Geheime Signale

Bäume als Plaudertaschen

Der Wald steht schwarz und schweiget, heißt es im Volkslied. Keineswegs, sagen Biologen. Zwischen den Bäumen und ihrer Umwelt herrscht ein reger Austausch von Informationen und Substanzen.

Bäume reden nicht viel, meinen wir. Selbst im Frühling ist kaum mehr zu hören, als ein leises Rascheln der Blätter und gelegentlich ein Ächzen im Wind. Die perfekten Einzelgänger also, bei denen jeder auf sich allein gestellt ist? Nur für uns Menschen, die mit den falschen Sinnen lauschen. Denn über ihre chemische Kommunikation wissen die Bäume ganz genau, was anderswo im Wald los ist.

Hilfeschrei durch die Luft
Vor allem in zwei Situationen ist der schnelle Klatsch per Molekül für Pflanzen enorm wichtig: Wenn es Zeit für die Bestäubung ist, und wenn jemand anfängt, an Zweigen, Blättern und Rinde herumzuknabbern. In beiden Fällen geht das Signal am besten über die Luft - was zu Zeiten blühender Kirsch - und Apfelbäume sogar für unsere menschliche Nase wahrnehmbar ist. Häufig handelt es sich bei den Duftstoffen um ätherische Öle, die aus chemischer Sicht leichtflüchtige Abkömmlinge des Terpens enthalten. Die Zellen produzieren die Substanzen ständig nach, während diese bei ausreichend warmen Temperaturen durch die Zellwände und die wasserabstoßende Kutikula verdampfen. Insekten erkennen am Verlauf des Konzentrationsgefälles, wo es zur Pflanze und zur Blüte geht.

Doch nicht immer haben die Sechsbeiner friedliche Absichten. Fraßfeinde wie beispielsweise Borkenkäfer finden auch außerhalb der Blühperiode ihre Wirtsbäume anhand von Geruchsstoffen. Sie unterscheiden dabei sehr fein zwischen den verschiedenen Komponenten, denn die Wahl des richtigen Opfers kann für den Nachwuchs eine Frage von Leben und Tod sein. Zwar kann der befallene Baum zur Abwehr nicht um sich schlagen, aber dafür sein biochemisches Laboratorium anwerfen. Mit einem Cocktail potenziell giftiger Substanzen versucht er, die Insekten zu töten, zu schwächen oder zumindest ihr Wachstum zu hemmen. Nur an die Waffen der passenden Wirtsbäume haben sich die Käfer angepasst. Eine schusselige Verwechslung – und die Raupen könnten jämmerlich eingehen.

Der Baum wirft aber obendrein seine Kommunikation an. Per flüchtigem Warnstoff signalisiert er seinen Artgenossen im Wald, dass er von Käfern angegriffen wird. Dadurch gibt er ihnen die Gelegenheit, ihre Abwehr schon vor dem Befall auf Hochtouren zu bringen. Und der chemische Kampflärm ruft noch jemanden auf den Plan: Insekten, die sich als Jäger oder Parasit auf den Pflanzenfresser spezialisiert haben, folgen ihrerseits dem Duftsignal und finden einen reich gedeckten Tisch. In gesunden Mischwäldern herrscht so meist ein Gleichgewicht zwischen Knabbern und Geknabbertwerden.

Handel unter der Erde
Friedlicher geht es an der Wurzel des Waldes zu. Dort setzen um die 90 Prozent der Bäume in einem mitteleuropäischen Wald auf wirtschaftliche Zusammenarbeit mit Pilzen. Als Mykorrhiza bezeichnen Biologen diese Symbiose, bei welcher die Pilze (der „Myko“-Anteil) anorganische Bodennährstoffe wie Stickstoff und Phosphor gegen organische Photosyntheseprodukte tauschen. Dazu dringen die feinen Pilzfäden, die so genannten Hyphen, teilweise zwischen den Zellen in das Gewebe der Wurzeln (den „-rhiza“-Anteil) ein. So eine unterirdische WG kann natürlich nur dann entstehen, wenn die Partner einander finden. Die entsprechende Kontaktanzeige ist wiederum chemischer Natur und geht vom Baum aus. Er gibt Signalstoffe ab, die bei passenden Pilzen die Bildung von Verzweigungen und Hyphenfingern auslösen. Wiederum handelt es sich bei den Boten um Abkömmlinge des Terpens – offenbar eine kommunikationsfördernde Verbindungsgrundlage.

Wie auch in der Wirtschaft üblich, stützt ein Pilz sich nicht auf einen einzigen Abnehmer und Lieferanten, sondern baut sich ein Handelsnetz auf. Die Mykorrhiza verbindet darum über die Pilzfäden fast alle Bäume eines Waldes miteinander. Versuche im Labor und im Freiland mit markierten Atomen haben gezeigt, dass auf diesen Wegen ein reger unterirdischer Austausch von Substanzen stattfindet. So fanden Wissenschaftler radioaktiven Kohlenstoff, mit dem sie eine Birke begast hatten, wenige Tage später in einer Douglasie – ein Stofftransfer, der lokale Unterschiede in der Versorgung abmildert und damit das Ökosystem insgesamt stabilisiert.

Wird die Versorgungslage schlechter, kann das Gespann von Baum und Pilz durchaus auch zu drastischen Maßnahmen greifen. Die Weymouths-Kiefer und ihr Pilz Laccaria bicolor steigen bei Stickstoffmangel sogar auf tierische Kost um: Mit einem Pilzgift töten sie beinahe alle kleinen Springschwänze im Boden und bauen das begehrte Element in ihre eigenen Zellen ein. Fast der perfekte Mord, den Forscher nur durch Zufall entdeckt haben.

Viel zu erforschen
Chemisch gesehen, „schweiget“ der Wald also keinesfalls. Zumindest glauben Biologen das. Denn viele der hier beschriebenen Vorgänge sind bislang nicht an Bäumen erforscht worden, sondern an kleineren Pflanzen, die schneller wachsen und einfacher zu kultivieren sind. Doch es ist anzunehmen, dass solche – und viele andere, noch völlig unbekannte – Signalwege auch in unseren Wäldern genutzt werden. Ein weites Feld, das jungen Forschern eine Fülle aufregender Entdeckungen bietet.  

Mehr zum Zusammenleben von Pilz und Pflanzenwurzel gibt es bei der Uni Hamburg http://www.uni-hamburg.de

GLOSSAR

Terpene sind Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel (C5H8)n. Sie haben einen charakterisitischen Geruch und kommen häufig in ätherischen Ölen vor. 

Die Mykorrhiza ist eine Symbiose von Pilzen und den Wurzeln höherer Landpflanzen. Dabei können die Pilzfäden sogar als funktioneller Ersatz für die sonst üblichen Wurzelhaare dienen.  

Film zum Thema Waldforschung ansehen

(mit freundlicher Unterstützung der Deutschen Welle)

Heftnummer: 2006/02
Autor: Fritsche, Dr. Olaf