Es ist eine Informationsautobahn, die die Interaktionen zwischen einer großen, vielfältigen Population von Individuen beschleunigt. Es ermöglicht Personen, die weit voneinander entfernt sind, zu kommunizieren und sich gegenseitig zu helfen. Aber es erlaubt ihnen auch, neue Formen der Kriminalität zu begehen.

Nein, wir reden nicht über das Internet, wir reden über Pilze. Während Pilze der bekannteste Teil eines Pilzes sein könnten, bestehen die meisten ihrer Körper aus einer Masse dünner Fäden, die als Myzel bekannt sind. Wir wissen jetzt, dass diese Fäden als eine Art unterirdisches Internet fungieren und die Wurzeln verschiedener Pflanzen verbinden. Dieser Baum in Ihrem Garten ist wahrscheinlich dank Myzelien an einen mehrere Meter entfernten Busch angeschlossen.

Je mehr wir über diese unterirdischen Netzwerke lernen, desto mehr müssen sich unsere Vorstellungen von Pflanzen ändern. Sie sitzen nicht nur still da und wachsen. Durch die Verknüpfung mit dem Pilznetzwerk können sie ihren Nachbarn helfen, indem sie Nährstoffe und Informationen austauschen – oder unerwünschte Pflanzen sabotieren, indem sie giftige Chemikalien über das Netzwerk verbreiten. Es stellt sich heraus, dass dieses „World Wide Web“ sogar eine eigene Version der Cyberkriminalität hat.

Rund 90% der Landpflanzen stehen in wechselseitig vorteilhaften Beziehungen zu Pilzen. Der deutsche Biologe Albert Bernard Frank aus dem 19.Jahrhundert prägte das Wort „Mykorrhiza“, um diese Partnerschaften zu beschreiben, bei denen der Pilz die Wurzeln der Pflanze besiedelt.

Pilze wurden als „natürliches Internet der Erde“ bezeichnet

In Mykorrhiza-Assoziationen versorgen Pflanzen Pilze mit Nahrung in Form von Kohlenhydraten. Im Gegenzug helfen die Pilze den Pflanzen, Wasser aufzusaugen und Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff über ihre Myzelien bereitzustellen. Seit den 1960er Jahren ist klar, dass Mykorrhizen einzelnen Pflanzen zum Wachsen verhelfen.

Pilznetzwerke stärken auch das Immunsystem ihrer Wirtspflanzen. Denn wenn ein Pilz die Wurzeln einer Pflanze besiedelt, löst er die Produktion von Abwehrchemikalien aus. Diese machen spätere Reaktionen des Immunsystems schneller und effizienter, ein Phänomen, das als „Priming“ bezeichnet wird. Das einfache Anschließen an Myzelnetzwerke macht Pflanzen widerstandsfähiger gegen Krankheiten.

Aber das ist noch nicht alles. Wir wissen jetzt, dass Mykorrhizen auch Pflanzen verbinden, die weit voneinander entfernt sein können. Der Pilzexperte Paul Stamets nannte sie 2008 in einem TED-Vortrag „das natürliche Internet der Erde“. Die Idee hatte er erstmals in den 1970er Jahren, als er Pilze mit einem Elektronenmikroskop untersuchte. Stamets bemerkte Ähnlichkeiten zwischen Myzelien und ARPANET, der frühen Version des Internets des US-Verteidigungsministeriums.

Filmfans werden vielleicht an James Camerons Blockbuster Avatar aus dem Jahr 2009 erinnert. Auf dem Waldmond, auf dem der Film spielt, sind alle Organismen miteinander verbunden. Sie können kommunizieren und gemeinsam Ressourcen verwalten, dank „einer Art elektrochemischer Kommunikation zwischen den Wurzeln von Bäumen“. Zurück in der realen Welt scheint dies etwas Wahres zu sein.

Es hat Jahrzehnte gedauert, um herauszufinden, was das moderne Internet leisten kann. Bereits 1997 fand Suzanne Simard von der University of British Columbia in Vancouver einen der ersten Beweise. Sie zeigte, dass Douglasien und Papierbirken über Myzelien Kohlenstoff zwischen ihnen übertragen können. Andere haben seitdem gezeigt, dass Pflanzen auf dem gleichen Weg auch Stickstoff und Phosphor austauschen können.

Diese Pflanzen sind nicht wirklich Individuen

Simard glaubt jetzt, dass große Bäume kleinen, jüngeren helfen, indem sie das Pilz-Internet nutzen. Ohne diese Hilfe, glaubt sie, würden viele Setzlinge nicht überleben. In der Studie von 1997 erhielten Sämlinge im Schatten – die wahrscheinlich wenig Nahrung haben – mehr Kohlenstoff von Spenderbäumen.“Diese Pflanzen sind nicht wirklich Individuen in dem Sinne, dass Darwin dachte, sie wären Individuen, die um das Überleben der Stärksten konkurrieren“, sagt Simard in der Dokumentation Do Trees Communicate aus dem Jahr 2011? „Tatsächlich interagieren sie miteinander und versuchen sich gegenseitig beim Überleben zu helfen.“

Es ist jedoch umstritten, wie nützlich diese Nährstofftransfers wirklich sind. „Wir wissen sicherlich, dass es passiert, aber was weniger klar ist, ist das Ausmaß, in dem es passiert“, sagt Lynne Boddy von der Cardiff University in Großbritannien.

