Flora. Fauna. FUNGA.

Ihre Art sich zu ernähren, also Energie aus Zucker oder Stärke zu gewinnen, haben Pilze mit Tieren und Menschen gemeinsam. Wie bei diesen auch, wird ein Teil des im Zucker gebundenen Kohlenstoffs bei ihrer Energiegewinnung als CO₂ wieder freigesetzt. Einen Teil des Kohlenstoffs nutzen Mykorrhiza-Pilze aber, um ihr Myzel, das Netzwerk aus Pilzfäden, auszubauen und in tiefere Bodenschichten vorzudringen. So finden sich in einem Kubikzentimeter Boden, also einem Teelöffel Erde, bis zu 2.000 Meter Pilzfäden. Auf diese Weise dienen Wurzelpilze als Kohlenstoffspeicher und tragen wesentlich zum Klimaschutz bei.

Wie bedeutend ihr Anteil ist, hat 2023 ein internationales Forscherteam berechnet und im Fachblatt „Current Biology“ veröffentlicht: Demnach gelangen jährlich gewaltige 13 Milliarden Tonnen Kohlenstoff über den Pflanze-Pilz-Transfer in den Boden – das sind mehr als ein Drittel der jährlich vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen aus fossilen Brennstoffen.

Für die Metastudie werteten die Forscher rund 200 Datensätze aus rund 60 Studien aus. Danach geben Pflanzen 3 bis 13 Prozent ihrer produzierten Kohlenstoffverbindungen an ihre Pilzpartner weiter, unter bestimmten Umständen kann es gar die Hälfte sein. Die Autoren räumen ein, dass den errechneten Werten Schätzungen zugrunde liegen, Pilze also weniger oder auch noch mehr Kohlenstoff speichern könnten. Sicher sei aber, dass es sich um erhebliche Mengen Kohlenstoff handle. Der Beitrag der Pilze zum Kohlenstoffkreislauf sollte daher besser erforscht und künftig stärker in Klimamodelle und politische Entscheidungen einbezogen werden.

Pilze verbessern Böden

Auch Meike Piepenbring wird nicht müde, die Bedeutung der Mykorrhizen zu betonen, und macht dazu ein Gedankenspiel mit ihren Studenten: „Ich frage, was passieren würde, wenn im Wald keine Mykorrhiza-Pilze vorhanden wären. Die richtige Antwort: An vielen Stellen würde dann kein Wald stehen, weil der Boden zu schlecht und die Wasserversorgung nicht kontinuierlich genug wäre.“

Für die Forscherin ist deshalb klar: Die besondere Beziehung von Pilzen und Pflanzen muss in Zeiten des Klimawandels berücksichtigt werden. „Wenn wir wiederbewalden wollen, um mehr Kohlenstoff zu binden, sollten wir auf die Mykorrhiza-Pilze achten, also Böden mit entsprechender Pilzbesiedlung auswählen oder Mykorrhiza-Pilze gezielt einsetzen“, sagt Piepenbring.

Das gilt ebenso für die Landwirtschaft. Die Welternährungsorganisation warnte 2022, dass bis zum Jahr 2050 rund 90 Prozent der landwirtschaftlich nutzbaren Böden weltweit an Fruchtbarkeit verlieren könnten. Auch die Vereinten Nationen erklärten Boden inzwischen zu einer nicht erneuerbaren Ressource, da die fruchtbare Schicht in einem alarmierenden Tempo abgetragen wird und sich nicht so schnell neu bilden kann: Überweidung, Abholzung und Intensivlandwirtschaft führen zur Erosion des Bodens. Damit schwindet nicht nur die Nahrungsgrundlage der Menschheit, sondern auch der Lebensraum Tausender teils unbekannter Arten – und ein bedeutender Kohlenstoffspeicher.

Wurzelpilze, die ihre Pflanzenpartner mit Nährstoffen und Wasser versorgen, spielen mit Blick auf die Fruchtbarkeit der Böden eine wichtige Rolle. „Sie haben in trockenen Böden einen besonders positiven Effekt“, erklärt Mika Tarkka, Bodenkundler am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig. Hinzu kommt, dass Mykorrhiza-Pilze mit ihrem Myzel den Boden bis in den letzten Winkel durchdringen und dadurch Erosion vorbeugen. Obendrein verbessern sie die Bodenstruktur. Auf diese Weise könnten Mykorrhizen auch indirekt zum Klimaschutz beitragen: indem weniger Wälder zur Gewinnung neuer, fruchtbarer Nutzflächen gerodet werden müssen.

