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News: Appetit auf Apatit

Um ihren Hunger nach lebenswichtigen Nährstoffen zu stillen, zapfen Pflanzen gewöhnlich den im Erdreich verfügbaren Vorrat aus Mineralien an. Doch auf diese Versorgung verlassen sich einige Baumarten offenbar nicht gänzlich: Mithilfe ihrer unterirdischen Beziehungen erschließen Kiefer und Fichte sogar vermeintlich unzugängliche Quellen, indem sie selber Calcium "abbauen".
Fest verwurzelt im Boden sind Pflanzen auf Gedeih und Verderb auf die herrschenden Lebensbedingungen vor Ort angewiesen: Da ein "Umzug" in Gebiete mit einer besseren Versorgungslage ausgeschlossen ist, müssen sie zwangsläufig mit den vorhandenen Rohstoffen vorlieb nehmen. Auf ihrem Speiseplan stehen neben Kohlendioxid und Wasser eine Reihe von Nährstoffen wie Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Kalium, Calcium und Magnesium sowie ferner einige nur in Spuren benötigten Elemente.

Viele Bodenmineralien – insbesondere jene mit positiver Ladung – haften infolge elektrischer Anziehungskräfte an den negativ geladenen Oberflächen von Bodenpartikeln. Nur in dieser Form vermögen Pflanzen auch das benötigte Calcium über ihre Wurzeln aufzunehmen. Verwehrt bleibt ihnen indes der direkte Zugang zu einem großen Reservoir dieses Nährstoffes: Die im Erdreich existierenden Silikatmineralien, die nur äußerst langsam im Laufe Tausender Jahre verwittern und Calcium in das Ökosystem freisetzen, vermögen Pflanzen selber nicht zu erschließen, wie Forscher bisher annahmen.

Doch Joel Blum von der University of Michigan und seine Kollegen entdeckten nun, dass offenbar einige Bäume in der Lage sind, ihr Nahrungsbedürfnis nach Calcium auf einem anderen als dem herkömmlichen Weg zu befriedigen – allerdings nur, indem sie Hand in Hand mit symbiotischen Pilzmycelien zusammenarbeiten. Wie frühere Studien bereits gezeigt hatten, sondern diese wurzelumhüllenden Fäden organische Säuren aus, die Mineralpartikel durchdringen, auflösen und dabei essentielle Nährstoffe wie Calcium, Phosphor und Kalium freisetzen.

Auf diese Weise zersetzen die Pilze auch als Apatit bezeichnete Calciumsphosphate. Und tatsächlich nutzen ihre pflanzlichen Lebenspartner die zusätzliche Nährstoffquelle, wie Untersuchungen des Calcium-Strontium-Gehaltes im Laub und in den Nadeln von Bäumen nun ans Tageslicht brachten. Diese beiden Elemente verhalten sich zwar in lebenden Systemen sehr ähnlich, nicht jedoch während des Prozesses der Mineralienbildung im kristallinen Gestein: Infolgedessen weisen verschiedene Mineralien jeweils ein unterschiedliches Verhältnis von Calcium zu Strontium auf.

Und dieses entpuppte sich als verlässlicher Marker, um die Nahrungsgründe der Bäume zu bestimmen: Demnach vermögen Fichten und Kiefern mit tatkräftiger Unterstützung ihrer Pilz-Partner die Apatitvorräte im Boden abzubauen und für sich zu erschließen. Der Zuckerahorn, der hingegen kein unterirdisches Bündnis eingeht, kann von dieser zusätzlichen Quelle nicht profitieren. Zur Deckung seines Calciumbedarfs ist er weiterhin auf die gemeinhin verfügbaren Calcium-Ressourcen angewiesen, die locker gebunden an Bodenpartikel vorliegen.

Die Fähigkeit, auf einen anderen Nährstofflieferanten zurückzugreifen, könnte den betreffenden Bäumen eventuell helfen, die Folgen des sauren Regens auf Waldökosysteme abzumildern. Die sauren Niederschläge waschen das vorhandene Calcium gewöhnlich aus den Böden aus und hinterlassen dauerhafte Schäden, die nur schwerlich zu reparieren sind. Doch auch wenn Pflanzen einen Calciummangel überbrücken können, bedeute dies keinesfalls, saurer Regen sei unschädlich, gibt Blum zu Bedenken. "Einige Bäume verfügen über alternative Strategien, um an Calcium zu gelangen, wenn der pflanzenverfügbare Vorrat zu versiegen droht. Doch Bäume, die nicht diese Fähigkeit haben, befinden sich nach wie vor in einem Dilemma."

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