Biologie, Intersein, Natur, Ökologie
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Mykorrhiza – das Internet der Pflanzen

Baumwurzel

Kurz vor dem Ziel abgebogen, um es zu erreichen

In den 90er Jahren habe ich an der Carl-von-Ossietzky-Universität in Oldenburg Biologie studiert. Meine Schwerpunkte waren Mikrobiologie, Genetik, Biochemie und Ökologie.

Es gab damals in meinen Augen nur wenige attraktive Stellen, um nach dem Studium als Biologe irgendwo Fuß zu fassen. Pharmareferent wollte ich definitiv nicht werden. Eine Alternative musste also her.

Ich habe mich etwa ab 1993 mit etwas auseinandergesetzt, was in der wissenschaftlichen Community gerade extrem Furore machte und heute weite Teile unseres Lebens bestimmt: das Internet, bzw. dem Usenet und den ersten Gehversuchen des World Wide Webs.

Für mich erschien die Aussicht auf eine technische Vernetzung der Menschheit, der damit einhergehenden Möglichkeit zur weltweiten Bereitstellung von Wissen und dem kostenlosen Teilen neuester Forschungsergebnisse als unglaublich positive Verheißung.

Bei aller Euphorie über die technischen Errungenschaften vergaß ich schnell, dass ich in meinem Biologie-Studium eigentlich die natürliche Basis von all dem kennenlernte, was wir Menschen unermüdlich als Beispiel unseres technologischen Fortschritts und unserer geistigen Überlegenheit über andere Wesen anführen.

Zwanzig Jahre mussten vergehen, bis ich die großartigen Leistungen der Organismen dieser Erde wiederentdeckte – auch mit Hilfe von frei verfügbaren Forschungsergebnissen aus dem Internet.

Die Mykorrhiza – das Internet der Pflanzen?

Als Mykorrhiza bezeichnet man eine Symbiose von Pilzen und Pflanzen, bei der ein Pilz mit dem feinen Wurzelsystem einer Pflanze in Kontakt ist.

Generell lassen sich drei Formen der Mykorrhiza unterscheiden:

  1. Endomykorrhiza
    Hier dringt ein Teil der Pilzzellen in die Zellen der Wurzelrinde der Pflanze ein. Letztere sind dabei überwiegend krautige Pflanzen, nur in seltenen Fällen Bäume. Das Netz der Plizhyphen, das bei der Ektomykorrhiza die Wurzel umgibt, fehlt hier.

  2. Arbuskuläre Mykorrhiza
    Arbuskuläre Mykorrhiza ist eine besondere Form der Endomykorrhiza. Typisch für diese Art von Mykorrhiza sind die Bildung von Arbuskeln – das sind verzweigte, zarte Hyphen in Bäumchenform innerhalb der Wurzelzellen.

  3. Ektomykorrhiza
    Diese Form der Mykorrhiza stellt die in mitteleuropäischen Wäldern am häufigsten vorkommende Wurzelsymbiose dar. Die Gesamtheit der sich verzweigenden Pilzzellen (Myzel) bildet einen dichten Mantel um die jungen Wurzelenden. Der Pilz wächst auch in die Wurzelrinde hinein und bildet auch im Raum zwischen den Wurzelzellen sein Netzwerk.

Eine Symbiose für effizientere Nutzung von Nährstoffen – Win-Win-Situation für Pilz und Pflanze

Ursprünglich war bereits bekannt, dass die Pilze dem Baum Nährsalze und Wasser liefern und dafür einen Teil der von der Pflanze photosynthetisch hergestellten Nährstoffe bekommen.

Dabei kann der Anteil, der so an den Pilz weitergegebenen Nährstoffe bis zu 25% betragen!

Die Mykorrhizapilze wiederum verfügen über ein im Vergleich zum Baum erheblich größeres Vermögen, Mineralstoffe und Wasser aus dem Boden zu lösen. Häufig wird somit die Wasser-, Stickstoff- und Phosphat-Versorgung der Bäume verbessert.

