Mittwoch, 19. April 2000 Tagesausgabe | Monatsarchiv | Suchen in Tagesausgabe | Suchen im Monatsarchiv   PDF-Version | Postscript-Version | RTF-Version NZZ Tagesausgabe Neue Zürcher Zeitung FORSCHUNG UND TECHNIK Mittwoch, 19.04.2000 Nr.93   77 Neue Ökosystemkomponente aufgedeckt Wurzelpilze fördern Artenvielfalt und schützen vor Erosion Wurzelpilze, welche mit den Pflanzen eine enge Symbiose bilden, spielen für die Biodiversität eine wesentlich wichtigere Rolle als bisher angenommen. Die unterschätzten Bodenlebewesen scheinen auch die Bodenerosion wirksam einzudämmen. Gerade auf landwirtschaftlich genutzten Flächen gedeihen solche Wurzelpilze jedoch häufig nur schlecht. Die Erhaltung der Artenvielfalt setzt voraus, dass die Mechanismen bekannt sind, welche die Biodiversität fördern. Die Ökologie hat daher in den vergangenen Jahrzehnten die Vorgänge rund um die Artenvielfalt intensiv untersucht und kann mittlerweile mehrere plausible Erklärungen liefern, wie die Koexistenz von Pflanzenarten als Voraussetzung für die Artenvielfalt in der Natur geregelt sein könnte. Einen wesentlichen Anteil hat dabei die räumliche und zeitliche Verteilung von bestimmten Ressourcen wie Wasser und Nährstoffen, aber auch die Art der Interaktionen zwischen den Organismen sowie das Ausmass von Störungen, die Nischen für einwandernde Arten bereitstellen, sind wichtige Faktoren. Allerdings ergibt sich aus dem bisherigen Wissen noch kein befriedigendes Gesamtbild. Auf der Suche nach neuen Mechanismen haben nun Marcel Van der Heijden und Andres Wiemken zusammen mit anderen Forschern des Botanischen Instituts der Universität Basel die Beziehung zwischen Pflanzen und Pilzen, die im Erdreich leben, untersucht. Dass diesen Pilzen für die Biodiversität eine grosse Bedeutung zukommen könnte, ist an sich naheliegend: Rund 80 Prozent aller Landpflanzen leben nämlich in einer symbiontischen Beziehung mit den Wurzelpilzen. Diese mikroskopisch kleinen Pilze bilden im Boden ein feines und ausgedehntes Netz von Fäden (bis zu 10 Meter pro Gramm Erde!), wodurch sie die äusserst verdünnt vorkommenden Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff effizient aufnehmen können. Während die Wurzelpilze den Pflanzen wichtige mineralische Nährstoffe liefern, stellen die Pflanzen den zur Photosynthese unfähigen Pilzen die lebensnotwendigen Kohlenhydrate zur Verfügung. Teilweise ergeben sich aus dieser Lebensgemeinschaft hochspezifische und interessante Wechselwirkungen. Mit Hilfe von Experimenten im Gewächshaus untersuchten die Forscher die Bedeutung dieser Pilze für die biologische Vielfalt in Magerwiesen. Dazu wurde kalkreiche Erde, wie sie für viele Magerwiesen Mitteleuropas typisch ist, sterilisiert und anschliessend künstlich mit verschiedenen Pilzarten beimpft, die aus einer Magerwiese im Jura isoliert worden waren. Bei insgesamt 11 für Magerwiesen typischen Pflanzenarten untersuchten die Forscher das Wachstum unter dem Einfluss verschiedener Wurzelpilze. Dabei zeigte sich, dass acht Pflanzenarten vollständig auf die Anwesenheit mindestens einer Pilzart angewiesen sind. Je mehr unterirdische Symbiosepartner im Boden vertreten waren, desto artenreicher wurde auch der Pflanzenbestand. Besonders empfindlich reagierten dabei Pflanzen, die in der Natur eher selten anzutreffen sind. Lediglich dominante Arten wie beispielsweise die Aufrechte Trespe zeigten sich von der Wurzelpilzvielfalt unbeeindruckt und wuchsen auch ohne Symbiosepartner ganz ausgezeichnet. Da jedoch in den meisten Ökosystemen die eher seltenen Arten den Grossteil der biologischen Vielfalt ausmachen, liegt die Vermutung nahe, dass die Wurzelpilze einen grossen Einfluss auf die Vielfalt von Pflanzengemeinschaften ausüben. In Kooperation mit den Forschern aus Basel haben daher kanadische Wissenschafter von der Abteilung für Botanik der Universität Guelph in Ontario in einem Freilandexperiment einzelne Parzellen mit 1, 2, 4, 8 und 14 Wurzelpilzarten beimpft und anschliessend mit Samen von 15 Pflanzenarten bestreut. Tatsächlich wurde nach einer gewissen Zeit die grösste Biodiversität stets auf jenen Flächen gefunden, auf denen 8 oder 14 Wurzelpilzarten vorhanden waren. Dass die Wurzelpilze einen derart grossen Einfluss auf die Pflanzenvielfalt haben, war nicht erwartet worden. Um so bedenklicher stimmt daher der Befund von Wissenschaftern aus Grossbritannien: Diese fanden heraus, dass in Mais-, Erbsen- und Weizenfeldern im Vergleich zu natürlichen Ökosystemen ungewöhnlich wenige Wurzelpilzarten