Pilzliche Highways für Wasser: Wie Mykorrhiza Bäume durch die Dürre trägt
Einleitung
In Hitze- und Trockenjahren entscheidet sich an den Wurzeln vieler Waldbäume, ob ein Forst den Sommer übersteht. In den vergangenen Jahrzehnten haben Forschende unter anderem in europäischen Mischwäldern, borealen Nadelwäldern Nordamerikas und trockenheitsgeprägten Mittelmeerwäldern beobachtet, dass die unsichtbaren Partner der Bäume, die sogenannten Mykorrhizapilze, eine zentrale Rolle für die Wasserversorgung spielen. Diese Bodenpilze umspannen mit feinen Hyphennetzen die Feinwurzeln und erschließen dabei Bodenbereiche, die ein einzelner Wurzelstrang niemals erreichen könnte. Wenn die Klimaprojektionen für Mitteleuropa längere Trockenphasen und intensivere Hitzewellen vorhersagen, rücken diese Lebensgemeinschaften stärker in den Fokus der angewandten Forstwissenschaft.
Ein internationales Autorenteam um Paola Musella, Stéphane Declerck und Quentin Ponette hat nun in der Zeitschrift „Mycorrhiza“ einen umfassenden Übersichtsartikel veröffentlicht, der den aktuellen Wissensstand zur Mykorrhiza-vermittelten Dürretoleranz zusammenführt. Die Studie trennt sauber zwischen den beiden wichtigsten Wurzelpilztypen, den arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM) und den ektomykorrhizalen Pilzen (EcM), und zeichnet ein detailliertes Bild der Mechanismen, mit denen Pilze und Baum feinjustiert gemeinsam auf Wassermangel reagieren.
Methodik
Die Forschenden wählten einen narrativen Syntheseansatz: Sie verglichen über 130 experimentelle Studien und Felderhebungen, die AM- und EcM-Wirtspflanzen unter kontrollierten und natürlichen Trockenstressbedingungen untersuchten. Eingeschlossen wurden sowohl Arbeiten zu landwirtschaftlichen Modellpflanzen als auch zu forstlich relevanten Baumarten wie Fichte, Kiefer, Buche und Eiche. Ziel war es, die mechanistischen Wirkpfade zwischen Pilz und Pflanze zu kartieren und ihre Relevanz für unterschiedliche Symbiosetypen herauszuarbeiten. Drei zentrale Fragen standen im Mittelpunkt: Welche hydraulischen Beiträge leisten AM- und EcM-Pilze direkt, welche physiologischen Veränderungen lösen sie indirekt aus, und wie unterscheiden sich ihre Effekte unter realen Waldbedingungen?
Zur Einordnung der Befunde nutzten die Autorinnen und Autoren standardisierte Indikatoren wie Wurzellängendichte, Hyphenlänge pro Bodenvolumen, hydraulische Leitfähigkeit auf Pflanzenseite, relative Wassergehalte und Isotopensignaturen. So ließen sich quantitative Aussagen zu Wasserflüssen aus Pilznetzen in die Wurzel ableiten. Wo Datenlücken klafften, etwa zu Langzeiteffekten älterer Bestände oder zur Interaktion mit Stickstoffeinträgen, wurden die Befunde aus Kurzzeitstudien explizit als ergänzungsbedürftig markiert.
Ergebnisse
Die Studie zeigt, dass Mykorrhizapilze auf zwei sich ergänzenden Ebenen zur Dürretoleranz beitragen. Direkt erweitern sie den Wurzelraum erheblich. Die Hyphen der EcM-Pilze können mehrere Meter pro Gramm Boden bilden und damit ein Vielfaches der Wurzellängendichte abdecken. Sie erschließen feinste Bodenporen, die für Wurzeln unzugänglich sind, und transportieren Wasser über eigene Membranproteine nachweisbar in die Wurzel hinein. AM-Pilze tragen demgegenüber weniger zur Reichweite bei, dafür beeinflussen sie stärker die Aggregatstabilität und damit die Wasserspeicherung im Wurzelhorizont.
Auf der indirekten physiologischen Ebene greifen die Pilze tief in das Hormonsystem der Pflanze ein. Sie regulieren die Expression von Aquaporinen, also der Proteine, die den Wassertransport durch Zellmembranen erleichtern, sie unterstützen die osmotische Anpassung und stärken die antioxidative Kapazität. EcM-Symbiosen scheinen dabei mehr auf Langzeitstabilität und Strukturerhalt der Wurzelrinde ausgerichtet zu sein, AM-Symbiosen dagegen stärker auf eine flexible Anpassung der Wurzelarchitektur an wechselnde Feuchte. Beide Typen verändern außerdem die Architektur des Feinwurzelsystems, etwa durch eine verstärkte Verzweigung der Wurzeln erster bis dritter Ordnung, was die Aufnahmefläche weiter erhöht.
Interessant ist die Beobachtung, dass die positiven Effekte kontextabhängig sind. Auf Standorten mit ausgeprägter Sommertrockenheit und großer Bodenmächtigkeit profitieren vor allem Baumarten mit EcM-Pilzpartnern, weil diese Hyphennetze in tiefere Bodenschichten vordringen können. Auf flachgründigen, häufiger wiederbefeuchteten Standorten können AM-Assoziationen ihre Stärke ausspielen, da sie kurzfristig auf wechselnde Wasserverfügbarkeit reagieren. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass beide Symbiosetypen keine Konkurrenten sind, sondern sich in der Baumwurzel als Mischpopulation ergänzen können, wobei ihre relative Bedeutung standörtlich stark schwankt.
