Wilfried Probst

Mykorrhizapilze und der Kohlenstoffvorrat im Boden

Wilfried Probst

Unterrichtsvoraussetzungen
Grundkenntnisse über Stoffkreisläufe und Trophieebenen in Ökosystemen; Wirkungsweise der Mykorrhiza.
Lösungshinweise
Aufgabe 1
Durch die Kohlenstoffassimilation der Grünen Pflanzen wird der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid entnommen, ein Teil davon wird durch die Atmung der Grünen Pflanzen direkt wieder an die Atmosphäre zurückgegeben, ein anderer Teil des Kohlenstoffs wird in die organische Substanz eingebaut und später über den oxidativen Abbau organischer Abfallstoffe wieder an die Atmosphäre zurückgegeben. Verringert sich die Geschwindigkeit des Abbaus, erhöht sich der Kohlenstoffanteil im Bodenspeicher. (AFB II)
Aufgabe 2
Die Kohlenstoffspeicherung ist im borealen Nadelwald am höchsten, im tropischen Wald am niedrigsten aber im Grasland fast ebenso niedrig. Dies korreliert mit der Stickstoffspeicherung, während die Variablen Niederschläge, Temperatur, Nettoprimärproduktion und Bodenbeschaffenheit keinen erkennbaren Einfluss auf die Kohlenstoff- und Stickstoffspeicherung haben. Es wird jedoch deutlich, dass in Biomen mit einem hohen Anteil von EM die Kohlenstoffspeicherung im Boden erhöht ist. (AFB I/II)
Aufgabe 3
Das Diagramm zeigt eine deutliche Korrelation zwischen Kohlenstoffgehalt und Stickstoffgehalt im Boden. Gleichzeitig ist in Lebensgemeinschaften mit Ektotropher Mykorrhiza das C:N-Verhältnis zum Kohlenstoff hin verschoben. Daraus kann man folgern, dass Ektotrophe Mykorrhizen im Vergleich mit Arbuskulär-vesikulären Mykorrhizen den vollständigen oxidativen Abbau organischer Abfallstoffe verzögern. Dies hängt damit zusammen, dass Pilze mit Ektotropher Mykorrhiza ihren Stickstoff vorwiegend aus organischen Abfallstoffen gewinnen und damit in Konkurrenz zu freien Destruenten treten, während Pilze mit Arbuskulär-vesikulärer Mykorrhiza vorwiegend anorganisch gebundenen Stickstoff nutzen und die freien Destruenten damit nicht beeinflusst werden. (AFB IIIII)
Aufgabe 4
Da Mykorrhizapilze ihren Symbiosepartnern Stickstoffverbindungen liefern, konkurrieren die grünen Pflanzen mit EM direkt mit den freien Destruenten um den Stickstoff in den organischen Abfallstoffen. Je mehr Stickstoffverbindungen die Pflanzen über ihre Mykorrhizapilze erhalten, desto besser wachsen sie und mehr Kohlenstoffdioxid wird in Biomasse festgelegt. Gleichzeitig stehen weniger organische Abfallstoffe für die freien Destruenten zur Verfügung. Dadurch wird weniger Kohlenstoffdioxid durch Atmung freigesetzt. Man kann also sagen, dass die grünen Pflanzen vor allem die Baume mithilfe der EM die Kohlenstoffspeicherung steuern.
AM-Pilze verwenden vorwiegend anorganischen Stickstoff. Daher verändern sie nicht das C:N-Verhältnis im Boden und hemmen nicht die freien Destruenten. (AFB III)
Aufgabe 5
In Wäldern mit einem hohem Eichen- und/oder Buchen-Anteil überwiegen ektotrophe Mykorrhizen. Deshalb wird im Boden mehr Kohlenstoff gespeichert als in Wäldern mit einem hohem Anteil an Ahorn-Arten, die überwiegend mit arbuskulär-vesikulären Mykorrhizen vergesellschaftet sind. Wenn im Waldboden möglichst viel Kohlenstoff gespeichert werden soll, sollte man eher mit Eichen oder Buchen statt mit Ahorn-Arten aufforsten. (AFB II)
Literatur
Averill, C./Turner, B. l./Finzl, A. C. (2014): Mycorrhiza-mediated competition between plants and decomposers drives soil carbon storage. Nature 505, S. 543 – 545
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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 405 / 2015

Pilze

Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Abitur & Prüfung Schuljahr 11-13