Öls Toby Kiers und eine Gruppe von Pilzexperten im vergangenen Juli durch die Apenninen in Norditalien wanderten, kannte das Land seine Bedeutung schlimmste Dürre seit 70 Jahren. Aber Kiers, Evolutionsbiologe an der Vrije Universiteit Amsterdam, sah in der trockenen Vegetation und den verbrannten Wäldern der von Dürre und Feuer heimgesuchten Regionen an der Grenze zur Toskana und Emilia-Romagna eine einzigartige Gelegenheit zum Lernen.
Bewaffnet mit Gummihammer, Maßband und GPS-Geräten untersuchten Kiers und sein Team eine sehr eigenartige Lebensform: das belebte Pilzleben unter ihren Füßen.
„Wir wollen verfolgen, wie sich Pilzgemeinschaften unter dem Einfluss des Klimawandels verändern“, sagt Kiers. „So können wir vorhersagen, was wir schützen müssen und was wir behalten können.“
Kiers interessierte sich nicht so sehr für Pilze – die Fruchtkörper von Pilzen, die Sporen enthalten und unzählige Formen und Größen annehmen. Stattdessen wollte sie mehr über die komplexen unterirdisch lebenden Pilzsysteme erfahren, die als Mykorrhiza-Netzwerke bekannt sind.
Mykorrhiza-Netzwerke bestehen aus fadenförmigen weißen Filamenten, von denen viele Wissenschaftler glauben, dass sie unzählige ökologische Rollen spielen: Sie können essentielle Nährstoffe mit Bäumen über die Wurzeln austauschen, bei der Wasseraufnahme und -retention helfen, Pflanzen vor Krankheitserregern schützen und den Boden erhalten. zusammen als riesiges unterirdisches Netzwerk agieren. Das fadenförmige System ist so vielschichtig und miteinander verbunden, dass es manchmal als das bezeichnet wird “holzschuppen leinwand”.
Es ist noch unklar, ob und wie diese Netze den Bäumen helfen, zu gedeihen, aber Kiers glaubt, dass die Untersuchung dieser unterirdischen Netzwerke unter solch rauen Bedingungen Wissenschaftlern helfen könnte, dürretolerante Pilze zu identifizieren, die das Wachstum von Pflanzen unterstützen und Pflanzen vor den Folgen schnell steigender Temperaturen schützen können.
„Diese Pilze können als ‚Biodünger‘ wirken – sie nehmen Phosphor, Stickstoff und Kalium auf und geben sie an die Pflanze ab“, erklärt Paola Bonfante, ehemalige Professorin für Pflanzenbiologie an der Universität Turin.
Die Forschung könnte Wissenschaftlern auch dabei helfen, vorauszusehen, wie sich Pilzgemeinschaften in Regionen, die für Dürren und Brände anfällig sind, an den Klimawandel anpassen können. Viele europäische Länder – darunter Spanien, Griechenland und Portugal – sowie andere Teile der Welt erlebten im vergangenen Jahr extrem heiße Sommer mit schweren Bränden und ungewöhnlich langen Dürren.
Die Initiative ist Teil einer größeres Projekt sprechen Gesellschaft zum Schutz unterirdischer Netze (Spun), um über 10.000 Pilzproben aus der ganzen Welt zu sammeln. Als Executive Director von Spun arbeitet Kiers mit Welt Pilze und der Crowther-Labor mithilfe von Satelliten- und Big-Data-Analysen Biodiversitäts-Hotspots zu identifizieren, an denen sie diese Mykorrhiza-Netzwerke beproben können.
Mykorrhiza-Netzwerke entwickeln oft einzigartige Beziehungen zu bestimmten Baumarten und Ökosystemen, und in Italien entnahm das Team Proben in der Nähe verschiedener Bäume, darunter Kiefer, Buche, Kastanie und Hasel, und an verschiedenen Orten. Zu Vergleichszwecken wurden auch Proben aus einem kürzlich abgebrannten Gebiet und einem nahe gelegenen ähnlichen Ort entnommen, der nicht vom Feuer betroffen war. Eine wichtige Frage sei, ob die Mykorrhiza-Netzwerke dem Feuer standhalten konnten und wenn ja, wie das möglich war, erklärt Kiers.