Weitere bereits bekannte Vorteile waren:

  • Die Mykorrhiza bietet einen gewissen Schutz vor Schädlingen wie Blattläusen oder schädlichen Pilzinfektionen.
  • Erhöhung der Trockenresistenz von Pflanzen.

Das Myzel-Netzwerk kann aber noch viel mehr: Kommunikation, Vernetzung und Kooperation

Vor etwa fünf Jahren haben Wissenschaftler aber noch weit Erstaunlicheres entdeckt. Die Bäume eines Waldes sind über Mykorrhizen netzwerkartig miteinander verbunden und kommunizieren durch den Austausch von Nähr- und Botenstoffen über dieses Netzwerk miteinander.

Die Pilze versorgen dabei über dieses Netz die beteiligten Pflanzen mit Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser. Die großen Bäume subventionieren mit den abgegeben Nährstoffen dabei das Wachstum der jüngeren, kleineren Bäume.

Die Ökologin Dr. Suzanne Simard, von der University of British Columbia, studierte eine Art von Pilzen, die unterirdische Kommunikationsnetzwerke zwischen den Bäumen in nordamerikanischen Wälder bildet.

Die großen, alten Bäume – von ihr »Mutterbäume« genannt – sind dabei die Knotenpunkte in diesem Netzwerk und spielen eine Schlüsselrolle bei der Unterstützung der anderen Bäume im Wald – vor allem bei ihren eigenen Nachkommen.

»Wenn Sie eine Mutter sind und Sie Kinder haben, erkennen Sie Ihre Kinder und behandeln sie auf eine spezielle Art und Weise. Wir sahen, dass die Bäume des Waldes das gleiche tun. Sie passen ihr Wettbewerbsverhalten an, um Platz für ihre eigenen Angehörigen zu machen und sie senden diese Signale durch ihre Mykorrhiza-Netzwerke« Dr. Suzanne Simard

Andere Beweise zeigen ohne jeden Zweifel, dass Bäume die Pilz-Netzwerke verwenden, um ihre Nachbarn über drohende Angriffe von Schädlingen zu warnen. Wenn ein Baum beispielsweise einen Befall mit Borkenkäfer aufweist, kann er chemische Signalstoffe in seine Wurzelsysteme leiten. Die Pilze nehmen die Signale auf und leiten sie im unterirdischen Netzwerk weiter. In weniger als sechs Stunden können so die vernetzten Bäume über die Schädlinge gewarnt werden und ihre Verteidigung vorbereiten.

Wie lange gibt es dieses Internet der Pflanzen bereits?

Die Symbiose von Landpflanzen mit Pilzen trat schon im Devon, also vor gut 400 Millionen Jahren auf. Das Klima während des Devons war weltweit eher warm und trocken. Die Temperaturunterschiede zwischen den Polargebieten und den Äquatorregionen waren geringer als heute. Der Meeresspiegel lag aufgrund der geringen Menge an Inlandeis recht hoch. Die Polargebiete waren nicht gänzlich von Eis bedeckt.

Die Landpflanzen breiteten sich im Devon weiter aus. Auch hier kam es zu einer Radiation. In den fossilierten Wurzeln von Asteroxylon (Bärlappgewächse) und auch in Rhynia (Gattung der Urfarne) wurden erste gesicherte Beweise einer Mykorrhiza gefunden. Nach der Auffassung vieler Botaniker und Ökologen wurde der Landgang der Pflanzen erst mit Hilfe der Pilze möglich.

Von den heutigen Landpflanzen sind etwa 90 % zur Mykorrhizabildung befähigt, wobei sich etwa 6.000 Pilzarten mit Pflanzen vergesellschaften können.

»Die meisten höheren Pflanzen haben keine Wurzeln, sie haben Mykorrhizen.« Begon, Harper und Townsend, Lehrbuch der Ökologie (1986)

»The networked beauty of forests« TED Talk von Dr. Suzanne Simard

Die fortschreitende Entwaldung des Planeten verursacht mehr Treibhausgase als alle Züge, Flugzeuge und Autos zusammen. Dr. Suzanne Simard untersucht, wie die komplexen, symbiotischen Netzwerke unserer Wälder unseren eigenen neuronalen und sozialen Netzwerken ähneln – und wie diese netzwerkartigen Verbindungen den Unterschied machen könnten.

