Botanik : Orchideen beuten Pilze aus

Die Schönheit der Orchideenblüten kommt nicht von innen. Die Pflanzen ziehen die dafür benötigte Energie aus Pilzgeflechten im Boden.

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Hübsche Schmarotzer. Orchideen trotzen Pilzen im Boden Nährstoffe ab.
Hübsche Schmarotzer. Orchideen trotzen Pilzen im Boden Nährstoffe ab.Foto: Ingo Wagner/picture alliance/dpa

Die Blüten von Orchideen stechen selbst botanischen Laien sofort ins Auge – zum Beispiel die Knabenkräuter auf den Wiesen der Kalkalpen in Österreich und Deutschland. Um diese bunte Pracht hervorzubringen, braucht es viel Energie. Und die stibitzen sich die Orchideen bei Pilzen, deren Geflecht den Untergrund der Berghänge durchzieht, berichten Gerhard Gebauer von der Universität Bayreuth und seine Kollegen im „Journal of Ecology“.

Dabei hätten die Blütenpflanzen diesen Mundraub eigentlich gar nicht nötig. „Auf den Bergwiesen scheint eigentlich reichlich Sonne, die den Orchideen genug Energie liefert, um ihren Bedarf zu decken“, sagt Gebauer. Da haben es Orchideenarten, die auf düsteren Waldböden wachsen, schon viel schwerer. Dort unten kommt zu wenig Sonnenenergie zum Überleben an, also bedienen sich die Gewächse aus einem Netzwerk, das den Waldboden mit einem Geflecht aus Baumwurzeln und feinen Pilzfäden durchzieht.

Orchideen klinken sich in Tauschhandel zwischen Bäumen und Pilzen ein

In diesem Netzwerk gibt es einen lebhaften Tauschhandel: Die Blätter der Bäume produzieren Zucker mithilfe des Sonnenlichts aus Wasser und dem Kohlendioxid aus der Luft. Aus diesem Zucker stellen sie nicht nur alle Substanzen für den eigenen Organismus her, sondern geben auch den Pilzen davon ab. Die Pilze wiederum „bezahlen“ für den energiereichen Stoff mit einer Dienstleistung für die Bäume: „Sie geben Enzyme an den Boden in ihrer Umgebung ab, die dort Überreste von Pflanzen und Tieren zersetzen und dabei Nährstoffe produzieren, die Pflanzen zum Wachsen benötigen“, sagt Gebauer.

In diesen Tauschhandel klinken sich die Orchideen ein, die am Waldboden wachsen. Allerdings ohne Gegenleistung. „Die Pilze können sich diese Verluste offensichtlich leisten, weil die Bäume reichlich Zucker liefern“, vermutet Gebauer.

Auf die Spur gekommen ist der Biogeochemiker diesem Handel, indem er verschieden schwere Atomsorten (Isotope) von Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff in dem Nährstoffkreislauf untersuchte. Diese Isotope sind nicht gleichmäßig verteilt, normalerweise kommen die leichteren viel häufiger vor. Pilze wiederum reichern die schwereren Isotope an. Übernehmen die Bäume also Nährstoffe von den Pilzen oder bedienen sich die Orchideen, finden Gebauer und seine Kollegen in deren Gewebe einen deutlich höheren Anteil schwerer Isotope als bei Pflanzen, die ohne solche Hilfen auskommen.

Die Symbiose beginnt gleich nach dem Keimen der Pflanzen

Offenbar sind Orchideen gleich nach dem Keimen von der Unterstützung durch Pilze abhängig: „Die 28.000 Orchideenarten bilden alle winzig kleine, staubfeine Samen, die vom Wind zwar weit getragen werden, aber keine Nährstoffvorräte haben, mit denen sie anfangs wachsen können“, erklärt Gebauer. So sind die Schoten der Vanille, die ebenfalls zu den Orchideen gehört, randvoll mit solchen staubfeinen Samen. Nur wenn sie Pilze finden, die sie zum Keimen mit den nötigen Nährstoffen versorgen, können sie überhaupt wachsen.

Nach der Keimphase behalten die Orchideen die enge Beziehung zu den Pilzen bei. „Einige Orchideen wie die Vogelnestwurz verlassen sich sogar vollständig auf die Hilfe der Pilze und haben gar kein eigenes Blattgrün mehr, mit dem sie selbst Zucker aus Licht, Wasser und Kohlendioxid machen könnten“, sagt Gebauer.

Warum sich die Orchideen auf den Bergwiesen trotz ausreichender Sonne ebenfalls von Pilzen aushalten lassen, kann Gebauer nur vermuten: „Dadurch haben sie mehr Energie und vielleicht einen Vorteil gegenüber anderen Pflanzen, die keine Nährstoffe von Pilzen beziehen.“ Obendrein gelte wohl der alte Spruch, nach dem Gelegenheit Diebe macht: Da die Samen ohnehin gute Verbindungen in den Untergrund haben, nutzen sie die Nährstoffspenden der Pilze, um Konkurrenz auszustechen.

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