110 Billiarden Kilometer Pilznetzwerk: Die verborgene Infrastruktur, die das Klima steuert

Das unsichtbare Netz unter unseren Füßen

Unter jedem Schritt verbirgt sich ein Geflecht von schier unvorstellbarem Ausmaß. In einer Handvoll gesundem Boden können bis zu zehn Meter davon stecken. Über den gesamten Planeten summiert sich dieses lebende Netz auf rund 110 Billiarden Kilometer - fast eine Milliarde Mal die Entfernung von der Erde zur Sonne. Es ist das Werk von Mykorrhizapilzen und bildet eine Art planetares Kreislaufsystem, das Kohlendioxid bindet, Pflanzen ernährt und ganze Ökosysteme stabilisiert. Jetzt haben Wissenschaftler es zum ersten Mal kartiert - und dabei Überraschendes zutage gefördert.

Die Rede ist von arbuskulären Mykorrhizapilzen, kurz AM-Pilze. Sie gehen mit etwa 70 Prozent aller Pflanzenarten eine Symbiose ein: eine der ältesten und erfolgreichsten Partnerschaften der Erdgeschichte. Die Pflanzen liefern den Pilzen Kohlenstoff aus der Photosynthese, die Pilze versorgen die Pflanzen im Gegenzug mit Wasser und Nährstoffen - vor allem mit Phosphor, von dem sie mehr als 80 Prozent des Bedarfs decken können. Unter gesunden Bedingungen erweitern diese Pilzgeflechte die effektive Wurzelreichweite einer Pflanze um das Hundertfache. Doch die unsichtbare Infrastruktur leistet noch weit mehr: Sie transportiert riesige Mengen Kohlenstoff in die Böden und spielt damit eine Schlüsselrolle für das Weltklima.

Die Vermessung eines planetaren Netzwerks

Bis vor Kurzem wusste niemand genau, wie viel von diesem Pilzgeflecht es weltweit tatsächlich gibt und wo es besonders dicht oder besonders lückenhaft ist. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Society for the Protection of Underground Networks (SPUN) hat nun in der Fachzeitschrift Science die erste globale Karte der AM-Pilzinfrastruktur vorgelegt. Die Wissenschaftler kombinierten dafür Messdaten aus über 16.000 Bodenproben aus aller Welt mit maschinellem Lernen und hochauflösenden Bildgebungsverfahren. Mithilfe robotergestützter Mikroskopie analysierten sie zudem mehr als 300.000 lebende Pilzhyphen im Labor.

Herausgekommen ist eine Karte, die für jeden Quadratkilometer der eisfreien Landfläche eine Schätzung der Netzwerkdichte liefert. Die Zahlen sind atemberaubend: Die gesamte Länge der AM-Pilzhyphen in den oberen Bodenschichten beträgt etwa 110 Billiarden Kilometer. Der darin enthaltene Kohlenstoff beläuft sich auf rund 300 Megatonnen - das Vier- bis Sechsfache der Biomasse aller lebenden Menschen.

Zu den wichtigsten Ergebnissen der Studie zählen:

• Graslandschaften beherbergen etwa 40 Prozent der weltweiten AM-Pilzinfrastruktur. Besonders hohe Dichten wurden für die Überflutungsgebiete im Südsudan, die Everglades in Florida und das Hochland von Tibet vorhergesagt.
• Die Pilznetzwerke bewegen jährlich schätzungsweise vier Milliarden Tonnen CO2-Äquivalent in die Böden - das entspricht elf Prozent aller menschengemachten Kohlendioxidemissionen.
• Ackerflächen weisen im Schnitt eine um rund 50 Prozent geringere Netzwerkdichte auf als vergleichbare wilde Ökosysteme.

