Unterirdische Wurzelpilz-Netzwerke sind Billiarden Kilometer lang

Diese Karte zeigt die Dichte der unterirdischen Wurzelpilz-Netzwerke in verschiedenen Regionen. · Foto: Truth & Beauty / Moritz Stefaner, Justin Stewart/ SPUN

Rund 70 Prozent aller Landpflanzen haben heimliche Helfer: Ihre Wurzeln sind mit symbiotischen Pilzen verbunden, die den Pflanzen wichtige Nährstoffe liefern. Dafür erhalten die Mykorrhiza-Pilze Zucker und andere organische Substanzen von der Pflanze, mit denen sie ihr Netzwerk aus Pilzfäden weiter ausbauen können. In jedem Teelöffel von Pflanzen bewachsenen Bodens finden sich im Schnitt 32 Meter dieses Mykorrhiza-Netzwerks.

Verborgene Helfer

In Wäldern trägt dieses „Wood Wide Web“ entscheidend zur Versorgung der Bäume bei, aber auch Pflanzen in anderen Ökosystemen profitieren: „Diese Netzwerke aus Pilzhyphen vergrößern das Einzugsgebiet der Pflanzenwurzeln um das Hundertfache“, erklären Justin Stewart von der Freien Universität Amsterdam und seine Kollegen. „Die arbuskulären Mykorrhiza-Pilze liefern bis zu 80 Prozent des von der Pflanze benötigten Phosphors und rund 20 Prozent des Stickstoffs.“

Gleichzeitig sind die Wurzelpilze auch wichtige Akteure im Klimasystem, ihre unterirdischen Netzwerke binden Schätzungen zufolge weltweit rund eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff. „Man kann die Bedeutung dieser Pilze kaum überschätzen“, betont Stewart. Doch bisher war unklar, wie dicht und ausgedehnt diese Mykorrhiza-Netzwerke weltweit sind und welche Pflanzengemeinschaften besonders dichte Pilznetzwerke fördern.

Um dies zu klären, werteten die Forschenden mehr als 16.000 Bohrkernproben aus 100 verschiedenen Ökoregionen und neun verschiedenen Biomen weltweit aus. Mit diesen Daten entwickelten sie ein Modell, das die Mykorrhiza-Dichte abhängig von Pflanzenart, Klima, Bodenchemie und weiteren Faktoren ermitteln kann. Dieses nutzten sie, um von den Probendaten auf die globale Verteilung von Wurzelpilzen und ihren Netzwerken zu schließen.

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Das Ergebnis ist eine erste globale Karte der Mykorrhiza-Dichte. Sie enthüllt, dass in jedem Kubikzentimeter Boden im Schnitt vier Meter Pilzfäden verborgen sind. „Würde man alle Pilzfäden der weltweiten arbuskulären Mykorrhiza aneinanderlegen, käme man auf eine Länge von rund 110 Billiarden Kilometern allein in den oberen 15 Zentimetern der irdischen Böden“, berichten Stewart und seine Kollegen. Das sei 50-mal mehr als die Länge aller Pflanzenwurzeln zusammen.

Aber auch die Biomasse dieser unterirdischen Pilznetzwerke kann sich sehen lassen. Das Team ermittelte diese durch Vermessung von mehr als 300.000 Hyphen von drei global vorkommenden Mykorrhiza-Pilzarten. Zusammen mit der Dichte der Pilznetzwerke ermittelten sie daraus, dass allein der in den lebenden Wurzelpilzen enthaltene Kohlenstoff global rund 300 Millionen Tonnen ausmacht. „Die gesamte lebende Biomasse der Mykorrhiza-Hyphen übertrifft damit den in der gesamten Menschheit gespeicherten Kohlenstoff um das Vier- bis Sechsfache“, schreibt das Team.

Überraschend jedoch: Entgegen landläufiger Annahme liegen die Hotspots der Wurzelpilz-Dichte nicht in den Wäldern unseres Planeten, sondern in Grasland-Ökosystemen: „Die Hyphendichten sind beispielsweise in Gebirgswiesen um 39 Prozent höher als in tropischen Regenwäldern“, berichten Stewart und sein Team. „Ökoregionen mit besonders hohen Wurzelpilz-Dichten sind auch die Everglades in Florida, die Sudd-Feuchtgebiete im Südsudan und viele Prärie- und Steppen-Ökosysteme weltweit.“

Der Grund für die Dominanz der Wurzelpilze in Grasland-Systemen liegt zum einen in dem dichten, ausgedehnten Wurzelsystem von Wiesen und Grasland. Zum andern aber darin, dass fast alle Gräser eine Symbiose mit Mykorrhiza-Pilzen eingehen, wie die Forschenden erklären. Zusammengenommen mache dies Grasland-Ökosysteme zu wichtigen Reservoiren der Mykorrhiza-Biomasse – und verstärke ihre Rolle als Kohlenstoffspeicher. „Doch diese Ökosysteme sind bislang kaum geschützt und besonders stark durch Degradierung gefährdet“, betont das Team.

Eher mau sieht es dagegen mit der Mykorrhiza auf den Äckern und Feldern aus: „In landwirtschaftlich bewirtschafteten Böden liegt die Dichte der Pilzhyphen im Mittel 47,3 Prozent unter dem globalen Durschnitt“, berichten die Forschenden. Landwirtschaftliche Praktiken wie Düngung und Bodenbearbeitung tragen dazu bei, die feinen Pilznetzwerke zu zerstören. „Dies könnte mit erklären, warum landwirtschaftliche Böden in Bezug auf mineralischen Kohlenstoff zu den am stärksten verarmten Böden der Erde gehören.“

Nach Ansicht von Stewart und seinem Team stützen ihre Ergebnisse die enorme globale Bedeutung der Mykorrhiza-Pilze. „Diese Pilze prägen seit Hunderten von Millionen Jahren das Leben auf unserer Erde, aber wir wissen noch immer kaum etwas darüber, wie diese lebende Infrastruktur über unseren Planeten verteilt ist“, sagt Co-Autor Merlin Sheldrake von der Society for the Protection of Underground Networks (SPUN) in den USA. „Unsere Studie ist ein erster Schritt, um zu verstehen, wie dieses planetare Transportsystem arbeitet.“

Doch noch immer sind viele Fragen ungeklärt. So haben die Forschenden bisher nicht ermitteln können, wie dicht die Pilz-Netzwerke der Mykorrhiza in tieferen Bodenschichten unterhalb von 15 Zentimeter Tiefe sind. Sie erwarten aber, dass die Wurzelpilz-Geflechte auch dort vorhanden sind. Auch der konkrete Einfluss der Mykorrhiza auf verschiedene Ökosysteme ist bisher erst in Teilen erforscht. „Dank neuer Technologien beginnen wir gerade erst das zu enthüllen, was so lange unter unseren Füßen verborgen lag“, sagt Co-Autor Corentin Bisot vom AMOLF-Institut in Amsterdam.