Praxisrelevanz
Für die Forstwirtschaft in Mitteleuropa liefert die Synthese mehrere konkrete Anknüpfungspunkte. Erstens untermauert sie die seit Jahren formulierte Empfehlung, bei der Verjüngung und bei Bodenschutzmaßnahmen die obersten Humuslagen und den Mykorrhiza-Inokulum zu erhalten. Ein Verzicht auf flächige Bodenbearbeitung, der Erhalt von Totholz und die Vermeidung großflächiger Kahlflächen kommen den bestehenden Pilzgemeinschaften zugute.
Zweitens zeigt sie, dass die Wahl der Baumart stärker an die vorhandene Mykorrhiza-Gemeinschaft angepasst werden sollte. Wo Leitbaumarten wie Fichte und Kiefer unter extremer Sommertrockenheit leiden, kann eine gezielte Förderung der Buche und anderer Laubbäume mit ihrer vielfältigeren Pilzpartnerschaft einen resilienteren Mischbestand aufbauen. Entscheidend ist dabei, dass die etablierten Pilzgemeinschaften überhaupt noch vorhanden sind, was nach massiven Störungen nicht selbstverständlich ist.
Drittens ermutigt die Arbeit zu mehr Geduld bei der Bewertung von Pflanzungen. Junge Bäume benötigen mehrere Jahre, bis sich effektive Mykorrhiza-Beziehungen etabliert haben. Wer in dieser Phase auf flächige Düngung oder Bewässerung setzt, kann die natürliche Pilzbesiedlung sogar behindern, weil die Pflanze weniger eigene Botenstoffe aussendet. Empfohlen werden stattdessen schonende Eingriffe, der Schutz bestehender Altbäume als Mykorrhiza-Quellen und gegebenenfalls eine gezielte Pflanzung von Pioniergehölzen, die den Bodenpilzen als Brücke dienen.
Vertiefung
Die Synthese geht bewusst über den engeren Forstkontext hinaus und stellt landwirtschaftliche Erkenntnisse daneben. AM-Symbiosen dominieren bei den meisten Kulturpflanzen, EcM-Symbiosen fast nur bei Bäumen. Gerade in Agroforstsystemen, also einer gezielten Kombination von Gehölzen und landwirtschaftlichen Kulturen auf derselben Fläche, könnten die unterschiedlichen Stärken beider Pilztypen genutzt werden. Die Forschenden diskutieren experimentelle Befunde, in denen tiefwurzelnde Baumstreifen die Wasserverfügbarkeit für benachbarte Felder tatsächlich stabilisierten.
Auch auf methodischer Ebene liefert die Übersicht Hinweise. Die Autorinnen und Autoren mahnen, bei der Interpretation von Isotopendaten zwischen pilzvermittelter Wasseraufnahme und rein physikalischer Verlagerung im Boden zu unterscheiden. Dies ist mit gängigen Markierungstechniken oft nur eingeschränkt möglich, weshalb neue Verfahren wie die bildgebende Neutronenradiographie oder die Positronen-Emissions-Tomographie in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen haben. Für künftige Studien schlagen sie deshalb standardisierte Versuchsdesigns vor, die mehrere Methoden kombinieren, um die pilzliche Beteiligung am Wasserhaushalt sauber quantifizieren zu können.
Ein weiteres interessantes Detail betrifft die Auswirkungen von Stickstoffeinträgen aus der Luft, wie sie in Mitteleuropa seit Jahrzehnten dokumentiert sind. Die Forschenden zeigen, dass eine zu hohe Stickstoffversorgung das feine Gleichgewicht zwischen Baum und Pilz kippen kann, weil die Pflanzen weniger Kohlenhydrate an die Pilze abgeben, wenn sie selbst gut versorgt sind. Die Folge können geschwächte Pilzgemeinschaften und eine messbar verringerte Dürretoleranz sein. Forstliche Maßnahmen zur Verminderung von Stickstofffrachten, etwa durch gezielte Filter an großen Emittenten, hätten damit indirekt positive Wirkungen auf die Mykorrhiza und damit auf die Waldstabilität.
Limitations
Die Autorinnen und Autoren weisen auf einige methodische Grenzen hin. Viele Erkenntnisse stammen aus Kurzzeitexperimenten an Jungpflanzen im Gewächshaus, deren Übertragbarkeit auf alte Bestände mit ihren komplexen Pilznetzen noch nicht abschließend geklärt ist. Die direkte Messung pilzlicher Wasserflüsse ist technisch anspruchsvoll und gelingt bislang nur in kleinen Bodenvolumina. Feldstudien in realen Wäldern, die sowohl AM- als auch EcM-Komponenten gemeinsam untersuchen, sind selten. Auch die genetische Vielfalt der Pilzgemeinschaften, die für die Stabilität unter sich verändernden Klimabedingungen entscheidend sein dürfte, ist noch nicht in ausreichender Tiefe erfasst.
Für die deutsche Forstpraxis bedeutet dies, dass die Empfehlungen aus dem Review als robuste Orientierung, nicht aber als exakte Vorhersage zu verstehen sind. Wo Forstbetriebe in besonders gefährdeten Regionen, etwa auf flachgründigen Muschelkalk-Standorten oder in den Tieflagen des Oberrheingrabens, mit hohen Ausfällen rechnen müssen, sollten weitere regionale Studien hinzugezogen werden, bevor umfangreiche Umbauentscheidungen getroffen werden.
Dieser Artikel wurde mit Hilfe von KI erstellt und vor der Veröffentlichung redaktionell geprüft. Inhaltliche Quellen: die jeweils zitierte Originalstudie. DOI: https://doi.org/10.1007/s00572-026-01284-1