Wechselseitige Abhängigkeit

Die Betonung biologischer Vielfalt, Ökosysteme eingeschlossen – insbesondere das Verständnis, dass belebte und unbelebte Wesen Teile eines Ganzen sind – steht in großem Einklang zur Betonung der Bedeutung wechselseitiger Abhängigkeit im Buddhismus.

»Ein Baum lässt Blätter entstehen und versieht sie mit Nährstoffen; aber die Blätter nähren auch den Baum. Blätter sind nicht einfach nur die Kinder des Baumes. Sie sind auch seine Mutter. Wegen seiner Blätter ist der Baum imstande zu wachsen. Jedes Blatt ist eine Fabrik, die Sonnenschein verarbeitet, damit der Baum Nahrung bekommt.« Thich Nhat Hanh

Der bekannte, buddhistische Mönch Thich Nhat Hanh weist darauf hin, dass sich die (Lebens-)Bedingungen auf komplexe Weise wechselseitig beeinflussen. Bestimmte Ursachen führen zu Wirkungen, die wiederum Ursachen anderer Wirkungen sind. Die Bedeutung dessen ist besser erfassbar, wenn man statt von einer linear-statischen von einer dynamischen, nicht-linearen Kausalität der uns umgebenden Phänomene ausgeht.

Dabei ist die Idee einer wechselseitigen Durchdringung von Ursachen und Wirkungen nicht neu.

Alles in Einem – Eines in Allem

Das Avatamsaka-Sutra ist eines der umfangreichsten buddhistischen Mahayana-Sutras.

»Die Buddhas erkennen mit ihrer Weisheit, dass der ganze Kosmos der Seienden ohne Ausnahme so wie das große »Netz im Indra-Palaste« ist, so dass alle Seienden wie die Edelsteine an jedem Knoten des »Indra-Netzes« untereinander unendlich und unerschöpflich ihre Bilder und die Bilder der Bilder in sich spiegeln.« Buch 28, Das Buch von der Wunderbarkeit des Buddha

Dieses Prinzip drückt die Sichtweise des buddhistischen Holismus’ aus: jeder Gegenstand und jedes Lebewesen existiert nicht isoliert für sich, sondern ist mit allen anderen verbunden und ist selbst in jedem anderen Teil enthalten. Alles ist gegenseitig durchdrungen.

Wesentlich ist dabei die Vorstellung, dass natürliche Systeme und ihre Eigenschaften stets als Ganzes und nicht als bloße Zusammensetzung ihrer Teile zu betrachten sind.

Die Kurzform dieses Prinzips lautet: Alles in Einem – Eines in Allem.

Thich Nhat Hanh prägte für diese gegenseitige Durchdringung den Begriff »Intersein«.

In eigener Sache

Ich schreibe aktuell an einem Buch, Arbeitstitel »Indras Netz – Beweise des Interseins«, welches meine Interessen an verschiedene Themen vereinen wird:

  • Biologie im Allgemeinen
  • Mikrobiologie im Speziellen
  • Ökologie
  • Kosmologie
  • Säkularer Buddhismus

In diesem Buch werde ich versuchen, das buddhistische Konzept des Interseins anhand von Beispielen aus der Biologie oder der Kosmologie verständlich zu machen.

Ich werde euch innerhalb der Zeit, in der ich das Manuskript schreibe, immer mal wieder einen Einblick in den einen oder anderen Aspekt des entstehenden Buches geben.

Quellen

Wikipedia – Mykorrhiza
Wikipedia – Gaia-Hypothese
Wikipedia – Avatamsaka-Sutra
ABCScience – Do trees communicate with each other?
YouTube – TED-Ed
Buddhismus und Ökologie
Wikipedia – Devon

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