Raffinierte Taktik: Wie Bäume nach Nährstoffen im Boden fahnden, ist von Art zu Art erstaunlicherweise ganz unterschiedlich. Forscher haben herausgefunden, dass die Landpflanzen bei der Nahrungssuche über ein breites Spektrum an Strategien verfügen. Abhängig von der Wurzeldicke und den Eigenschaften ihres symbiotischen Partners setzen manche Arten auf Flexibilität – andere wiederum bauen auf langfristige Investitionen.
Funktionstüchtige Wurzeln sind für Bäume überlebenswichtig. Mit ihnen nehmen sie nicht nur Wasser aus dem Boden auf, sondern auch wertvolle Nährstoffe. Unterstützung erhalten sie dabei von ihren treuesten Begleitern: Pilzen, die mit den Pflanzen in Symbiose leben. Sie umhüllen die Wurzeln ihres Partners mit einem dichten Netz aus fadenförmigem Mycel und erschließen ihm darüber in Wasser gelöste Nährelemente.
Wie die Bäume mit der Hilfe ihrer Verbündeten jedoch für eine möglichst große Ausbeute sorgen, unterscheidet sich offensichtlich von Art zu Art. Wissenschaftler um Weile Chen von der Pennsylvania State University haben nun herausgefunden, dass die Pflanzen über erstaunlich viele Strategien verfügen, um im Untergrund Nährstoffe zu finden.
Forschung im künstlichen Wald
Um die Taktiken unterschiedlicher Baumarten in Sachen Nahrungsaufnahme charakterisieren zu können, legten die Forscher bereits vor zwanzig Jahren auf dem Universitätsgelände einen Garten an. Dort pflanzten sie insgesamt 16 Arten, aufgeteilt in streng voneinander getrennte Blöcke mit genügend großem Abstand.
„Im Wald wachsen viele Baumarten durcheinander und ihre Wurzeln sind alle miteinander verflochten. Da ist es schwierig zu erkennen, was bei einem einzelnen Baum wirklich vor sich geht“, erklärt das Team. „In unserem Garten können wir jetzt die Wurzeln einer Art isoliert untersuchen und überwinden damit ein großes Forschungshindernis.“
Wurzeldicke und Partnerpilz bestimmen das Vorgehen
Ihre Analysen der unterirdischen Geflechte zeigten: Mit welcher Methode ein Baum nach Nährstoffen im Boden sucht, hängt zum einen davon ab, ob seine Wurzeln eher dünn oder dick sind. Auf der anderen Seite spielen auch die mit dem Baum zusammenarbeitenden Pilze eine wichtige Rolle für das Vorgehen.
So setzen Bäume mit dickeren Wurzeln oft auf ein permanentes, langlebiges Netz aus Wurzeln – zum Beispiel Kiefer und Tulpenbaum. Die schiere Anzahl der Wurzeln sorgt bei ihnen dafür, dass die Wahrscheinlichkeit, einen Nährstoff-„Hot Spot“ im Boden zu erreichen, hoch ist.
Bäume mit dünnen Wurzeln setzen dagegen auf eine flexiblere Strategie: Arten wie der Ahorn lassen ihre Wurzeln immer wieder neu und in verschiedene Richtungen wachsen – und fahnden dabei kontinuierlich nach den nährstoffreichsten Stellen im Boden. Ein anderer Typ der dünnwurzeligen Bäume, zu denen unter anderem die Eiche gehört, setzt seinen symbiotischen Partner auf die Suche an: Er verlässt sich auf die Fähigkeit der sogenannten Ektomykorrhiza, weitreichende Fädennetze zu spannen und auf diese Weise selbst von weit her Nährstoffe zur Wurzel zu bringen.
Flexibel oder langfristig – was lohnt sich?
Die Forscher vergleichen das Verhalten der Bäume mit den verschiedenen Investitionsstrategien von Spekulanten: „Wer auf teure, langlebige Wurzeln setzt, für den wird das Bauen neuer Strukturen sehr kostspielig“, sagt das Team. Eine Investition, die sich nicht rentiere, bedeute in diesem Fall einen großen Verlust.
Wer auf günstige, dünne Wurzeln setze, könne hingegen auch einmal eine Fehlentscheidung verkraften: „Es ist damit einfacher, etwas Neues zu bauen und das investierte Geld schnell wieder reinzubekommen.“
„Erst der Anfang“
In Zukunft wird das Team weiter untersuchen, wie genau Wurzeln und Pilze bei der Nährstoffbeschaffung zusammenarbeiten. Denn die komplexe Beziehung der beiden Partner sei noch lange nicht vollständig entschlüsselt. „Wir fangen gerade erst an, die Vorhänge aufzuziehen und zu verstehen, was dahinter vor sich geht“, schließen die Wissenschaftler. So wollen sie unter anderem erforschen, ob sich ihre im künstlichen Garten gewonnen Erkenntnisse in anderen Wäldern bestätigen lassen. (PNAS, 2016; doi: 10.1073/pnas.1601006113)
(Penn State University, 19.07.2016 – DAL)
