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Mykorrhiza

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Einleitung

Zielgruppe: Lernende ab Klasse 9 sowie Interessierte an Gartenbau und Ökologie. Lernziel: Du erklärst die Zusammenarbeit von Pflanzenwurzeln und Pilzen, unterscheidest wichtige Formen und bewertest ökologische Anwendungen.

Mykorrhiza bezeichnet eine enge Lebensgemeinschaft zwischen Pilz und Pflanzenwurzel. Oft profitieren beide: Der Pilz erhält Kohlenstoffverbindungen aus der Fotosynthese, die Pflanze kann über Pilzhyphen zusätzliche Mineralstoffe und Wasser erschließen. Der Nutzen hängt von Art, Boden und Umweltbedingungen ab.

Film: „Mycorrhiza: what connects fungus and plant“, Bayerisches Umweltministerium (2019), veranschaulicht die Symbiose im Wald.

Das unterirdische Austauschsystem

Wurzeln, Hyphen und Nährstoffe

Die Hyphen eines Pilzes bilden ein feines Netzwerk im Boden. Es reicht in Poren, die Wurzeln allein nicht erschließen. Besonders Phosphor ist im Boden oft wenig beweglich. Der Pilz kann Phosphat aufnehmen und an die Pflanze abgeben; auch Stickstoff und Wasser können beteiligt sein. Umgekehrt erhält der Pilz organischen Kohlenstoff. Dies ist keine garantierte gleichmäßige Tauschbilanz: Bei hoher Nährstoffversorgung kann die Partnerschaft für die Pflanze weniger vorteilhaft sein.

Formen der Mykorrhiza

Arbuskuläre Mykorrhiza

Bei vielen krautigen Pflanzen und Nutzpflanzen dringen Pilzhyphen in Zellen der Wurzelrinde ein, ohne deren Zellmembran zu durchbrechen. Verzweigte Arbuskeln bilden große Austauschflächen. Diese Pilze gehören überwiegend zu den Glomeromycota.

Ektomykorrhiza

Bei zahlreichen Waldbäumen, etwa Buche, Eiche und Kiefer, umhüllt ein Pilzmantel die Feinwurzel. Zwischen Wurzelzellen liegt das Hartigsche Netz; die Pilzhyphen dringen normalerweise nicht in die Zellen ein. Viele bekannte Waldpilze bilden solche Partnerschaften.

Mykorrhiza im Ökosystem

Pilze beeinflussen Nährstoffkreisläufe, Bodenstruktur und die Entwicklung von Pflanzengemeinschaften. Nicht alle Pflanzen bilden Mykorrhiza; einige Familien zeigen selten oder keine typische Besiedlung. Pilznetzwerke können mehrere Pflanzen verbinden. Daraus folgt jedoch nicht automatisch, dass Bäume gezielt und uneigennützig andere Bäume versorgen: Umfang und Bedeutung solcher Transfers sind Gegenstand wissenschaftlicher Forschung.

Landwirtschaft, Wald und Forschung

Im Gartenbau werden Mykorrhizapilze teils als Inokulum eingesetzt. Der Erfolg hängt unter anderem von Pflanzenart, vorhandenem Bodenpilzbestand, Phosphatangebot, Bodenbearbeitung und Wasserverfügbarkeit ab. Ein gekauftes Präparat garantiert kein stärkeres Wachstum. Vergleiche deshalb behandelte und unbehandelte Pflanzen unter möglichst gleichen Bedingungen. Beobachte Wurzelwachstum und Pflanzenhöhe, ohne allein daraus eine Mykorrhizabesiedlung abzuleiten: Dafür braucht es geeignete mikroskopische oder molekulare Nachweise.

Vertiefungsfilm: Animation zur arbuskulären Mykorrhiza (Scivit); prüfe beim Anschauen, welche Strukturen sichtbar gemacht werden.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Was bezeichnet Mykorrhiza? (Gemeinschaft zwischen Pilz und Pflanzenwurzel) (!Verbindung zweier Blätter) (!Bakterienkolonie auf Blüten) (!Abbau von Gestein)

Was liefern Pflanzen vielen Mykorrhizapilzen? (Kohlenstoffverbindungen) (!Sonnenlicht) (!Sand) (!Chlorophyll)

Welcher Nährstoff wird häufig besser erschlossen? (Phosphor) (!Gold) (!Silizium als Metall) (!Kochsalz)

Was sind Hyphen? (Fadenförmige Pilzstrukturen) (!Samenanlagen) (!Blattadern) (!Wurzelhaare der Pflanze)

Was ist ein Arbuskel? (Verzweigte Austauschstruktur im Wurzelgewebe) (!Pilzfruchtkörper) (!Blütenorgan) (!Baumrinde)

Was kennzeichnet Ektomykorrhiza? (Pilzmantel und Hartigsches Netz) (!Arbuskeln in jeder Blattzelle) (!Ausschließlich Bakterien) (!Fehlende Pilzhyphen)

Welche Aussage zum Nutzen ist richtig? (Er hängt von Umweltbedingungen ab) (!Er ist immer gleich groß) (!Er tritt nur im Winter auf) (!Er betrifft nur Blüten)

