Vom Winde verweht

Eine besonders geniale Samen-Flughilfe ist in fast jedem Garten zu beobachten. Der Löwenzahn stattet seine Samen mit einem Bündel feiner Borsten aus, die den Wind fangen. Untersuchungen zeigten, dass sich im Flug ein kleiner Luftwirbel von dem Borstenbündel löst und damit den Flug des Samens stabilisiert und verlängert. Die genauen Mechanismen dahinter verstehen die Forschenden allerdings noch nicht. Der Löwenzahn kann abhängig von Windstärke, Temperatur und Feuchtigkeit auch kontrollieren, wann er seine Samen freigibt. Außerdem können die einzelnen Samen die Form ihrer Borstenbündel abhängig von Umweltfaktoren anpassen, um schneller zu Boden zu fallen oder weitergetragen zu werden.

Neben Pollen und Samen bilden Sporen einen weiteren Teil des Luftplanktons, die ähnliche Funktionen erfüllen.

Unkaputtbare Nachkommen

Wenn man beim Waldspaziergang an den Fruchtkörper eines Pilzes stößt, kann man manchmal eine kleine Wolke aus Sporen emporsteigen sehen. Sporen scheinen Pollen auf den ersten Blick sehr ähnlich zu sein, doch funktionieren sie anders. Sie können nämlich zu einem vollständigen Organismus anwachsen, ohne sich davor mit einer Keimzelle zu vereinigen. Genau wie Samen dienen auch sie der Verbreitung eines Organismus, sind jedoch im Gegensatz zu Samen meist einzellig.

Neben Moosen, Farnen und Algen bilden vor allem Pilze Sporen. Darüber hinaus können Bakterien und andere Mikroorganismen Sporen produzieren, um sich asexuell zu vermehren und widrigen Umweltbedingungen zu trotzen. Während Pflanzen Sporen zur asexuellen Fortpflanzung nutzen, können sie bei Pilzen sowohl der sexuellen als auch asexuellen Vermehrung dienen. Allein die Menge an jährlich freigesetzten Pilzsporen wird auf 50 Millionen Tonnen geschätzt.

Vielen Sporen ist gemein, dass sie durch ihre Inhaltsstoffe und dicken Zellwände besonders widerstandsfähig sind. Dadurch können sie Hitze, Kälte, Trockenheit und Chemikalien trotzen und sogar Jahre oder Jahrzehnte überdauern. Sporen sind oft nur wenige Mikrometer groß, so kann sie der Wind leicht davontragen.

Pilze können Sporen auf der Unterseite ihrer Fruchtkörper bilden und von dort über Lamellen oder Poren an die Luft abgeben. Es gibt aber auch Pilze, die mittels des durch Osmose erhöhten Drucks in ihren Zellen ihre Sporen geradezu wegschießen. Die nur wenige Zentimeter großen Fruchtkörper des Hutwerfers, Pilobolus crystallinus, können ihre Sporen damit bis zu mehr als zwei Meter weit befördern. Und das mit einer Geschwindigkeit, die in der gesamten belebten Natur ihresgleichen sucht. Neben Pilzsporen fanden Forschende in der Atmosphäre auch winzige Teile von Myzelen, den fein gesponnenen Netzwerken im Boden, aus dem Pilze vornehmlich bestehen. Diese Teile waren sogar oft in der Lage, zu neuen Pilzen heranzuwachsen.

Über Ozeane hinweg

Wenn Pollen und Sporen einmal in die Atmosphäre entlassen sind, gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die ihre Flugbahn beeinflussen. Je kleiner sie sind, desto besser können sie in der Luft schweben, je größer sie sind, desto schneller sinken sie zu Boden. Wie gut Pollen und Sporen aneinander bzw. an anderen Teilchen in der Luft und auf Oberflächen haften, hängt von der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung ab. Da Regen die Partikel aus der Luft wäscht, warten viele Produzenten von Pollen und Sporen den Schauer ab, bevor sie diese freisetzen.

Die wichtigsten Faktoren für die weiträumige Verbreitung von Pollen und Sporen sind der Wind und thermische Konvektion durch aufsteigende warme Luftmassen. Damit können die Teilchen bis hoch in die Atmosphäre und über enorme Distanzen getragen werden. Wie der Saharastaub, der durch die Passatwinde über den Atlantik geblasen wird und den Amazonas düngt, können sich Pollen und Sporen auch über Ozeane hinweg verbreiten.

