Das Mykorrhiza-Netzwerk
Unter Ihren Füssen verbinden im Wald Pilzfäden die Wurzeln der Bäume. Man hat erzählt, die Bäume nutzten sie, um Zucker auszutauschen, sich vor Gefahr zu warnen oder ihre Jungen zu ernähren. Das ist das Bild vom «Wood Wide Web», einem Internet des Waldes. Was ist an dieser schönen Geschichte wahr? Ein Teil ist solide belegt. Ein anderer ist viel umstrittener, als man sagt.
Die Mykorrhiza: eine Partnerschaft zwischen Wurzel und Pilz
Eine Mykorrhiza ist eine Verbindung zwischen der Wurzel einer Pflanze und einem Pilz. Die Fäden des Pilzes, die Hyphen, umhüllen die Wurzel und breiten sich als Myzel im Boden aus. Dieses Geflecht erschliesst ein Bodenvolumen, das viel grösser ist, als es die Wurzeln allein erreichen könnten.
Der Austausch ist einfach: Der Pilz liefert dem Baum Wasser und Bodenstoffe wie Phosphor und Stickstoff, und der Baum gibt ihm dafür durch Photosynthese gebildeten Zucker. Aber sind diese Pilze für den Baum lebenswichtig? Das hängt vom Baum und vom Boden ab. In einem reichen, gut versorgten Boden überleben viele Bäume ohne ihre Pilze, wachsen aber oft schlechter. In einem armen Boden wird die Partnerschaft oft unverzichtbar: Kiefern, die in Regionen gepflanzt wurden, in denen ihre Pilze nicht vorkamen, blieben lange kümmerlich, bis man dem Boden etwas Erde beimischte, die unter Kiefern anderswo entnommen worden war. Diese Erde enthielt die Sporen und das Myzel des Pilzes, die sich auf den Wurzeln ansiedelten. Unser Artikel über Pilze in der Natur erklärt, wie das Myzel in den Böden funktioniert.
Zwei Haupttypen von Mykorrhiza
Die Ektomykorrhiza
In den gemässigten Wäldern bilden die meisten grossen Bäume wie Buchen, Eichen, Fichten und Kiefern Ektomykorrhizen. Der Pilz bildet einen Mantel um die Wurzel, ohne in sie einzudringen. Mehrere Hundert Arten sind betroffen, darunter Wulstlinge, Röhrlinge und Trüffel.
Die Endomykorrhiza
Krautige Pflanzen und manche Sträucher bilden eher Endomykorrhizen. Dabei dringt der Pilz in das Innere der Wurzelzellen ein. Diese Form der Verbindung, zu der insbesondere die arbuskuläre Mykorrhiza gehört, betrifft die grosse Mehrheit der Landpflanzen, aber die Debatte um das «Wood Wide Web» betrifft vor allem die Ektomykorrhizen der Wälder.
Jeder Pilz hat seinen Baum und seinen Boden
Ein Mykorrhiza-Pilz bildet ohne Baum keine Fruchtkörper: Pfifferling, Steinpilz und Wulstling brauchen lebende Wurzeln, um sich zu ernähren. Aber nicht jeder Baum passt zu ihnen. Manche Pilze sind sehr wählerisch, andere viel weniger. Hier einige häufige Beispiele:
- Sehr wählerisch. Der Birkenpilz ist an die Birke gebunden, der Lärchenröhrling an die Lärche.
- Eher Nadelbäume. Der Habichtspilz verbindet sich vor allem mit Fichten und Kiefern. Auch der Echte Reizker wächst vor allem unter Nadelbäumen.
- Mehrere Bäume möglich. Steinpilz, Pfifferling und Fliegenpilz verbinden sich je nach Fall mit mehreren Baumarten, Laub- oder Nadelbäumen.
- Eiche und Hasel. Die Périgord-Trüffel verbindet sich insbesondere mit diesen Bäumen, auf kalkhaltigen Böden.
Warum diese Wählerischkeit? Pilz und Baum müssen zueinander passen: Der Pilz muss die Wurzel besiedeln können, und der Baum muss einen Nutzen darin finden. Diese Verträglichkeit hat sich im Lauf der Evolution entwickelt und ist von Art zu Art verschieden.
Der Baum oder der Säuregrad des Bodens?
