich wirksam mit allen Pflanzenarten. Die richtige Pilz-Pflanzen-Kombination ist entscheidend für den Erfolg.

• Bodenbedingungen: Mykorrhiza-Pilze gedeihen in gesunden, gut strukturierten Böden. In degradierten oder sterilen Böden (z. B. nach Bodenbegasung) kann die Mykorrhiza-Inokulation weniger wirksam sein, ohne zusätzliche Bodenverbesserungen.

• Kosten: Während Mykorrhiza-Inokulanten auf lange Sicht kosteneffektiv sein können, kann die anfängliche Investition für einige Landwirte, insbesondere in Entwicklungsländern, eine Hürde darstellen.

Umweltmanagement

Mykorrhizen haben wichtige Anwendungen im Umweltmanagement, insbesondere in den Bereichen Schadstoffkontrolle, Bodensanierung und Klimawandelabschwächung:

Mykorrhiza-Pilze können die Fähigkeit von Pflanzen verbessern, Schwermetalle aus kontaminierten Böden aufzunehmen.
Die Pilze können den Pflanzen auch helfen, den Stress in kontaminierten Umgebungen besser zu tolerieren.

In mit Schwermetallen belasteten Böden (z. B. Blei, Cadmium, Arsen) kann die Mykorrhiza-Inokulation die Aufnahme von Metallen durch Hyperakkumulatorpflanzen (zum Beispiel Pteris vittata für Arsen) verbessern.

Mykorrhiza-Pilze tragen zur Kohlenstoffspeicherung im Boden bei, indem sie stabile organische Bodensubstanz produzieren.

Agroforst-Systeme, die Kombination von Bäumen mit Kulturen, können die Mykorrhiza-Aktivität verbessern und die Kohlenstoffspeicherung im Boden erhöhen.

Die Aufrechterhaltung der Mykorrhiza-Diversität ist entscheidend für die Unterstützung der Pflanzendiversität. In Biodiversitäts-Hotspots kann der Schutz von Altwäldern und intakten Mykorrhiza-Netzwerken dazu beitragen, die Pflanzendiversität zu erhalten.

Mykorrhiza-Pilze können eine Rolle bei der Renaturierung von Feuchtgebieten spielen, indem sie das Pflanzenwachstum und den Nährstoffkreislauf in degradierten Feuchtgebieten verbessern. In renaturierten Feuchtgebieten kann die Mykorrhiza-Inokulation die Etablierung einheimischer Feuchtgebietspflanzen verbessern und die Ökosystemfunktion verstärken.

Herausforderungen und Überlegungen

• Skalierbarkeit: Viele Anwendungen von Mykorrhizen im Umweltmanagement (z. B. Phytosanierung) befinden sich noch im kleinen Maßstab oder experimentellen Stadium.

• Standortspezifität: Die Wirksamkeit der Mykorrhiza-Inokulation kann je nach Bodentyp, Klima und Pflanzenart stark variieren.

• Regulatorische Hürden: Die Verwendung von Mykorrhiza-Pilzen in Sanierungsprojekten kann auf regulatorische Hindernisse stoßen.

Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse:

• Mykorrhizen sind allgegenwärtig und unverzichtbar und bilden symbiotische Beziehungen mit ~90 % aller Pflanzenarten.

• Es gibt mehrere Typen von Mykorrhizen, von denen jeder einzigartige strukturelle Merkmale und ökologische Rollen aufweist, darunter arbuskuläre, ekto-, ericoide und Orchideen-Mykorrhizen.

• Mykorrhizen erfüllen lebenswichtige Funktionen in Ökosystemen, darunter Nährstoffaufnahme, Wasserabsorption, Krankheitsschutz, Bodenstrukturverbesserung, Kohlenstoffspeicherung und Pflanzenkommunikation.

• Gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke (GMN) verbinden mehrere Pflanzen und ermöglichen Ressourcenaustausch und Signalübertragung, was die traditionelle Sicht von Pflanzen als individuelle Konkurrenten in Frage stellt.

• Suzanne Simards Forschung hat das Wood Wide Web aufgedeckt und gezeigt, dass Wälder hochgradig vernetzte, kooperative Systeme sind, in denen Mutterbäume junge Bäume ernähren und verschiedene Arten Ressourcen teilen.

• Praktische Anwendungen von Mykorrhizen umfassen nachhaltige Landwirtschaft, Waldregeneration, Umweltsanierung und Klimawandelabschwächung.

• Zukünftige Forschung wird weiterhin die molekularen Mechanismen, Netzwerkdynamiken und Klimawirkungen von Mykorrhiza-Symbiosen aufdecken und zu neuen Innovationen in Ökologie, Landwirtschaft und Umweltmanagement führen.

