Von wegen gerechter Nährstoffaustausch: Möglicherweise leben viele Pflanzenarten gar nicht wirklich in Symbiose mit Pilzgeflechten im Boden, sondern auf deren Kosten, legen Studienergebnisse nahe. Demnach bedienen sich die Einbeere und das Buschwindröschen an den kohlenstoffreichen Nährstoffvorräten von Mykorrhiza-Pilzen. Vermutlich handelt es sich dabei nicht um Einzelfälle, sagen die Forscher. Somit wurde möglicherweise auch die Bedeutung der Pilze als Nahrungsquelle für Pflanzen bisher deutlich unterschätzt.

Ein fairer Handel, bei dem beide Partner profitieren: Der Nährstoffaustausch zwischen manchen Pflanzen- und Pilzarten gilt als ein Paradebeispiel für Symbiosen. Bei dieser sogenannten Mykorrhiza verknüpfen sich Pilzgeflechte über bestimmte Organe mit Pflanzenwurzeln und es kommt zu einem Geben und Nehmen: Während die Pilze die Pflanze mit Dünge-Mineralien und Wasser aus dem Erdreich beliefern, versorgt die Pflanze die Partner mit kohlenstoffhaltigen Nährstoffen, die sie zuvor durch Photosynthese selbst erzeugt hat. Die Pflanze ist also gleichsam der Zuckerlieferant.

Wie bereits bekannt, gibt es allerdings interessante Ausnahmefälle: Manche Pflanzen beuten die mit ihnen vernetzten Pilze aus. Anstatt sie ihnen zu geben, zapfen sie ihren Pilzpartnern organische Nährstoffe ab – so müssen sie diese nicht durch Photosynthese selbst herstellen. Diese Nährstoffe wurden beispielsweise zuvor von Bäumen an die Pilze abgegeben. Pflanzen, die sich auf diese Weise Nährstoffe verschaffen, werden als „mykoheterotroph“ bezeichnet. Bekannteste Beispiele sind einige Orchideenarten: Weil sie sich über unterirdische Wurzel-Netzwerke teilweise oder vollständig von Pilzen ernähren lassen, sind sie nicht ausschließlich auf ihre eigene Photosynthese angewiesen. So können sie sogar in sehr dunklen Bereichen von Wäldern gedeihen.

Vorteilsnahme galt bisher als selten

Rund 80 Prozent aller Pflanzenarten bilden hingegen die sogenannte „arbuskuläre Mykorrhiza“ aus – eine Form der Verknüpfung, von der die Forschung bisher angenommen hat, dass die Pflanze dabei immer ein vollständig autotropher Partner bleibt: Sie produziert die lebenswichtigen organischen Nährstoffe selbst und gibt sie dann teilweise an ihre Pilzpartner ab. Bisher ging man davon aus, dass auch die Vierblättrige Einbeere (Paris quadrifolia) auf diese Weise mit Pilzen kooperiert. Doch wie die Forscher um Gerhard Gebauer von der Universität Bayreuth nun herausgefunden haben, ist dies offenbar nicht der Fall.

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Um dem Nährstofftransfer auf die Spur zu kommen, haben die Wissenschaftler Isotopenuntersuchungen an der Einbeere durchgeführt. Wie sie erklären, kann man mit dieser Methode nachweisen, woher bestimmte Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen im Pflanzengewebe ursprünglich stammen. Wie die Forscher berichten, konnten sie anhand der Isotopen-Signaturen eindeutig nachweisen, dass die Einbeere einen Teil ihrer kohlenstoffhaltigen Nährstoffe von Pilzpartnern bezieht. Anschließend konnten sie bei einer weiteren Pflanze mit arbuskulärer Mykorrhiza ebenfalls eine mykoheterotrophe Lebensweise nachweisen: dem Buschwindröschen.

Vermutlich keine Ausnahmen

„Diese Erkenntnis könnte für die Botanik weitreichende Folgen haben“, erklärt Gebauer. „Die Einbeere gilt in gewisser Weise als Modell für eine bestimmte Form der arbuskulären Mykorrhiza. Sie gilt als typisch für weit mehr als ein Drittel aller Pflanzenarten. Von daher drängt sich die Frage auf, ob die Zahl der Pflanzenarten, die auf Kosten von Pilzen leben, möglicherweise viel höher ist, als man bisher geglaubt hat“, so der Biologe.

Er und seine Kollegen betonen in diesem Zusammenhang, dass die ökologische Bedeutung von Pilzen immer noch erheblich unterschätzt wird: „Falls sich die Überlegung bestätigen sollte, dass weitaus mehr Pflanzenarten als bisher bekannt einen Teil ihrer organischen Nährstoffe von Pilzen beziehen, unterstreicht dies den großen Einfluss der Pilze auf die Biodiversität und Funktion von Ökosystemen. Programme und Maßnahmen im Natur- und Umweltschutz sollten daher verstärkt auch die Pilze berücksichtigen“, sagt Co-Autor Philipp Giesemann abschließend.

Quelle: Universität Bayreuth, Fachartikel: The New Phytologist, doi: 10.1111/nph.16367

3. Februar 2020

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