Hörst du, wie die Bäume flüstern? Insbesondere der Wald beflügelt die Fantasie von Märchenerzählern. Die Realität ist von ihren Geschichten allerdings weit entfernt. Oder doch nicht? Zumindest finden Wissenschaftler immer mehr Beweise dafür, dass Bäume – und Pflanzen im Allgemeinen – in einem ständigen Austausch miteinander stehen. Manche Pflanzen warnen sich etwa gegenseitig mit Duftstoffen vor Schädlingen, andere senden Botenstoffe über die Wurzeln aus, und fast alle tauschen Nährstoffe über ein riesiges, unterirdisches Pilzgeflecht. Speziell im Wald hat sich für dieses Netzwerk, das aus hauchdünnen Pilzfäden besteht, bereits der Name »Wood Wide Web« etabliert. Die Ausmaße sind beindruckend: Ein einziger Pilz kann sich über eine Fläche von mehreren hundert Quadratmetern ausbreiten und zahlreiche Bäume und andere Pflanzen miteinander verknüpfen. In einem Hektar Waldboden befinden sich bis zu sechs Tonnen Pilzfäden, die es zusammen auf eine unglaubliche Länge von mehr als 100 Milliarden Metern bringen können. Unter einem Quadratzentimeter liegen also Fäden, die aufsummiert mehr als 1000 Meter lang sind. Von diesem gigantischen Pilzgeflecht bekommt ein Spaziergänger im Wald in der Regel jedoch nur die oberirdischen Fruchtkörper zu Gesicht – jene vertrauten Teile, die mitunter auch zum Verzehr geeignet sind.

Die feinen Fäden der Pilze, die Hyphen, weben sich in die Spitzen der Pflanzenwurzeln ein und schließen sich zu einer so genannten Mykorrhiza zusammen. Das Wort ist ebenfalls ein Zusammenschluss, nämlich aus den beiden griechischen Wörtern für Pilz (mykes) und Wurzel (rhíza). Bei Mykorrhiza handelt es sich in der Regel um einen so genannten Mutualismus – eine spezielle Form zwischenartlicher Kooperation, von der beide Partner profitieren, bei der sie aber doch weitgehend getrennt voneinander leben. Im Fall der Mykorrhiza tauschen die beiden Nährstoffe aus: Die Pilze erhalten leicht verwertbaren Zucker, den die Pflanzen mittels Fotosynthese produzieren. Darauf sind die Pilze angewiesen, weil sie nicht die nötigen Enzyme mitbringen, um komplexe Kohlenhydratspeichermoleküle abzubauen. Die Pflanzen bekommen im Gegenzug Phosphor und Stickstoff geliefert, die die Pilze effektiv aus dem Boden holen können. Zudem schützt der Pilz die empfindliche Wurzelspitze etwa vor Schädlingen: So wird der Zusammenschluss zur Win-win-Situation. Mykorrhiza ist seit vielen Jahrzehnten bekannt – und weit verbreitet: Forscher schätzen, dass bis zu 90 Prozent aller Landpflanzen in Symbiose mit solchen Pilzen leben, zumindest aber die Voraussetzungen dafür erfüllen. Das Eingehen dieser Partnerschaft hängt dann letztlich auch von der Situation ab: Pflanzen in ungünstigen Umweltbedingungen streben eher nach Kooperation als solche, die gut versorgt sind.

Für schlechte Zeiten vorsorgen

Genaueres über den Zusammenhang von Kooperation und Umweltbedingungen hat die Botanikerin Rodica Pena von der Georg-August-Universität Göttingen erforscht: Gemeinsam mit ihren Kollegen konnte sie zeigen, dass Pflanzenwurzeln unter normalen Umständen Stickstoff auch ohne Mykorrhizapilze genauso gut aufnehmen wie in Symbiose. Herrscht jedoch Wassermangel, so helfen die Pilze den Wurzeln, den Stickstoff besonders effizient weiterzuleiten. Und bekommt die Pflanze kaum Licht ab, unterstützen die Pilze sie dabei, die Zuckerversorgung aufrechtzuerhalten. Demnach sichert sich die Pflanze gewissermaßen in guten Zeiten ab, indem sie die Pilze aushält, ohne dafür etwas zu verlangen. In schlechten Zeiten zahlt sich das dann aus.

Die Wissenschaftler konnten zudem demonstrieren, dass in diesem System nicht nur eine einzige Pilzart eine Rolle spielt: »Früher hat man oft alle Pilze in einen Topf geworfen. Wir konnten zeigen, dass unterschiedliche Pilzarten unterschiedliche Beiträge leisten«, erzählt Pena. Dazu kultivierten die Forscher ihre Versuchspflanzen jeweils mit anderen Pilzarten und entdeckten signifikante Unterschiede in der Funktion und Effizienz. Deshalb könne laut Pena nur eine hohe Pilzdiversität die Nährstoffversorgung auch unter schwankenden Umweltbedingungen sichern. Die Forscherin gibt jedoch zu bedenken, dass man schlichtweg noch nicht genug über die Symbiose wisse. Zum Beispiel spielt in dieser Partnerschaft noch ein dritter Akteur mit: Bakterien. »Offenbar sind bestimmte Bakterienkulturen assoziiert mit bestimmten Pilzarten«, so Pena. Die unterschiedlichen Funktionen der Pilze könnten also direkt mit Bakterien zusammenhängen – zumindest, da ist sich Pena ziemlich sicher, übernehmen sie eine wichtige Rolle.