Während dieses Argument tobt, haben andere Forscher Beweise dafür gefunden, dass Pflanzen besser gehen und durch die Myzelien kommunizieren können. Im Jahr 2010 fand Ren Sen Zeng von der South China Agricultural University in Guangzhou heraus, dass Pflanzen, die von Schadpilzen befallen werden, chemische Signale in die Myzelien abgeben, die ihre Nachbarn warnen.

Tomatenpflanzen können Verteidigungsreaktionen „belauschen“

Zengs Team züchtete Tomatenpflanzenpaare in Töpfen. Einige der Pflanzen durften Mykorrhizen bilden.

Nachdem sich die Pilznetzwerke gebildet hatten, wurden die Blätter einer Pflanze in jedem Paar mit Alternaria solani besprüht, einem Pilz, der eine frühe Fäule verursacht. Luftdichte Plastiktüten wurden verwendet, um eine oberirdische chemische Signalübertragung zwischen den Pflanzen zu verhindern.

Nach 65 Stunden versuchte Zeng, die zweite Pflanze in jedem Paar zu infizieren. Er fand heraus, dass sie viel seltener an Fäule erkrankten und signifikant geringere Schäden aufwiesen, wenn sie Myzelien hatten.“Wir schlagen vor, dass Tomatenpflanzen Abwehrreaktionen „belauschen“ und ihre Krankheitsresistenz gegen potenzielle Erreger erhöhen können“, schrieben Zeng und seine Kollegen. Die Mykorrhizen ermöglichen es Pflanzen also nicht nur, Nahrung zu teilen, sie helfen ihnen auch, sich zu verteidigen.

Es sind nicht nur Tomaten, die das tun. Im Jahr 2013 zeigten David Johnson von der University of Aberdeen und seine Kollegen, dass dicke Bohnen auch Pilznetzwerke nutzen, um drohende Bedrohungen zu erkennen – in diesem Fall hungrige Blattläuse.Johnson fand heraus, dass Ackerbohnensämlinge, die nicht selbst von Blattläusen befallen wurden, sondern mit denen verbunden waren, die über Pilzmyzelien waren, ihre chemischen Abwehrkräfte gegen Blattläuse aktivierten. Diejenigen ohne Myzelien nicht.

„Zwischen diesen Pflanzen gab es eine Form der Signalisierung von Pflanzenfressern durch Blattläuse, und diese Signale wurden durch Mykorrhiza-Myzel-Netzwerke transportiert“, sagt Johnson.

Aber genau wie das menschliche Internet hat das Pilz-Internet eine dunkle Seite. Unser Internet untergräbt die Privatsphäre und erleichtert schwere Straftaten – und ermöglicht häufig die Verbreitung von Computerviren. Auf die gleiche Weise bedeuten die Pilzverbindungen der Pflanzen, dass sie nie wirklich allein sind und dass böswillige Nachbarn ihnen schaden zufügen können.

Zum einen stehlen einige Pflanzen über das Internet voneinander. Es gibt Pflanzen, die kein Chlorophyll haben, so dass sie im Gegensatz zu den meisten Pflanzen ihre eigene Energie nicht durch Photosynthese produzieren können. Einige dieser Pflanzen, wie die Phantomorchidee, erhalten den Kohlenstoff, den sie benötigen, von nahe gelegenen Bäumen über die Myzelien von Pilzen, mit denen beide verbunden sind.

Andere Orchideen stehlen nur, wenn es ihnen passt. Diese „Mixotrophen“ können Photosynthese betreiben, aber sie „stehlen“ auch Kohlenstoff aus anderen Pflanzen, indem sie das Pilznetzwerk nutzen, das sie verbindet.

Das klingt vielleicht gar nicht so schlecht. Cyberkriminalität kann jedoch viel unheimlicher sein als ein kleiner Diebstahl.

Pflanzen müssen mit ihren Nachbarn um Ressourcen wie Wasser und Licht konkurrieren. Als Teil dieses Kampfes setzen einige Chemikalien frei, die ihren Rivalen schaden.

Diese „Allelopathie“ tritt häufig bei Bäumen auf, darunter Akazien, Zuckerbeeren, amerikanische Bergahorn und verschiedene Eukalyptusarten. Sie setzen Substanzen frei, die entweder die Wahrscheinlichkeit verringern, dass sich andere Pflanzen in der Nähe ansiedeln, oder die Ausbreitung von Mikroben um ihre Wurzeln herum verringern.Skeptische Wissenschaftler bezweifeln, dass Allelopathie diesen unfreundlichen Pflanzen sehr hilft. Sicherlich, sagen sie, würden die schädlichen Chemikalien vom Boden absorbiert oder von Mikroben abgebaut, bevor sie weit reisen könnten.