»Es ist schwer, die Bedeutung und Größe dieser Pilze zu überschätzen«, sagt Hauptautor Justin Stewart von SPUN. »In einem Teelöffel Boden können bis zu zehn Meter Mykorrhiza-Netzwerk stecken.«

Ein unterirdischer Kohlenstoffkreislauf mit globaler Wirkung

Dass Pilze Kohlenstoff in den Boden bringen, ist an sich keine neue Erkenntnis. Aber die Dimension, die die aktuelle Studie sichtbar macht, stellt viele bisherige Klimamodelle auf den Prüfstand. Jahr für Jahr schleusen die AM-Pilze vier Milliarden Tonnen Kohlendioxid in den Erdboden, wo ein Teil des Kohlenstoffs über lange Zeiträume gebunden bleibt. Ohne diese natürliche Pumpe wäre die Atmosphäre noch stärker mit Treibhausgasen belastet. Zugleich stabilisieren die Pilzgeflechte die Bodenstruktur, verbessern die Wasserhaltefähigkeit und stärken die Widerstandskraft von Pflanzen gegen Dürren und Schädlinge - Leistungen, die angesichts des Klimawandels immer wichtiger werden.

Die Forscher bezeichnen das Pilznetzwerk bewusst als eines der großen Kreislaufsysteme der Erde, vergleichbar mit den Ozeanströmungen oder dem Wasserkreislauf. Mithilfe neuer bildgebender Verfahren konnten sie sogar die Geschwindigkeit messen, mit der Kohlenstoff durch die Hyphen fließt. Unter dem Mikroskop erreicht der Transport bis zu 120 Mikrometer pro Sekunde - auf menschlichen Maßstab übertragen entspräche das einem Tempo von rund 400 Kilometern pro Stunde. Gleichzeitig zeigt die Arbeit, wie empfindlich dieses System auf menschliche Eingriffe reagiert.

Kipppunkt unter dem Acker

Die deutlich geringere Netzwerkdichte in landwirtschaftlich intensiv genutzten Böden ist aus Sicht der Autoren ein Warnsignal. Wo die Pilzinfrastruktur schwindet, verliert der Boden nicht nur seine Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, sondern auch seine natürliche Fruchtbarkeit. Künstliche Düngung kann den Nährstoffverlust nur begrenzt ausgleichen und trägt ihrerseits zu Treibhausgasemissionen bei. Die Grasländer, die als Hotspots der Pilzdiversität gelten und zugleich 40 Prozent der AM-Pilzbiomasse stellen, werden derzeit viermal schneller in Agrarland umgewandelt als Wälder - und sind gleichzeitig die am wenigsten geschützten Ökosysteme der Erde.

Bereits in vorangegangenen Untersuchungen hatte das SPUN-Team gezeigt, dass 95 Prozent der Biodiversitäts-Hotspots für AM-Pilze außerhalb von Schutzgebieten liegen. Die neue Karte soll Regierungen und Entscheidungsträgern nun ein Werkzeug an die Hand geben, um die unterirdische Vielfalt bei Landnutzungsplänen und Klimaschutzstrategien zu berücksichtigen. Toby Kiers, Evolutionsbiologin und Leiterin von SPUN, bringt die Dringlichkeit auf den Punkt: »Pilze wurden in Klima- und Naturschutzdebatten viel zu lange ignoriert. Es ist Zeit, das zu ändern.«

Noch gibt es große Wissenslücken. Wie sich die Netzwerke unter verschiedenen Klimawandelszenarien verändern, wie sie auf Schadstoffe reagieren oder ob es möglich sein wird, die Pilzinfrastruktur in degradierten Böden wiederherzustellen, ist weitgehend unerforscht. Was die Studie jedoch unmissverständlich klar macht: Unter der Oberfläche existiert eine lebendige, hochdynamische Welt, deren Schutz keine Randnotiz bleiben darf, sondern ins Zentrum globaler Nachhaltigkeitsbemühungen rücken muss.

Quellen:

• What happens to microplastics when swallowed? In earthworms, they do not leave the digestive tract (Phys.org)
• Evolutionary Mismatch and Spiritual Degradation (Psychology Today - Articles)
• Chronic Anger Makes Life Seem Like Mere Survival (Psychology Today - Articles)
• Famous child mummies in Andes may belong to kids who were sacrificed to ‚ritually anchor‘ the Inca’s presence as their empire expanded (Live Science)
• Beneath our feet lies a fungal superhighway stretching 68 quadrillion miles (ScienceDaily - All)
• How you can stop your cat from bringing home unwelcome pathogens (Phys.org)

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