„Es gibt mittlerweile viel Wissen dazu, wie man Mykorrhiza-Pilze einsetzen kann, um die Erträge zu steigern und Pflanzen resistenter zu machen“, sagt Piepenbring. „Allerdings müsste man andere Kulturtechniken anwenden, denn das Pflügen etwa zerreißt die Myzelien und führt dazu, dass die Böden wichtige Pilze verlieren.“

Doch solche alternativen Kulturtechniken vertragen sich schlecht mit intensiver Landwirtschaft. Erschwerend kommt hinzu, dass deren hoher Pestizid- und Düngereinsatz die Pilzpartner zurückdrängt, wie in Studien nachgewiesen wurde. „Auf der anderen Seite können wir nicht die ganze Weltbevölkerung mit Biolebensmitteln ernähren, denn der Ertrag ist oft geringer“, sagt Tarkka. „Dennoch müssen wir zu einer nachhaltigeren Landnutzung finden, um diese wichtige Symbiose und so die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten und den Kohlenstoff im Boden zu lassen.“

Herausforderung Zucht

Es gibt eine Reihe von Ideen, wie sich Pilze klimaschützend einsetzen ließen: So könnte man Flächen aufforsten und diese gleichzeitig zur Speisepilzproduktion nutzen. Pilze liefern wichtige Proteine und Mineralien und wachsen dabei weitgehend klimaneutral. Doch die Zucht von Mykorrhiza-Speisepilzen steckt bis heute in den Kinderschuhen. Eine vermeintliche Ausnahme ist der erfolgreiche Anbau der Périgord-Trüffel seit rund 50 Jahren – der allerdings seit einigen Jahren unter der klimabedingten Trockenheit leidet. „Man sagt zwar, dass man Trüffel züchtet, aber eigentlich ist das eine Blackbox“, sagt die Biologin Erika Kothe von der Universität Jena. „Die Wurzeln werden in eine Sporensuspension getaucht, und dann hofft man, dass später die Trüffel unter diesem Baum wachsen.“

Kothe möchte es genauer wissen und erforscht, wie die unterirdische Kommunikation zwischen Pilzen und Pflanzen funktioniert. Gesichert ist, dass die Symbiosepartner sich über chemische Botenstoffe verständigen. Auf diese Weise findet etwa der Birkenpilz seinen Wirtsbaum, die Birke, und der Lärchenröhrling die Lärche. Andere Pilzarten sind weniger wählerisch und unterscheiden nur zwischen Laub- und Nadelbäumen. Außerdem gehen Bäume oft Partnerschaften mit mehreren Pilzarten ein.

Um eines Tages aber die Fruchtkörper von Steinpilzen und anderen Waldpilzen kultivieren zu können, müsste man nicht nur die entsprechenden Erkennungssignale entschlüsseln. „Ich gehe davon aus, dass ein Signal des Baumes sowie Temperatur und Regen nur zusammen die Fruchtkörperbildung induzieren“, erklärt Kothe. Bevor man einen Pilz in Kultur nehme, müsse man das alles im Detail verstehen. „So weit sind wir noch lange, lange nicht.“

Der Blick in die Supermarktregale verrät allerdings, dass manche Pilze sich hervorragend züchten lassen: Champignons, Austernseitling und Shiitake sind weltweit die wichtigsten Kulturpilze. Sie gehören zur zweiten Gruppe, zu den sogenannten Saprobionten, die sich von toter, organischer Materie ernähren und daraus ihre Energie gewinnen. So wachsen Champignons und Co. auf Kompost, zerkleinertem Laubholz und Stroh. „Diese Pilze besitzen ein Reservoir an Enzymen, mit denen sie auch komplexe Kohlenstoffverbindungen abbauen können“, sagt Tarkka. Die Mykorrhiza-Pilze hingegen hätten einige dieser Enzyme im Laufe der Evolution verloren.

Die im Sommer und Herbst ebenfalls angebotenen Steinpilze und Pfifferlinge sind daher nicht gezüchtet, sondern in Osteuropa gesammelt. Wer sich gut auskennt, wird auch in den heimischen Wäldern fündig. Viele Arten stehen allerdings unter Schutz und dürfen nur für den Eigengebrauch gesammelt werden. Erfahrene Pilzsammler bemerken dabei die ersten Auswirkungen des Klimawandels. „Fruchtkörper waren früher konzentrierter im Herbst zu finden, heute findet man sie über längere Zeiträume auch im Frühjahr oder im Winter“, erklärt Piepenbring. „Außerdem beobachten wir Arealverschiebungen. Pilze aus südlichen Regionen treten jetzt auch weiter im Norden auf.“

Parasitische Pilze als Profiteure

Zur dritten Gruppe gehören Pilze, die Pflanzen parasitieren. Während Wurzelpilze zum Klimaschutz beitragen, schaffen diese Pilze aufgrund der Klimaerwärmung zusätzliche Probleme für die Forst- und Landwirtschaft: Trockene und warme Winter schwächen die Bäume und sorgen zudem dafür, dass krautige Pflanzen oberirdisch nicht vollständig absterben. Dadurch können solche Pilze die Wintermonate besser überdauern und sich im Frühjahr schneller vermehren. „Von den warmen Wintern profitieren viele phytopathogene Pilze“, sagt Piepenbring, also Pilze, die Pilzkrankheiten wie etwa den Maisbeulenbrand hervorrufen.