Beides spielt eine Rolle, und es ist schwierig, sie zu trennen. Nadelbäume wachsen oft auf sauren Böden, und ihre sich zersetzenden Nadeln säuern die Streu zusätzlich an. Ein Pilz, den man unter Fichten findet, kann also auf den Baum, auf den Säuregrad des Bodens oder auf beides reagieren. In der Praxis bevorzugt der Pfifferling eher arme, saure bis neutrale Böden, während die Périgord-Trüffel einen kalkhaltigen Boden verlangt. Um Fruchtkörper zu bilden, muss der Pilz also zugleich seinen Baum und den richtigen Boden finden.
Wenn ein einziger Pilz mehrere Bäume verbindet
Ein Baum wird von vielen Pilzarten besiedelt, manchmal von mehreren Hundert. Und ein und derselbe Pilz kann umgekehrt mehrere Bäume verbinden: Die französische Landwirtschaftsakademie nennt etwa zwanzig Bäume pro Pilz, eine Grössenordnung, die je nach Art und Wald variiert. Zwei benachbarte Bäume, auch verschiedener Arten, können sich also denselben Pilz teilen.
Das nennt man ein gemeinsames Mykorrhiza-Netzwerk. Das Myzel ist sehr dicht: Dieselbe Quelle nennt mehr als 1000 Meter Myzel pro Meter Wurzel, eine Grössenordnung und keine genaue Messung. Die Frage ist, was in diesem Netzwerk wirklich zirkuliert und wie sehr das für die Bäume zählt.
Was die Wissenschaft belegt hat
Mehrere Punkte sind solide gesichert:
- Die Partnerschaft selbst. Mykorrhiza-Pilze geben Wasser, Phosphor und Stickstoff an ihren Baum weiter und erhalten dafür Zucker.
- Die Existenz der Netzwerke. Die Fäden eines Pilzes können die Wurzeln mehrerer benachbarter Bäume verbinden.
- Kohlenstoffaustausch. Kohlenstofftransfers zwischen Pflanzen wurden in beide Richtungen gemessen. In einem Versuch an ausgewachsenen Bäumen in einem Wald im Schweizer Jura (Klein et al., 2016) fliessen etwa 4 % des von einem Baum gebundenen Kohlenstoffs zu seinen Nachbarn, bei einer Nettobilanz, die wahrscheinlich nahe null liegt.
- Pflanzen ohne Chlorophyll. Manche Pflanzen des Unterwuchses, etwa Orchideen, beziehen über ihre Pilze bis zu 90 % ihres Kohlenstoffs. Andere, ohne Chlorophyll, sind vollständig von ihnen abhängig. Das zeigt die Bedeutung dieser Verbindungen, ohne zu beweisen, dass sich erwachsene Bäume üblicherweise gegenseitig ernähren.
Ein verbundenes Netzwerk ist jedoch nicht zwingend ein Kommunikationsnetz. Dass die Wurzeln mehrerer Bäume durch denselben Pilz verbunden sind, beweist nicht, dass darin nennenswerte Mengen an Ressourcen zirkulieren, noch dass diese Transfers das Überleben oder das Wachstum der Bäume verbessern. Das sind drei verschiedene Fragen.
Diese Ergebnisse sind wichtig. Sie zeigen, dass der Waldboden kein blosser Boden ist, sondern ein lebendes System, in dem Pilze eine zentrale Rolle spielen.
Was umstritten ist
Die Debatte betrifft die Deutung. Die Idee eines Internets des Waldes, in dem alte «Mutterbäume» ihre Jungen ernähren und ihre Nachbarn warnen, wurde von der kanadischen Forscherin Suzanne Simard populär gemacht, insbesondere mit ihrem Buch Finding the Mother Tree (2021), und danach in anderen Büchern und Dokumentarfilmen aufgegriffen. Andere Forschende halten die Belege aber für dünner als die Erzählung.
2023 prüften die Forschenden Justine Karst, Melanie Jones und Jason Hoeksema 26 Feldstudien zu Pilznetzwerken und zum Ressourcentransfer. Ihre Schlussfolgerungen sind differenziert:
- Unter den 2022 veröffentlichten Artikeln war weniger als die Hälfte der Aussagen über ältere Feldstudien korrekt.
