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Pflanzen, Pilze und Bodenstabilität

Ob Wald, Wiese oder Weiden: Die Vegetation leistet vielerorts einen erheblichen Beitrag zum Schutz vor Naturgefahren. Mit dem globalen Klimawandel ändern sich die Lebensbedingungen insbesondere im Gebirge für Pflanzen allerdings ungewohnt schnell. Es kommt vermehrt zu extremen Unwettern und damit verbunden einem erhöhten Risiko von Erosionsprozessen und Rutschungen. Vielfältige und stabile Ökosysteme werden unter diesen Voraussetzungen besser in der Lage sein, die geforderten Schutzleistungen zu erbringen.
Diesem Umstand ist insbesondere auch hinsichtlich Wiederbesiedlung und Stabilisierung erodierter oder gerutschter Böden Rechnung zu tragen. Im Rahmen der Verwendung von Pflanzen und Partnern aus dem Mikrokosmos, insbesondere symbiotischen Pilzen (Mykorrhiza), untersuchen wir den Einfluss von Mykorrhizapilzen und entsprechenden Wirtspflanzen auf die Bodenstabilität. Im Fokus stehen dabei die gekoppelten Prozesse von (Pflanzen-) Wachstum und Bodenentwicklung; sei es im Hinblick auf die Verhinderung von Erosion und oberflächennahen Rutschungen an Hängen oder im Zusammenhang mit der Bekämpfung von Winderosion und Desertifikation (Abb. 1).

Soil
Soil Tibet
Abbildung 1: Erosion- und Hangrutschungen im Gebirgswald und Desertifikation durch Winderosion im tibetischen Hochland.

Funktionen von Pflanzen und Pilzen im Rahmen der Bodenstabilisierung

Pflanzen

Wald trägt massgeblich zur Abwehr von Naturgefahren bei: Er kann das Anbrechen von Lawinen verhindern, Steinschlag bremsen und steile Hänge stabilisieren. Aber nicht nur der Wald sondern auch die Pflanzen auf Wiesen und Weiden festigen mit ihren Wurzeln den Boden und schützen vor Erosion und Rutschungen.

Pflanzen verfügen über eine einmalige Kombination von Funktionen zur Stabilisierung und Sicherung von Erosionsflächen und Rutschhängen: Mit dem oberirdischen Teil bedecken sie den Boden. Ast- und Blattwerk bremsen die Aufprallenergie des Niederschlags und schirmen die Oberfläche gegen Wind ab. Dadurch vermindern sie die Erosionsanfälligkeit des Bodens. Mit dem Wurzelwerk verstreben sie das Bodenmaterial und entziehen ihm Wasser. So vermindern sie die Gefahr von Vernässung und Rutschungen. Aber das Ganze hat einen Haken: Damit die Pflanzen diese Aufgaben erfüllen können, müssen sie wachsen – unter den feindlichen Boden- und Geländebedingungen auf wüstenähnlichen Böden oder Rutschhängen, alles andere als eine Selbstverständlichkeit (Abb. 1).

Pilze

Nun, die Lösung liegt auf dem Teller: Steinpilz, Eierschwamm & Co – wer kennt sie nicht als Delikatessen? Dass fast alle Pflanzen mit Pilzen eine enge Partnerschaft eingehen, dürfte hingegen weniger bekannt sein. Steinpilz, Eierschwamm und Fliegenpilz sind nur drei prominente Vertreter vieler anderer Arten, die in einer Wurzelsymbiose (Mykorrhiza) mit Pflanzen zusammenleben. Während die Pflanze den Pilz über die Photosynthese mit Zucker versorgt, hilft der Pilz der Pflanze – wie ein Gärtner – in erster Linie bei der Wasser-und Nährstoffaufnahme (Abb. 2). Er besiedelt die Feinwurzeln seiner Wirtspflanze und durchdringt mit unzähligen feinen Fäden (Hyphen) den Bodenkörper. Der Durchmesser dieser Hyphen (2-5 μm) ist um ein Vielfaches kleiner als der von Wurzeln. Pilze erreichen so viel mehr Wasser-und Nährstoffreserven, und die Aufnahmefläche der Pflanzenwurzel vervielfacht sich dadurch bis zu fünfzigmal. Die Folge: Pflanze und vor allem ihre Wurzeln wachsen besser und schneller und erhöhen damit die Bodenstabilität.

Seit kurzem weiss man, dass die Pilzpartner nicht nur indirekt über das verbesserte Pflanzenwachstum, sondern auch direkt als Baumeister stabiler Bodenaggregate für die Bodenentwicklung und -stabilität eine wichtige Rolle spielen. Mit ihren grossräumigen Hyphennetzwerken umgarnen sie kleinste Bodenpartikel, formen Mikro- und Makroaggregate, welche sie – wie ein Maurer – mit "Kittsubstanzen" (Polysaccharide) zusätzlich zementieren (Abb. 2). Neben der mechanischen Festigkeit, dienen diese Bausteine gleichzeitig der Wasser- und Nährstoffspeicherung. Denn nur wenn stabile Bodenaggregate und Poren vorhanden sind, werden Wasser und Nährstoffe im Boden zurückgehalten.

Mykorrhizapilze beeinflussen auch die Diversität und Entwicklung von Pflanzengemeinschaften, was zusätzlich zur Schutzwirkung der Vegetation beiträgt. Ein intaktes "Mykorrhizafundament“ gehört deshalb zur Voraussetzung für die langfristig erfolgreiche Stabilisierung von Erosions-und Rutschhängen sowie zur Bekämpfung von Winderosion und Desertifikation. Da der natürliche Vorrat an Mykorrhizapilzen durch Unwetterereignisse wie Starkniederschläge und Winderosion drastisch reduziert wird, müssen geeignete Symbiosepilze zugegeben werden. Wie bei den Pflanzen, ist bei der Auswahl der Pilze darauf zu achten, dass standortgerechte Arten verwendet werden.

Maurer
Gaertner
Abbildung 2: Mkyorrhizapilze verkitten lose Bodenpartikel zu stabilen Bodenaggregaten wie ein Maurer. Zudem versorgen sie ihre Wirts­pflanzen mit Wasser und Nährstoffen wie ein Gärtner.
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