Welche Baumart kann Ektomykorrhiza bilden? (Buche) (!Weizen als Baum) (!Mais als Baum) (!Sonnenblume als Baum)

Was beweist Pflanzenwachstum allein nicht? (Eine erfolgreiche Pilzbesiedlung) (!Dass Pflanzen Wasser benötigen) (!Dass Blätter vorhanden sind) (!Dass Licht Wachstum beeinflusst)

Wie prüft man die Wirkung eines Präparats sinnvoll? (Mit vergleichbaren Kontrollpflanzen) (!Nur mit einem Foto) (!Ohne Vergleichsgruppe) (!Durch Schätzen der Pilzfarbe)

Memory

Hyphe	Fadenförmiger Teil eines Pilzes
Arbuskel	Verzweigte Austauschfläche in Wurzelzellen
Phosphat	Häufig schwer verfügbarer Pflanzennährstoff
Pilzmantel	Hülle um ektomykorrhizierte Feinwurzeln
Fotosynthese	Bildung organischer Stoffe mithilfe von Licht

Drag and Drop

Ordne den Begriff zu.	Erklärung
Arbuskuläre Mykorrhiza	Austauschstrukturen innerhalb der Wurzelrinde
Ektomykorrhiza	Pilzmantel an der Wurzel
Hyphennetz	Feine Pilzfäden im Boden
Kontrollgruppe	Vergleich ohne untersuchte Behandlung
Phosphataufnahme	Erschließung eines wichtigen Mineralnährstoffs

Kreuzworträtsel

Mykorrhiza	Wie heißt die Verbindung von Pilz und Pflanzenwurzel?
Arbuskel	Wie heißt die baumartig verzweigte Austauschstruktur?
Phosphat	Welcher Nährstoff ist häufig schlecht beweglich?
Hyphen	Wie heißen die Pilzfäden?
Pilzmantel	Welche Hülle umgibt ektomykorrhizierte Wurzeln?
Symbiose	Wie heißt das enge Zusammenleben verschiedener Arten?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Pilze: Zeichne eine Wurzel mit Hyphen und beschrifte den Stoffaustausch.
Symbiose: Formuliere eine Definition mit einem eigenen Beispiel.
Phosphor: Erkläre in drei Sätzen, warum Phosphat wichtig ist.
Wald: Beobachte einen Waldboden und notiere Hinweise auf Pilze, ohne Organismen zu beschädigen.

Standard

Pflanzenwurzel: Vergleiche Arbuskeln und Hartigsches Netz in einer Tabelle.
Ökosystem: Erstelle ein Wirkungsdiagramm für Nährstoffkreisläufe.
Gartenbau: Plane einen fairen Topfpflanzenversuch mit Kontrollgruppe.
Wissenschaftskommunikation: Prüfe die Aussage, Pilze ernährten alle Bäume, anhand zweier Quellen.

Schwer

Experiment: Entwickle ein Messprotokoll für Wachstum, Bodenfeuchte und Störvariablen.
Statistik: Werte einen fiktiven Datensatz mit Mittelwerten und Streuung aus.
Ökologie: Diskutiere Kosten und Nutzen der Partnerschaft bei hohem Phosphatangebot.
Biodiversität: Entwirf eine begründete Empfehlung zur Förderung von Bodenpilzen.

Lernkontrolle

Stoffkreislauf: Erkläre den Austausch von Kohlenstoff und Phosphat und seine Grenzen.
Mykorrhiza: Vergleiche die anatomischen Unterschiede zweier Mykorrhizatypen.
Versuchsplanung: Begründe Kontrollgruppe, Wiederholungen und konstante Bedingungen.
Wissenschaftliche Methode: Unterscheide beobachtetes Wachstum von nachgewiesener Besiedlung.
Forstwirtschaft: Bewerte eine pauschale Empfehlung für Mykorrhizapräparate anhand von Standortfaktoren.

Lernnachweis

Du kannst ein beschriftetes Strukturmodell, eine fachlich korrekte Erklärung des Stoffaustauschs, eine Vergleichstabelle, einen kontrollierten Versuchsplan und eine quellenkritische Bewertung vorlegen. Beurteile dabei Unsicherheiten ausdrücklich und begründe deine Aussagen mit überprüfbaren Beobachtungen.

OER und Wikipedia

Bildquellen und Nutzungsrechte:

Mycorrhiza.svg, Amarachukwu Ifeji, CC BY-SA 4.0.
Mycorrhiza (5).svg, Ussypme18, CC BY-SA 4.0.
Arbuscular mycorrhiza cross-section.png, Vojtěch Dostál, gemeinfrei.
Mycorrhizal types.svg, Helixitta, CC BY-SA 4.0.
Mycorrhizal network.svg, Wikimedia Commons, Lizenz und Urheber siehe Dateiseite.
Arbuscular mycorrhizal root tuber.GIF, Scivit, Lizenz siehe Dateiseite.

Videos: Bayerisches Umweltministerium: Mycorrhiza und Scivit: arbuskuläre Mykorrhiza. Die YouTube-Einbettung ist keine freie Nachnutzungslizenz. Fachliche Orientierung: Mykorrhiza, Glomeromycota, Ektomykorrhiza; Aussagen zu Pilznetzwerken kritisch anhand aktueller Forschung prüfen.