- Bei Jungpflanzen variieren die Ergebnisse je nach Art, Ort und Boden. Nur in 18 % der Feldstudien mit verflochtenen Wurzeln überwogen die positiven Effekte des Netzwerks die Konkurrenz zwischen den Wurzeln.
- Warnungen zwischen Bäumen, das Erkennen von Verwandtschaft und das grosszügige Teilen von Nährstoffen beruhen nach ihrer Ansicht auf dünnen oder falsch gedeuteten Belegen.
Die Übertragung von Warnsignalen zwischen Pflanzen wurde im Labor beobachtet, ist aber im Wald nicht belegt, und ihr genauer Mechanismus bleibt unbekannt. Über das Ausmass der Kohlenstoffflüsse und ihre Wirkung auf erwachsene Bäume sind sich die Forschenden nicht einig.
Auch beim Wortschatz ist Vorsicht geboten: Von «Hilfe» oder «Mutterbäumen» zu sprechen, unterstellt Bäumen und Pilzen eine Absicht, während es sich um den Austausch von Ressourcen handelt. Forschende fragen sich übrigens, warum ein Baum seine Nachbarn begünstigen sollte, die auch seine Konkurrenten sind.
Kann man Mykorrhiza-Pilze kultivieren?
Diese Partnerschaft erklärt eine unter Sammlern wohlbekannte Tatsache: Steinpilze, Pfifferlinge und Trüffel sind Mykorrhiza-Pilze. Sie hängen von einem lebenden Baum ab, und man kann sie nicht auf einem Substrat kultivieren wie andere Arten.
Bereits mykorrhizierte Jungbäume
Manche lassen sich dennoch auf einem anderen Weg kultivieren: Man siedelt den Pilz in einer Baumschule auf den Wurzeln junger Bäume an und pflanzt diese dann. Das ist das Prinzip der mykorrhizierten Jungpflanzen. Die Périgord-Trüffel wird seit 1977 so kultiviert, in Trüffelplantagen mit Eichen oder Haselsträuchern. Auch Echte Reizker wurden auf dem Feld unter Kiefern erzeugt, und andere Arten, etwa gewisse Kiefernröhrlinge, sind gefolgt.
Das Ergebnis ist weniger vorhersehbar als eine Kultur auf Substrat: Die Trüffel braucht mehrere Jahre, bis sie erscheint, und der Ertrag schwankt von Plantage zu Plantage stark.
Mykorrhiza-Pulver aus dem Handel
Man findet auch «mykorrhizierende» Pulver oder Granulate, die verkauft werden, um die Wurzeln von Pflanzen zu stärken. Die meisten enthalten Endomykorrhiza-Pilze (arbuskuläre Mykorrhiza), manchmal gemischt mit einigen Ektomykorrhiza-Arten. Diese Pilze bilden keine pflückbaren Fruchtkörper: Sie erzeugen mikroskopisch kleine Sporen im Boden.
Sie lassen sich nicht allein kultivieren, da sie von einer lebenden Pflanze abhängen. Man vermehrt sie daher auf Wurzeln, entweder auf Wirtspflanzen in Töpfen oder im Labor auf in vitro kultivierten Wurzeln. Sporen, Wurzelfragmente und Myzel werden dann mit einem Trägermaterial wie Ton oder Vermiculit gemischt.
Das Ergebnis ist unterschiedlich: Ein Boden, der seine Pilze bereits enthält oder reich an Phosphordünger ist, profitiert selten von der Zugabe, und die Qualität der Produkte unterscheidet sich stark von Hersteller zu Hersteller. Diese Pulver können bei der Pflanzung in einem verarmten Boden helfen, sind aber kein Wundermittel.
Steinpilze und Pfifferlinge: eine noch schwierige Kultur
Beim Steinpilz und beim Pfifferling bleibt die Kultur schwierig und wenig beherrscht. Man weiss teilweise, wie man sie im Labor mit Wurzeln verbindet, und ein japanischer Pfifferling hat unter kontrollierten Bedingungen sogar Fruchtkörper gebildet, aber bis heute gibt es keine zuverlässige Kultur auf dem Feld. Sie bleiben also Sammelpilze.
