110 Billiarden Kilometer: Forscher vermessen gewaltiges Pilznetzwerk im Boden
Experten beziffern Pilzfäden im Boden auf 110 Billiarden Kilometer. Sie versorgen Pflanzen und bewegen Kohlenstoff.
Forscher kombinierten Bodendaten, Roboteraufnahmen und Computermodelle, um ein verborgenes Netzwerk unter der Erdoberfläche erstmals global zu vermessen. © Tomás Munita
Ein Teelöffel Erde wirkt unscheinbar. Doch darin können bis zu zehn Meter feinster Pilzfäden stecken. Forscher haben nun ein riesiges Pilznetzwerk im Boden vermessen. Es versorgt Pflanzen, bewegt Nährstoffe und nimmt Kohlenstoff aus den Wurzeln auf. In einer neuen Studie im Fachjournal Science beziffert ein internationales Team nun erstmals die weltweite Größe dieser verborgenen Infrastruktur. Das Ergebnis fällt enorm aus: In den oberen Bodenschichten der Erde verlaufen nach Schätzungen der Wissenschaftler rund 110 Billiarden Kilometer lebende Pilzfäden.
Die Arbeit stammt von einem Forschungsteam um Justin Stewart von der Society for the Protection of Underground Networks, kurz SPUN. Untersucht wurden arbuskuläre Mykorrhizapilze. Diese Pilze leben in enger Verbindung mit den Wurzeln vieler Pflanzen. Rund 70 Prozent aller Pflanzenarten gehen eine solche Partnerschaft ein. Die Pflanze liefert Kohlenstoff aus der Photosynthese, der Pilz hilft ihr dafür bei Wasser und Nährstoffen.
Pilznetzwerk im Boden reicht unfassbar weit
Für ihre Berechnung bündelte das Team Daten aus 322 wissenschaftlichen Arbeiten. Darin steckten mehr als 16.000 Bodenkerne aus neun großen Lebensräumen, darunter Wälder, Grasländer, Wüsten und Tundra. Zusätzlich nutzten die Forscher Laborbilder von mehr als 300.000 lebenden Pilzfäden. So entstand ein Modell, das die Dichte der Pilznetze weltweit abschätzt.
Die Zahl bleibt trotz moderner Technik eine Schätzung. Die Studie nennt für die Länge eine Unsicherheit von plus oder minus 13 Billiarden Kilometern. Auch die Biomasse der Pilzfäden wurde berechnet. Sie liegt demnach bei rund 300 Megatonnen, also etwa 300 Millionen Tonnen. Das entspricht ungefähr dem Vier- bis Sechsfachen der Biomasse aller lebenden Menschen.
Pilze handeln mit Pflanzen und bewegen Kohlenstoff
„Man kann die Bedeutung und Größe dieser Pilze kaum überschätzen“, sagt Stewart. Er bringt die Dimension auf ein anschauliches Bild: „In nur einem Teelöffel Boden könnten bis zu zehn Meter Mykorrhiza-Netzwerk stecken.“ Diese Fäden heißen Hyphen. Sie bilden winzige Röhren im Boden und reichen oft weit über die eigentlichen Wurzeln hinaus.
Für Pflanzen ist dieses Netzwerk nützlich, weil es ihnen größere Reichweite verschafft. In gesunden Böden kann es den Suchraum der Wurzeln bis um das Hundertfache erweitern. Die Pilzfäden helfen den Pflanzen vor allem beim Zugang zu Nährstoffen wie Phosphor. In gut funktionierenden Systemen können sie mehr als 80 Prozent des Phosphorbedarfs einer Pflanze liefern. Dafür erhalten die Pilze Kohlenstoff, den die Pflanze mit Sonnenlicht produziert.
Pilznetzwerk im Boden hat Bedeutung fürs Klima
Auch für den Kohlenstoffkreislauf liefern die Daten neue Größenordnungen. Laut Studie bewegen arbuskuläre Mykorrhizapilze rund eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff pro Jahr in die Böden der Erde. Die Forscher ordnen diese Menge als rund vier Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalent ein. Das entspricht etwa elf Prozent der menschengemachten Kohlendioxid-Emissionen.
