Wie funktioniert die Symbiose zwischen Baum und Pilz?

In den meisten Fachartikeln wird die Beziehung zwischen Bäumen und Pilzen sehr kompliziert beschrieben. Dabei genügen ein paar Fachbegriffe, um die Zusammenhänge zu verstehen.

Gibt es eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren Arten, aus der jede ihren Vorteil zieht, ist das eine Symbiose. Ist das Zusammenleben nur für eine Art positiv und die andere nimmt Schaden, ist dies Parasitismus. Bei einer Allianz haben beide Arten durch eine gelegentliche Gemeinschaft Vorteile, sind darauf aber nicht angewiesen. Von Mutualismus spricht man bei regelmäßiger Symbiose, die für beide Arten nicht überlebensnotwendig ist. Eine Eusymbiose bedeutet, dass einzelne Arten ohne den Partner nicht überleben könnten — die wechselseitige Beziehung ist zwingend notwendig.

Bereits vor rund 450 Millionen Jahren, im Zeitalter des Ordovizium, als die ersten Pflanzen das Land eroberten, lebten sie bereits in engen Gemeinschaften mit Pilzen. In fossilierten Wurzeln, etwa von Asteroxylon (einem Bärlappengewächs), fanden sich gesicherte Belege für Pilzbefall dieser besonderen Art — Biologen nennen sie Mykorrhiza. Man unterscheidet Endo- und Ektomykorrhiza: Bei der Endomykorrhiza dringen die Pilzfäden (Hyphen) bis in die Rindenzellen der Wurzel vor, bei der Ektomykorrhiza umhüllen sie die Wurzel lediglich. Bei rund 95 Prozent aller Landpflanzen lassen sich solche symbiotischen Partnerschaften nachweisen.

Im Wald übernehmen Pilze wichtige Aufgaben: Holz- und streuabbauende Arten helfen, Laub und Totholz abzubauen und die Nährstoffe in den Kreislauf zurückzuführen. Ebenso bedeutend sind die Arten, die in enger Symbiose mit Waldbäumen leben — etwa ein Drittel aller im Wald wachsenden Pilzarten sind Mykorrhiza-Pilze. Dem Baum ist es dabei gleichgültig, welche Art die Symbiose eingeht; die Pilze hingegen suchen sich ihren Wirt gezielt aus, was sich schon in Namen wie Fichtenreizker oder Birkenpilz zeigt.

Von der Mykorrhiza — der Lebensgemeinschaft zwischen Baumwurzeln und Pilzhyphen — profitieren beide Arten zu gleichen Teilen. Das unter dem Waldboden verborgene Geflecht, das Myzel, ist das ganze Jahr über vorhanden und übernimmt weit mehr als reinen Nährstoffaustausch.

Die Pilze als gleichberechtigter Partner der Bäume

Der Begriff Mykorrhiza setzt sich aus dem griechischen rhiza (Wurzel) und mykes (Pilz) zusammen — frei übersetzt „Pilzwurzel“. Gemeint ist die Lebensgemeinschaft im Wurzelbereich zwischen Baum und Pilz. Bekannte Beispiele sind Steinpilz, Pfifferling, Knollenblätterpilz und Fliegenpilz. Manche Arten gehen nur mit einer einzigen Baumart eine Partnerschaft ein — der Birkenpilz etwa ausschließlich mit der Birke.

Ein Nährstoffhandel mit Netzwerk-Effekt

Die Wurzeln der Bäume sorgen für Halt im Boden und transportieren Wasser samt gelösten Nährstoffen zu den grünen Pflanzenteilen. Allein können Bäume jedoch nicht alle im Boden vorhandenen Nährstoffe nutzen — hier helfen die feinen Pilzhyphen, die zusätzliche Nährstoffe und Wasser aus dem Substrat erschließen. Im Gegenzug erhält der Pilz vom Baum einen Teil des bei der Photosynthese produzierten Zuckers — der Pilz selbst kann mangels Blattgrün keine eigene Fotosynthese betreiben. Der Anteil der an den Pilzpartner weitergeleiteten Nährstoffe kann bis zu 25 Prozent betragen.

Über ihr weitverzweigtes Hyphengeflecht können Mykorrhiza-Pilze außerdem verschiedene Bäume miteinander vernetzen und mit Stickstoff, Wasser und Kohlenstoff versorgen — größere Bäume unterstützen so das Wachstum kleinerer, jüngerer Bäume. Neuere Forschung zeigt zudem, dass Bäume dieses Netzwerk nutzen, um Nachbarbäume vor drohendem Schädlingsbefall zu warnen: Wird ein Baum etwa vom Borkenkäfer befallen, leitet er chemische Signalstoffe ins Wurzelsystem, die über das Pilznetzwerk an benachbarte Bäume weitergegeben werden — innerhalb weniger Stunden.

Mehr als reiner Nährstoffhandel

Mykorrhizen schützen den Baum zudem vor Schadstoffen wie Schwermetallen, indem sie diese zurückhalten — wodurch sich Schwermetalle allerdings in erhöhter Konzentration in den Fruchtkörpern des Pilzes anreichern können. Mykorrhizierte Bäume sind zudem widerstandsfähiger gegenüber Frost und krankheitserregenden Bodenorganismen. Die Mykorrhizierung ist damit eine echte Überlebensstrategie für Bäume im Wald — und ein Forschungsfeld, von dem auch die Forstwirtschaft profitiert.