Pilze speichern ein Drittel des Kohlenstoffs aus den Emissionen fossiler Brennstoffe und könnten für die Erreichung des Netto-Nullpunkts von entscheidender Bedeutung sein, wie eine neue Studie zeigt

Mykorrhizapilze unterstützen seit mindestens 450 Millionen Jahren das Leben an Land, indem sie dabei helfen, Pflanzen mit Bodennährstoffen zu versorgen, die für das Wachstum unerlässlich sind. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler herausgefunden, dass diese Pilze nicht nur symbiotische Beziehungen mit fast allen Landpflanzen eingehen, sondern auch wichtige Kanäle für den Transport von Kohlenstoff in Bodenökosysteme sind.

In einer Metaanalyse, die am 5. Juni in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Aktuelle Biologie, Wissenschaftler schätzen, dass bis zu 13,12 Gigatonnen Kohlendioxidäquivalente (CO2e), die von Landpflanzen gebunden werden, jährlich an Mykorrhizapilze abgegeben werden – das entspricht etwa 36 % der jährlichen weltweiten Emissionen fossiler Brennstoffe.

Da 70 bis 90 % der Landpflanzen symbiotische Beziehungen mit Mykorrhizapilzen eingehen, vermuten Forscher seit langem, dass über ihre Netzwerke eine große Menge Kohlenstoff in den Boden gelangen muss.

„Wir hatten immer den Verdacht, dass wir möglicherweise einen großen Kohlenstoffspeicher übersehen haben“, sagt Autorin Heidi Hawkins, Forschungsleiterin bei Conservation South Africa und wissenschaftliche Mitarbeiterin zu Pflanzen-Boden-Mikroben-Wechselwirkungen an der Universität von Kapstadt. „Verständlicherweise wurde viel Wert auf den Schutz und die Wiederherstellung von Wäldern als natürliche Möglichkeit zur Eindämmung des Klimawandels gelegt. Dem Schicksal der riesigen Mengen an Kohlendioxid, die während der Photosynthese durch diese Pflanzen aus der Atmosphäre transportiert werden, wurde jedoch wenig Aufmerksamkeit geschenkt.“ unter der Erde an Mykorrhiza-Pilze geschickt.

Mykorrhizapilze übertragen mineralische Nährstoffe auf ihre Partnerpflanzen und beziehen Kohlenstoff von ihnen. Dieser bidirektionale Austausch wird durch Assoziationen zwischen Pilzmyzel, den fadenförmigen filamentösen Netzwerken, die den Großteil der Pilzbiomasse ausmachen, und Pflanzenwurzeln ermöglicht. Sobald Kohlenstoff unter der Erde transportiert wird, wird er von Mykorrhizapilzen genutzt, um ein ausgedehnteres Myzel zu bilden, das ihnen hilft, den Boden zu erkunden. Es wird auch durch die von den Pilzen ausgeschiedenen klebrigen Verbindungen im Boden gebunden und kann in Form von Pilznekromasse unter der Erde verbleiben, die als strukturelles Gerüst für den Boden fungiert.

Die Wissenschaftler wissen, dass Kohlenstoff durch Pilze fließt, aber wie lange er dort bleibt, bleibt unklar. „Eine große Lücke in unserem Wissen ist die Beständigkeit von Kohlenstoff in Mykorrhiza-Strukturen. Wir wissen, dass es sich um einen Fluss handelt, bei dem ein Teil in Mykorrhiza-Strukturen zurückgehalten wird, während der Pilz lebt, und sogar nach seinem Absterben“, sagt Hawkins. „Einige werden in kleine Kohlenstoffmoleküle zerlegt und von dort aus entweder an Partikel im Boden gebunden oder sogar von Pflanzen wiederverwendet. Und sicherlich geht ein Teil des Kohlenstoffs bei der Atmung durch andere Mikroben oder den Pilz selbst als Kohlendioxidgas verloren.“

Das Papier ist Teil einer globalen Initiative zum Verständnis der Rolle, die Pilze in den Ökosystemen der Erde spielen. „Wir wissen, dass Mykorrhizapilze lebenswichtige Ökosystemingenieure sind, aber sie sind unsichtbar“, sagt der leitende Autor Toby Kiers, Professor für Evolutionsbiologie an der Vrije-Universität Amsterdam und Mitbegründer der Society for the Protection of Underground Networks (SPUN). „Mykorrhiza-Pilze liegen an der Basis der Nahrungsnetze, die einen Großteil des Lebens auf der Erde unterstützen, aber wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie sie tatsächlich funktionieren. Es gibt noch so viel zu lernen.“

Aber es gibt einen Wettlauf mit der Zeit, diese Pilze zu verstehen und zu schützen. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen warnt davor, dass bis 2050 90 % der Böden degradiert sein könnten und Pilze in den meisten Naturschutz- und Umweltpolitiken außen vor bleiben. Ohne die Fruchtbarkeit und Struktur, die der Boden bietet, wird die Produktivität sowohl natürlicher Pflanzen als auch von Nutzpflanzen rapide abnehmen.

„Mykorrhizapilze stellen einen blinden Fleck bei der Modellierung, Erhaltung und Wiederherstellung von Kohlenstoff dar“, sagt Co-Autorin Katie Field, Professorin für Pflanzen-Boden-Prozesse an der University of Sheffield. „Bodenökosysteme werden in besorgniserregendem Tempo durch Landwirtschaft, Entwicklung und andere Industrien zerstört, aber die umfassenderen Auswirkungen der Störung von Bodengemeinschaften sind kaum bekannt. Wenn wir die alten Lebenserhaltungssysteme im Boden stören, sabotieren wir unsere Bemühungen, sie einzuschränken.“ Die globale Erwärmung wird die Gesundheit und Widerstandsfähigkeit der Ökosysteme gefährden, von denen wir abhängig sind.“

„Viele menschliche Aktivitäten zerstören unterirdische Ökosysteme. Neben der Begrenzung der Zerstörung müssen wir die Forschungsrate radikal steigern“, sagt Co-Autor Merlin Sheldrake. „Organisationen wie GESPONNEN, die PilzstiftungUnd GlobalFungi leiten eine gewaltige weltweite Probenahmeaktion, um Open-Source-Karten der Pilznetzwerke der Erde zu erstellen. Diese Karten werden dazu beitragen, die Eigenschaften unterirdischer Ökosysteme, wie zum Beispiel Kohlenstoffspeicher-Hotspots, zu kartieren und neue Pilzarten zu dokumentieren, die Trockenheit und hohen Temperaturen standhalten können.“

Die Forscher betonen, dass ihre Zahlen zwar auf den besten verfügbaren Erkenntnissen basieren, jedoch unvollständig sind und mit Vorsicht interpretiert werden sollten. „Obwohl es sich bei unseren Zahlen nur um Schätzungen handelt, handelt es sich um die besten, die wir mit den verfügbaren Daten ermitteln können. Die Einschränkungen unserer Studie machen deutlich, dass dringend weitere empirische Untersuchungen der Kohlenstoff- und Nährstoffflüsse zwischen Pflanzen und Mykorrhizapilzen erforderlich sind“, sagt Sheldrake .