Auch die großräumige Verteilung der Kartoffelfäule und die daraus resultierende Hungersnot im Europa des 19. Jahrhunderts basierten zum Teil darauf, dass der sie verursachende Pilz seine Sporen schnell über den Wind verbreitet hat. Pilzsporen können auch den Atlantik überqueren und werden für Korallensterben in Florida und der Karibik verantwortlich gemacht.

Selbst die massereicheren Samen überwinden enorme Distanzen, insbesondere mithilfe großer Stürme. So kann die Zusammensetzung der Pflanzenarten auf isolierten Pazifikinseln dadurch erklärt werden, dass Hurrikane Samen von Südostasien dorthin wehten.

Der Klimawandel fördert die Häufigkeit und Stärke von Extremwetterereignissen wie Stürmen. Zusammen mit der Temperaturerhöhung und veränderten Niederschlagsmustern kann er zu verschobenen oder längeren Bestäubungssaisonen führen. Doch wird Luftplankton nicht nur vom Klima beeinflusst – es kann auch selbst auf das Wetter einwirken.

Das in der Atmosphäre als Gas enthaltene Wasser kann zu Tropfen kondensieren oder zu Eiskristallen erstarren. Diese kennen wir dann als Wolken. Allerdings benötigen Wolken Hilfe in Form von Kondensationskeimen, winzige Teilchen, die als Startpunkt dienen, um die gasförmigen Wassermoleküle in der Luft zu sammeln. Das kann neben anorganischem Material auch Luftplankton sein. Pollen und Sporen bilden effektive Kondensationskeime, da sie gerne Wasser annehmen. Forschende fanden Luftplankton in der Mitte von Schneekristallen und sogar in Proben von Schnee und Eis aus zweieinhalb Kilometern Höhe.

Neben ihrem Einfluss auf Umwelt und Wetter haben Pollen und Sporen auch ernst zu nehmende Auswirkungen auf die Gesundheit vieler Menschen. Denn immer mehr leiden je nach Saison unter Pollenallergien.

Gefahr aus der Luft

Pollensaison heißt für Allergiker: unerträgliches Jucken in der Nase, ständiges Niesen und, weil die Schleimhäute anschwellen, manchmal auch Luftnot. Laut einer Studie im Fachjournal Environmental Health Perspectives aus 2016 sind weltweit 10 bis 30 Prozent aller Menschen von Pollenallergien betroffen, das sind rund 400 Millionen. So können Pollen und Sporen auch Asthma verstärken.

Ein besonders gravierender Effekt durch Pollen wurde im Zusammenhang mit Gewittern beobachtet. Aufgrund der elektrostatischen Aufladung und der hohen Luftfeuchtigkeit während des Gewitters quellen sie auf und zerplatzen in eine Vielzahl kleiner Teilchen. Dadurch entsteht eine noch größere Menge an Allergen-Partikeln, die die Härchen in unseren Nasen weniger gut herausfiltern können, sodass sie einfacher in die Atemwege eindringen. Das kann zu sogenanntem Gewitterasthma führen. 2016 wurde in Melbourne, Australien, ein besonders großer Ausbruch dieses seltenen Phänomens dokumentiert. Tausende Menschen waren davon betroffen und sogar mehrere Todesfälle wurden damit in Verbindung gebracht.

Gefährliche Sporen können darüber hinaus auch aus Schimmelbefall in Gebäuden, den Ausscheidungen von Tieren oder aufgewirbeltem Bodenmaterial stammen und Menschen infizieren – besonders, wenn diese ein schwaches Immunsystem haben. Im Rauch von Waldbränden sind ebenfalls vielerlei Sporen nachweisbar. Die Hitze des Feuers lässt sie hoch in die Atmosphäre aufsteigen und das führt wiederum dazu, dass sie sich weit verbreiten.

Dennoch: Auch wenn Pollen, Sporen und Samen in der Luft potenzielle Gefahren für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit darstellen, bleiben sie ein zentraler Bestandteil der Umwelt. Seit Jahrmillionen sorgen sie dafür, dass Organismen, sich fortpflanzen und auch die entferntesten Winkel der Welt besiedeln. //