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Suzanne Simard´s Werke

Öffentlichkeitsarbeit
Über ihre akademische Forschung hinaus ist Suzanne Simard eine leidenschaftliche Verfechterin des Waldschutzes und der nachhaltigen Bewirtschaftung.
Sie arbeitet kontinuierlich daran, die Kluft zwischen wissenschaftlicher Forschung und öffentlichem Verständnis zu überbrücken und ihre Entdeckungen einer weltweiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

TED-Vorträge
[indent data=1]Simards TED-Vortrag 2016 mit dem Titel "How Trees Talk to Each Other" wurde Millionen von Malen angesehen und hat das Konzept des Wood Wide Web einem weltweiten Publikum nähergebracht.
[indent data=1]In ihrem Vortrag erläutert sie ihre Forschung auf eine ansprechende und zugängliche Weise und verwendet Metaphern und persönliche Geschichten, um die Komplexität und Schönheit von Waldökosystemen zu vermitteln.
[indent data=1]Falls Du ihn noch nicht gesehen hast, kannst Du Dir diesen TED-Vortrag gleich weiter oben in dieser Lösung anschauen!
Bücher
[indent data=1]Im Jahr 2021 veröffentlichte Simard ihr Bestseller-Buch
[indent data=1]"Finding the Mother Tree: Discovering the Wisdom of the Forest".
[indent data=1]Das Buch kombiniert persönliche Erzählungen mit wissenschaftlichen Entdeckungen und erzählt die Geschichte ihrer Forschung, ihres Kampfes gegen die Forstindustrie und ihrer tiefen Verbindung zur Natur.
[indent data=1]Das Buch wurde für seinen lyrischen Stil, seine wissenschaftliche Gründlichkeit und seine emotionale Tiefe gelobt und hat eine neue Generation von Ökologen und Naturschützern inspiriert.

Simards neuestes Buch ist 2026 erschienen, es heißt "When the forest breathes".
Du kannst HIER mehr über den Inhalt erfahren oder es auch bestellen.

Dokumentarfilme und Medien
Simards Arbeit wurde in zahlreichen Dokumentarfilmen vorgestellt, darunter:
[indent data=1]"The Hidden Life of Trees" (basierend auf Peter Wohllebens Buch mit dem gleichen Namen).
[indent data=1]"Fantastic Fungi" (2019), ein Dokumentarfilm über die Rolle von Pilzen in Ökosystemen.
[indent data=1]Sie wurde auch in Interviews mit großen Medien wie The New York Times, The Guardian und BBC Earth vorgestellt.
Auszeichnungen und Anerkennung
Simard hat zahlreiche Auszeichnungen und Ehrenpreise für ihre Forschung und ihr Engagement erhalten, darunter:
[indent data=1]Der Eugene P. Odum Award for Excellence in Ecology Education (2017).
[indent data=1]Der Killam Prize in Natural Sciences (2020), einer der prestigeträchtigsten akademischen Preise Kanadas.
[indent data=1]Sie wurde von Time Magazine zu einer der 100 einflussreichsten Menschen (2021) gekürt.

Suzanne Simards Arbeit hat das Verständnis von Wäldern revolutioniert und einen Paradigmenwechsel in der Ökologie eingeleitet. Ihre Entdeckungen haben gezeigt, dass Wälder nicht nur Ansammlungen einzelner Bäume sind, sondern komplexe, kooperative Systeme, in denen Mykorrhiza-Netzwerke eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung von Gesundheit und Resistenz spielen.

Ihre Forschung hat auch einen tiefgreifenden Einfluss auf die Waldbewirtschaftungspraktiken und ermutigte zu einem ganzheitlicheren und nachhaltigeren Ansatz in der Forstwirtschaft, der die Vernetzung von Waldökosystemen respektiert.

Weiterführende Literatur zum Thema Mykorrhizen

Für diejenigen, die mehr über Mykorrhizen und die Arbeit von Suzanne Simard erfahren möchten, werden die folgenden Ressourcen empfohlen:

Bücher

"Finding the Mother Tree: Discovering the Wisdom of the Forest" – Suzanne Simard (2021) Deutsch:"Die Weisheit der Bäume: Wie Wälder kommunizieren – und was wir von ihnen lernen können" (2021) "When the forest breathes" - Suzanne Simard (2026) "Das geheime Leben der Bäume: Die erstaunlichen Fähigkeiten der Bäume und was sie uns lehren" – Peter Wohlleben (2016) "Mykorrhiza-Symbiose" – Sally E. Smith und David J. Read (3. Auflage, 2008) "Die Heilkraft der Pilze: Medizinische Pilze und Mykorrhiza-Pilze" – Robert Rogers (2011)

Wissenschaftliche Artikel

Simard, S. W., et al. (1997). "Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field."Nature, 388(6642), 579-582. Simard, S. W., et al. (2012). "Mycorrhizal networks: Mechanisms, ecology and modelling."Fungal Biology Reviews, 26(1), 39-60. Van der Heijden, M. G. A., et al. (1998). "Mycorrhizal fungal diversity determines plant biodiversity, ecosystem variability and productivity."Nature, 396(6706), 69-72.

Dokumentarfilme und Vorträge:

How Trees Talk to Each Other" – Suzanne Simards TED-Vortrag (2016) Fantastic Fungi – Dokumentarfilm (2019) The Hidden Life of Trees – Dokumentarfilm (2021). Der Film basiert auf Peter Wohllebens Buch.

Websites und Organisationen

• Suzanne Simard: Suzannesimard.com

• Suzanne Simards Labor an der UBC: Mother Tree Project

• Mykorrhiza-Anwendungen: www.mycorrhiza.com

• International Mycorrhiza Society: www.mycorrhiza.org

HIER kannst Du die die Bionet-Broschüre zum Thema Mykorrhiza downloaden. Falls dieser Link einmal nicht funktionieren sollte, lade Dir die Broschüre gerne unterhalb dieses Textes.