Die Pilze, die man zu Hause kultiviert, wie Austernseitlinge, Shiitake oder Igelstachelbart, sind Zersetzer: Sie ernähren sich von totem Material wie Stroh oder Holz, ohne einen Baum zu brauchen. Das macht ihre Kultur möglich. Wenn Sie sie kennenlernen möchten, begleitet Sie unser Leitfaden zum Pilzanbau zu Hause Schritt für Schritt.
- Eine Mykorrhiza ist eine Partnerschaft zwischen einem Pilz und einer Wurzel: Wasser und Nährstoffe gegen Zucker
- Ein und derselbe Pilz kann mehrere Bäume verbinden, das nennt man ein gemeinsames Mykorrhiza-Netzwerk
- Die Partnerschaft und der Kohlenstoffaustausch sind belegt, aber ihre Bedeutung für erwachsene Bäume bleibt umstritten
- Die «Mutterbäume» und die Warnungen zwischen Bäumen im Wald beruhen auf noch dünnen Belegen
- Mykorrhiza-Pilze hängen von einem lebenden Baum ab: Die Trüffel lässt sich mit mykorrhizierten Jungpflanzen kultivieren, Steinpilze und Pfifferlinge bleiben aber Sammelpilze
Was ist eine Mykorrhiza?
Es ist eine Verbindung zwischen einem Pilz und der Wurzel einer Pflanze: Der Pilz liefert Wasser und Nährstoffe, und die Pflanze gibt ihm Zucker.
Kommunizieren Bäume wirklich über Pilze?
Der Austausch von Kohlenstoff, Wasser und Nährstoffen ist belegt. Dass Bäume im Wald einander Warnsignale schicken, ist nicht gesichert.
Was ist das «Wood Wide Web»?
Es ist das Bild eines Internets des Waldes, in dem Pilze die Bäume verbinden. Es ist hilfreich, um das Netzwerk zu verstehen, übertreibt aber manchmal, was die Wissenschaft belegt hat.
Gibt es Mutterbäume?
Diese Idee ist umstritten. Forschende halten die Belege für eine gezielte Unterstützung der alten Bäume gegenüber den jungen für unzureichend.
Kann ein Mykorrhiza-Pilz ohne Baum wachsen?
Nein, er braucht eine lebende Wurzel. Und nicht irgendeine: Jede Art hat ihre bevorzugten Bäume und ihren Bodentyp.
Kann man Mykorrhiza-Pilze kultivieren?
Manche ja: Die Trüffel und der Echte Reizker lassen sich mit Bäumen kultivieren, deren Wurzeln in der Baumschule geimpft wurden. Bei Steinpilzen und Pfifferlingen bleibt die Kultur experimentell, und es gibt bis heute keine zuverlässige Methode.
Fazit
Das Mykorrhiza-Netzwerk ist eines der grossen Themen der modernen Ökologie. Die Partnerschaft zwischen Pilzen und Bäumen ist gut belegt, und sie verändert unseren Blick auf den Wald. Aber die schöne Geschichte eines Internets, das den Bäumen erlauben würde, einander zu helfen, bleibt zum Teil eine Hypothese.
Wie so oft kommt die Wissenschaft langsamer voran als die Erzählungen. Ein Pilz hilft einem Baum nicht aus Güte: Er tauscht Ressourcen in einem Umfeld, in dem jeder seinen Vorteil findet. Und das ist schon faszinierend.
Quellen
- Académie d’agriculture de France, Arbres connectés par réseaux mycorhiziens: Mykorrhiza-Typen, gemeinsame Netzwerke, Kohlenstoffflüsse, mixotrophe Pflanzen, was belegt und was umstritten ist
- Undark, 2023, Where the «Wood-Wide Web» narrative went wrong: Analyse von Karst, Jones und Hoeksema, Belege zu gemeinsamen Mykorrhiza-Netzwerken
- Karst, Jones und Hoeksema, 2023, Positive citation bias and overinterpreted results lead to misinformation on common mycorrhizal networks in forests (Nature Ecology and Evolution): Literaturübersicht
- Guérin-Laguette, 2022, Culture des champignons ectomycorhiziens comestibles: mykorrhizierte Jungpflanzen, Trüffel, Reizker, noch nicht kultivierte Arten
- Establishing a quality management framework for commercial inoculants containing arbuscular mycorrhizal fungi: Herstellung und Qualitätskontrolle handelsüblicher Inokulanten