Besonders gefürchtet ist etwa Puccinia graminis, der Getreideschwarzrost. Weizen ist ein Grundnahrungsmittel für weite Teile der Weltbevölkerung (bdw-Ausgabe 03/2023, „Weizen für die Welt“) und Schwarzrost seit der Antike für Missernten und Hungersnöte verantwortlich. Der Pilz setzt sich am Halm des Weizens fest und würgt die Ähre regelrecht ab: Die Wasser- und Nährstoffversorgung versiegt, das wertvolle Korn verkümmert. Durch die Verwendung widerstandsfähiger Weizensorten glaubte man, den Schwarzrost besiegt zu haben, bis 1999 Farmer in Uganda eine neue, noch aggressivere Variante des Schwarzrosts entdeckten. Schätzungen zufolge sind rund 90 Prozent der weltweit angebauten Weizensorten anfällig für Ug99.

Große Teile Europas waren bislang klimabedingt vor Schwarzrost gefeit: Die staubfeinen Sporen des Weizenschädlings, die seiner Ausbreitung dienen, sind frostempfindlich. Die Erderwärmung gefährdet diese natürliche Hürde. Da die Zucht resistenter Nutzpflanzen viele Jahre dauert, bleibt Landwirten häufig nur der Griff zu Fungiziden, um die Ernte zu retten. Diese wirken aber selten spezifisch und schaden dadurch auch den nützlichen Mykorrhiza-Pilzen.

Viele unbeschriebene Arten

Welche langfristigen Auswirkungen die Kombination aus intensiver Landnutzung und Klimawandel auf Bodenpilze hat, lässt sich bislang kaum abschätzen. Das liegt auch daran, dass nur ein Bruchteil der Pilzarten überhaupt bekannt ist. Bis heute haben Mykologen rund 140.000 Pilzarten beschrieben, das ist weniger als die Hälfte der beschriebenen Pflanzenarten (330.000) und etwa ein Zehntel der bekannten Tierarten (rund 1,4 Millionen). Aufgrund von Umwelt-DNA-Proben vermuten Wissenschaftler aber, dass bis zu fünf Millionen verschiedene Pilzarten existieren könnten. „Ich halte das für eine realistische Schätzung“, sagt Mykologin Piepenbring, die mit ihrem Team mehr als 100 neue Pilzarten beschrieben hat. Ein großer Teil der unbekannten Pilze seien Mikropilze, die nicht mit Fruchtkörpern in Erscheinung treten würden. „Ihre Bestimmung ist sehr schwierig. Viele davon lassen sich im Labor nicht kultivieren, etwa parasitisch lebende Pilze, die auf lebende Wirtszellen angewiesen sind.“

Aber auch klassische Pilze sind schwieriger zu sammeln und zu bestimmen als Pflanzen, was sicher zum Wissensrückstand beigetragen hat: Die fleischigen Fruchtkörper müssen umgehend getrocknet werden, sonst verwesen sie schnell. Und um die Art zu bestimmen, sind Wissenschaftler überwiegend auf mikroskopische Merkmale wie die Sporenform und -farbe angewiesen, während bei Pflanzen eine Lupe reicht.

Selbst die regionale Zuordnung ist schwierig. Denn für Pilze ist es ein Leichtes, sich über weitere Distanzen zu verbreiten: Sie produzieren massenhaft Sporenpulver, das mit dem Wind davongetragen wird. Stimmen die Bedingungen am neuen Ort, keimen sie zu einem neuen Myzel aus. Ein Beispiel dafür ist der exotisch aussehende Tentakel- oder Tintenfischpilz, der ursprünglich in Australien beheimatet war. Vor rund 100 Jahren wurde er nach Europa eingeschleppt und breitet sich wahrscheinlich auch aufgrund der Erderwärmung immer weiter aus.

Die großen Verlierer sind die Pilze, die auf Feuchtigkeit angewiesen sind. „Was Hoffnung macht, ist, dass wir eine enorme Vielfalt von Pilzarten mit verschiedenen Eigenschaften haben“, sagt Piepenbring. „Das heißt, wenn sich die Durchschnittstemperatur erhöht, gibt es genügend Pilzarten, die mit den neuen Bedingungen zurechtkommen.“

Obwohl Pilze heute mehr Aufmerksamkeit erhalten, sind sie im Vergleich zu ihren tierischen und pflanzlichen Mitlebewesen noch schlecht erforscht. Laut der Fungi Foundation wirkt sich das auch auf die Schutzbemühungen aus: Pilze machen nur 0,2 Prozent der globalen Naturschutzprioritäten aus. Gemeinsam mit anderen Forschungsorganisationen wie der Society for the Protection of Underground Networks (SPUN) hat die Fungi Foundation damit begonnen, die Mykorrhiza-Pilzgemeinschaften weltweit zu identifizieren, zu bestimmen und zu katalogisieren. Und sie hat 2023 die Kampagne „Flora.Fauna.Funga.“ gestartet, um die Bedeutung und den notwendigen Schutz der Pilze in der öffentlichen Wahrnehmung zukünftig noch stärker zu verankern.