Kohlenstoff, den Pilze in den Boden transportieren, bleibt nicht automatisch dauerhaft dort. Ein Teil kann im Boden bleiben, ein anderer Teil kann wieder in den Kreislauf gelangen. Dennoch zeigen die Daten, wie stark Pflanzen, Pilze und Böden miteinander verbunden sind. Klima, Landwirtschaft und Bodengesundheit hängen damit enger zusammen, als es beim Blick auf eine Ackerfläche sichtbar wird.
Ackerflächen haben deutlich dünnere Netze
Auffällig ist der Unterschied zwischen natürlichen Ökosystemen und großen Ackerflächen. Die Modelle sagen für große landwirtschaftliche Flächen im Schnitt rund 50 Prozent geringere Netzwerkdichten voraus. Die Autoren ziehen daraus keinen einfachen Schluss über einzelne Anbaumethoden. Weitere Forschung soll diesen Fragen nachgehen. Doch die Richtung der Daten ist relevant, weil dünnere Pilznetze die Fähigkeit eines Bodens beeinflussen könnten, Nährstoffe zu verteilen, Kohlenstoff zu halten und Stress auszuhalten.
Besonders stark schneiden wilde Grasländer ab. Nach den Berechnungen enthalten sie rund 40 Prozent der weltweiten Infrastruktur arbuskulärer Mykorrhizapilze. Hohe Dichten erwarten die Modelle unter anderem in überfluteten Grasländern des Südsudan, in den Everglades in Florida und auf dem tibetischen Plateau. Solche Lebensräume geraten vielerorts unter Druck, weil Menschen Grasland in Ackerflächen verwandeln.
Für gesunde Böden zählen deshalb mehrere Punkte:
- vielfältige Pflanzenbestände statt eintöniger Flächen
- weniger Störung des Bodens, wo es landwirtschaftlich möglich ist
- Schutz von Grasländern, Mooren und anderen kohlenstoffreichen Lebensräumen
Neue Technik macht winzige Fäden messbar
„Mit neuen Technologien in hochauflösender Bildgebung, maschinellem Lernen und Robotik beginnen wir zu zeigen, was lange unter unseren Füßen verborgen war“, sagt Co-Hauptautor Corentin Bisot vom Forschungsinstitut AMOLF. Die Kombination aus Felddaten, Laboraufnahmen und Computermodellen erlaubt nun einen Blick auf ein System, das sich kaum direkt beobachten lässt.
SPUN-Direktorin Toby Kiers fordert deshalb mehr Beachtung für diese Lebenswelt. „Pilze wurden in Klima- und Naturschutzfragen zu lange ignoriert. Jetzt ist es an der Zeit, diese Entwicklung zu ändern“, sagt sie. Auch Biologe Merlin Sheldrake ordnet die Bedeutung der Organismen historisch ein: „Mykorrhizapilze haben das Leben auf der Erde über Hunderte Millionen Jahre geprägt.“
Kurz zusammengefasst:
- Arbuskuläre Mykorrhizapilze bilden ein riesiges Pilznetzwerk im Boden und versorgen viele Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen.
- Eine neue Studie schätzt die weltweite Länge dieser Pilzfäden auf rund 110 Billiarden Kilometer und ihre Masse auf etwa 300 Millionen Tonnen.
- Die Netzwerke bewegen große Mengen Kohlenstoff in Böden; auf großen Ackerflächen fallen sie laut Modell aber deutlich dünner aus als in natürlichen Ökosystemen.
Übrigens: Pilze im Boden können Pflanzen nicht nur versorgen, sondern künftig auch helfen, mit weniger Dünger auszukommen. Forscher haben einen Enzym-Schalter gefunden, der die Zusammenarbeit mit Bodenpilzen länger aktiv hält und die Phosphat-Aufnahme verbessert. Mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © Tomás Munita