Aber vielleicht können Pflanzen dieses Problem umgehen, indem sie unterirdische Pilznetzwerke nutzen, die größere Entfernungen zurücklegen. Im Jahr 2011 machten sich die chemische Ökologe Kathryn Morris und ihre Kollegen daran, diese Theorie zu testen.

Morris, früher Barto, züchtete goldene Ringelblumen in Behältern mit Mykorrhizapilzen. Die Töpfe enthielten Zylinder, die von einem Netz umgeben waren, mit Löchern, die klein genug waren, um Wurzeln fernzuhalten, aber groß genug, um Myzel einzulassen. Die Hälfte dieser Zylinder wurde regelmäßig gedreht, um das Wachstum von Pilznetzwerken zu stoppen.

Das Team testete den Boden in den Zylindern auf zwei Verbindungen der Ringelblumen, die das Wachstum anderer Pflanzen verlangsamen und Nematodenwürmer abtöten können. In den Zylindern, in denen die Pilze wachsen durften, waren die Gehalte der beiden Verbindungen 179% und 278% höher als in Zylindern ohne Pilze. Das deutet darauf hin, dass die Myzelien die Toxine wirklich transportiert haben.

Das Team züchtete dann Salatsämlinge aus beiden Behältern im Boden. Nach 25 Tagen wogen diejenigen, die in dem toxinreicheren Boden gezüchtet wurden, 40% weniger als diejenigen in Böden, die aus den Myzelien isoliert wurden. „Diese Experimente zeigen, dass die Pilznetzwerke diese Chemikalien in ausreichend hohen Konzentrationen transportieren können, um das Pflanzenwachstum zu beeinflussen“, sagt Morris, der jetzt an der Xavier University in Cincinnati, Ohio, arbeitet.

Als Reaktion darauf haben einige argumentiert, dass die Chemikalien außerhalb des Labors möglicherweise nicht so gut funktionieren. Also suchten Michaela Achatz von der Freien Universität Berlin und ihre Kollegen nach einem ähnlichen Effekt in freier Wildbahn.Eines der am besten untersuchten Beispiele für Allelopathie ist der amerikanische Schwarznussbaum. Es hemmt das Wachstum vieler Pflanzen, einschließlich Heftklammern wie Kartoffeln und Gurken, indem es eine Chemikalie namens Jugalone aus seinen Blättern und Wurzeln freisetzt.

Achatz und ihr Team stellten Töpfe um Walnussbäume, in die zum Teil Pilznetzwerke eindringen konnten. Diese Töpfe enthielten fast viermal mehr Jugalone als Töpfe, die gedreht wurden, um Pilzverbindungen fernzuhalten. Die Wurzeln von Tomatensämlingen, die in den Jugalone-reichen Boden gepflanzt wurden, wogen durchschnittlich 36% weniger.

Einige besonders schlaue Pflanzen könnten sogar das Make-up von Pilzgemeinschaften in der Nähe verändern. Studien haben gezeigt, dass gefleckter Knöterich, schlanker wilder Hafer und weicher Brom die pilzliche Zusammensetzung von Böden verändern können. Laut Morris könnte dies es ihnen ermöglichen, rivalisierende Arten mit giftigen Chemikalien besser anzugreifen, indem sie das Wachstum von Pilzen begünstigen, mit denen sie sich beide verbinden können.

Tiere könnten auch das Pilz-Internet ausnutzen. Einige Pflanzen produzieren Verbindungen, um freundliche Bakterien und Pilze an ihre Wurzeln zu locken, aber diese Signale können von Insekten und Würmern aufgenommen werden, die nach leckeren Wurzeln suchen. Im Jahr 2012 schlug Morris vor, dass die Bewegung dieser Signalchemikalien durch Pilzmyzelien unbeabsichtigt für die Anwesenheit der Pflanzen bei diesen Tieren werben könnte. Sie sagt jedoch, dies sei in einem Experiment nicht nachgewiesen worden.Als Ergebnis dieser wachsenden Zahl von Beweisen haben viele Biologen begonnen, den Begriff „World Wide Web“ zu verwenden, um die Kommunikationsdienste zu beschreiben, die Pilze Pflanzen und anderen Organismen bieten.“Diese Pilznetzwerke machen die Kommunikation zwischen Pflanzen, auch zwischen Pflanzen verschiedener Arten, schneller und effektiver“, sagt Morris. „Wir denken nicht darüber nach, weil wir normalerweise nur sehen können, was sich über dem Boden befindet. Aber die meisten Pflanzen, die Sie sehen können, sind unterirdisch verbunden, nicht direkt durch ihre Wurzeln, sondern über ihre Myzelverbindungen.“Das Pilz-Internet veranschaulicht eine der großen Lehren der Ökologie: Scheinbar getrennte Organismen sind oft miteinander verbunden und können voneinander abhängen. „Ökologen wissen seit einiger Zeit, dass Organismen stärker miteinander verbunden und voneinander abhängig sind“, sagt Boddy. Das World Wide Web scheint ein entscheidender Teil der Entstehung dieser Verbindungen zu sein.