registriert werden können. Zurückzuführen ist dies in erster Linie auf das häufige Pflügen, die Überdüngung der Böden sowie das Versprühen von Pflanzenschutzmitteln. Es ist zu befürchten, dass dieser Umstand zum Teil dafür verantwortlich ist, dass Renaturierungsprojekte von Agrarflächen wie etwa das Wiederherstellen von artenreichen Blumenwiesen an manchen Standorten nur schleppend vom Fleck kommen. In manchen Fällen stellte sich auch nach 20 Jahren trotz günstigen Rahmenbedingungen wie der völligen Einstellung des Düngereintrags nicht annähernd die erwartete biologische Vielfalt ein. Die Wissenschafter vermuten auf Grund ihrer Resultate, dass die Abwesenheit von Wurzelpilzen für diese Situation verantwortlich sein könnte. In Feldversuchen soll nun geprüft werden, ob die Artenvielfalt beim Anlegen von Blumenwiesen tatsächlich durch Zusetzen einer Mischung von Wurzelpilzen erhöht werden kann. Die Resultate dürften auch in der Schweiz auf Interesse stossen, versucht der Bund doch mit Hilfe der ökologischen Direktzahlungen an Landwirte sowie den damit gekoppelten ökologischen Ausgleichsflächen die Artenvielfalt in der Agrarlandschaft zu fördern. Damit die Ausgleichsflächen ihren Zweck erfüllen können, müssen aber eventuell die entsprechenden Wurzelpilze in den Boden eingebracht werden. Die völlig unterschätzte Rolle der Bodenpilze in der Ökosystemforschung spornte die Forschergruppe in Basel zu weiteren Pioniertaten an: Zusammen mit Sabine Siegrist vom Geographischen Institut der Universität Basel suchte sie nach weiteren Ökosystemprozessen, bei denen die Pilze ihre Hände im Spiel haben. Da diese mit den Pflanzenwurzeln vergesellschafteten Pilze unmittelbar mit dem Boden in Kontakt stehen, konzentrierten sich die Forscher auf die Schnittstelle zwischen unbelebtem und belebtem Bestandteil des Ökosystems - mit Erfolg: Eine Analyse des Bodens aus dem Gewächshausexperiment ergab, dass die pilzhaltige Erde verglichen mit derjenigen ohne Wurzelsymbionten über signifikant mehr Bodenaggregate verfügt, die dazu noch eine grössere Stabilität aufweisen. Die Wissenschafter erklären sich dies in erster Linie mit der stabilisierenden Wirkung der skelettartig im Boden verteilten Wurzelpilze. Daneben könnten auch verschiedene klebstoffähnliche Ausscheidungen der Symbionten den Zusammenhalt der einzelnen Aggregate verstärkt haben. Dies ist eine enorm wichtige Erkenntnis für die Bekämpfung der an vielen Orten der Welt grassierenden Bodenerosion, ist doch eine wasser- und luftdurchlässige, krümelige Bodenstruktur, die von der Quantität und Qualität der wasserstabilen Aggregate abhängt, eine Voraussetzung für die Erhaltung des Bodens. Eine durch Wasser verursachte Erosion beginnt immer mit der Zerschlagung labiler Bodenaggregate durch Regentropfen. Erst hierdurch bildet sich in grösserem Ausmass transportierbares Feinmaterial, das die wasserdurchlässigen Bodenporen verschlämmt und danach mit dem Oberflächenwasser hangabwärts verfrachtet wird. Da dieser Prozess den ökologisch wertvollen Oberboden betrifft, kann die Erosion die Ertragsfähigkeit der Böden erheblich senken. Zwar ist die Bodenerosion an vielen Stellen der Erde gleich wie die Bodenbildung ein durchaus natürlicher Prozess; durch die intensive landwirtschaftliche Nutzung der Böden wurde die Bodenerosion weltweit jedoch dramatisch verstärkt. Die Resultate der Forscher deuten nun darauf hin, dass die Bodenerosion an vielen Orten reduziert werden könnte, würden für die Bodenpilze bessere Lebensbedingungen geschaffen. Dies bedingt allerdings extensive Anbaumethoden, wie sie beispielsweise im biologischen Landbau zur Anwendung kommen. Bereits vor einiger Zeit konnten Wissenschafter nachweisen, dass biologisch bewirtschaftete Flächen im Vergleich zu Flächen, die nach den Regeln der Integrierten Produktion bewirtschaftet werden, bis zu 50 Prozent mehr Wurzelpilze hervorbringen. Besonders der mineralische Kunstdünger, der bei der Integrierten Produktion eingesetzt werden darf, wirkt sich schädlich auf die Pilze aus. Es scheint, als ob die Biobauern nicht nur in den Genuss kostenloser Nährstoffversorgung ihrer Kulturpflanzen durch die Wurzelpilze kommen, sondern sich auch weniger Gedanken über eine allfällige Bodenerosion machen müssen. Gregor Klaus Der Autor hat Geographie und Biologie studiert und arbeitet als freier Wissenschaftsjournalist. Tagesausgabe | Monatsarchiv | Suchen in Tagesausgabe | Suchen im Monatsarchiv   Impressum Webmaster Werbung © AG für die Neue Zürcher Zeitung NZZ 2000