Um die Proben zu sammeln, hämmerte das Team zylindrische Röhrchen in das Myzel, das den Boden enthielt – die dünnen, weißen Stränge, die ein Mykorrhiza-Netzwerk bilden – und goss den Inhalt in Plastiktüten und mischte sie gründlich. Die Teilproben wurden dann in Kunststoffröhrchen gefüllt und mit geografischen Koordinaten beschriftet.
In Zukunft hofft Kiers, zu diesen Orten zurückzukehren und sie mit denen in gemäßigteren Ökosystemen zu vergleichen. „Wir wollen in einem Jahr, in zwei Jahren wiederkommen, neue Proben nehmen und versuchen, den Genesungsprozess zu verstehen und zu betrachten“, sagt sie.
Inzwischen wurden die Proben an Matteo Chialva und Professor Luisa Lanfranco, Pflanzenbiologen an der Universität Turin, geschickt. Sie werden genetische Sequenzierungstests durchführen, die „ermöglichen werden zu wissen, welcher Organismus im Untergrund vorhanden war“, präzisiert Chialva.
Von den geschätzten 2,2 bis 3,8 Millionen Pilzarten auf der Erde wurden nur etwa 600 untersucht Rote Liste bedrohter Arten der IUCN. Unter diesen, ungefähr die Hälfte gelten als bedroht.
„Wir machen uns definitiv Sorgen“, sagt Kiers. „Das ultimative Ziel ist es, sich wirklich auf die unterirdische Biodiversität zu konzentrieren und sagen zu können: Das ist auch eine wertvolle Vielfalt.“
Kiers hofft, dass die Ergebnisse den Forschern Aufschluss darüber geben werden, welche Gene Pilzen ihre dürreresistenten Eigenschaften verleihen und welche molekularen Mechanismen es ihnen ermöglichen, resistent zu sein.
Wissenschaftler wissen bereits, dass einige Myzelien haben flammhemmende Eigenschaften und andere werden unter Stress effizienter bei der Speicherung von Wasser und Nährstoffen. Sie wissen auch, dass Mykorrhizapilze, die dazu neigen, sich mit Feldfrüchten zu vermischen, wahrscheinlich trockenheitstoleranter sind als solche, die sich mit den Wurzeln hoher Waldbäume verbinden, sagt Bonfante.
In der Antarktis ein Pilz, Cryomyces antarcticus, speichert große Mengen Melanin in seiner Zellwand. Melanin, das gleiche Pigment, das die menschliche Haut verdunkelt und vor ultravioletten Strahlen schützt, kann Pilze vor Dürre und Feuer schützen, sagt Dr. Claudia Coleine, Mikrobiologin an der Universität von Tuscia, Viterbo, in der Nähe von Rom, die lebende Organismen in extremen Umgebungen untersucht und tat nicht am Projekt teilnehmen.
„Wir beginnen, die verschiedenen molekularen Mechanismen zu verstehen, die es Pilzen ermöglichen, unter extremen Bedingungen zu überleben“, sagt sie.
Bonfante betont, dass Labortests allein nicht ausreichen werden. „Wir wissen viel über Pilze, aber vor allem darüber, was in einer Petrischale passiert“, sagt sie.
Mykorrhiza-Netzwerke sind so eng mit Bäumen, Pflanzen, Mikroben und anderen Organismen verbunden, dass ihre isolierte Untersuchung bedeutet, dass unser Verständnis begrenzt ist. Wissenschaftler müssen die Lücke zwischen diesen beiden Bereichen schließen, indem sie ihre Ergebnisse in natürlichen Umgebungen validieren, fügt sie hinzu.
Kiers stimmt zu. „Wenn wir nicht verstehen, was im Untergrund vor sich geht und wie sie das beeinflussen, was uns wichtig ist, wie Kastanienbäume, Blumen, Bienen und Honig, verpassen wir so viel vom Bild.“
finde mehr Age of Extinction Cover hierund folgen Sie den Biodiversitätsreportern Phoebe Weston und Patrick Greenfield auf Twitter für alle Neuigkeiten und Features