Diversity and application of mycorrhiza of a tropical cloud forest
Final Report Abstract
Die Untersuchungen betrafen die Klärung der Pilzsymbiosen von Bäumen des tropischen Bergregenwalds von Südecuador und damit der Bergregion der nördlichen Anden, die klimatisch vom Amazonasbecken her bestimmt wird. Diese Bergregenwälder gehören zu den artenreichsten Ökosystemen überhaupt und gleichzeitig zu den am wenigsten erforschten und am meisten gefährdetsten. Ein Verlust dieser Artenvielfalt wäre der Verlust eines unvergleichlichen Genpools, der durch nichts ersetzt werden könnte. Es ist daher dringend geboten, die Vielfalt der Organismen zu erfassen und ihre gegenseitige Abhängigkeit unter den gegebenen Umweltbedindungen zu erforschen. Der wissenschaftliche Ansatz unserer Untersuchungen fußte auf der übergreifenden Hypothese, dass die außerordentliche Vielfalt der Arten in diesem tropischen Ökosystem in hohem Maße durch positive Interaktionen zwischen den Organismen, insbesondere auch zwischen Pflanzen und Pilzen (Mykorrhiza-Symbiosen) aufrechterhalten wird. Eine Voraussetzung hierfür wäre eine relativ große Redundanz der Assoziationen zwischen Pilzen und Pflanzen, d.h. ein breites gegenseitiges Förderspektrum. Die Zusammenhänge im Ökosystem tropischer Bergregenwald waren völlig ungeklärt. Kenntnisse der Mykorrhizaformen und der Pilzarten sollten auch für die Forstpflanzen-Anzucht einheimischer Arten genutzt werden können. Die molekularphylogenetische Erforschung der Pilzpartner von 115 Baumarten des Primärwaldes und von sechs heimischen Baumarten der Aufforstung ergab eine unerwartet hohe Zahl bisher nicht bekannter Mykorrhizapilze aus der Gruppe Glomeromycota, 28 Sequenztypen im Primärwald, 24 in den Aufforstungen, davon insgesamt 40 neue Sequenztypen, definiert auf der Basis von < 1% Unterschied der SSU rDNA. Die überraschenden Befunde wurden durch die Beobachtung bisher nicht bekannter Hyphenstrukturen bestätigt, die ebenfalls auf eine hohe Artenzahl hinweisen. Der hohen Diversität der Baumarten steht also auch eine hohe Diversität an Pilzarten gegenüber. Es wurden keine Baumart spezifischen Sequenztypen gefunden, was auf eine hohe Redundanz und potentielle Netzwerke der Pilze im Boden hinweist. Die eingangs angesprochene Hypothese, dass eine Vielzahl von Pilzen eine Vielzahl von Baumarten symbiotisch fördern kann, wird demnach unterstützt. Von den 30 Sequenztypen, die mehr als einmal gefunden wurden, waren acht sowohl im Primärwald als auch an den Pflanzen aus der Aufforstung vorhanden, die Mehrzahl also zusätzlich standortsabhängig. In ersten Versuchsreihen zur Steigerung von Wachstum und Vitalität von Baumschulpflanzen, wurde Waldboden und damit erhaltene Mykorrhizen als Inokulum eingesetzt. Mit den Mykorrhizen als Inokulum wurde in der Baumschule ein beeindruckendes Ergebnis erhalten. Wie sich diese Pflanzen im Freiland bewähren, konnte noch nicht getestet werden. Für die Fortführung der Versuche sollte nach dem jetzigen Stand des Wissens außer Waldboden auch der Boden der Pflanzflächen als Pilz- Inokulatträger getestet werden. Die Pilzarten der Weideflächen sind voraussichtlich besser an die Umweltbedingungen der Aufforstung angepasst. Ob sie sind für Baumarten aus dem Primärwald ausreichend effektiv sind, muss durch Versuchsreihen geklärt werden. Ohne geeignete Mykorrhizapilzarten für die Pflanzenanzucht sind die Erfolgsaussichten der Pflanzungen gering, denn der hohe Mykorrhizierungsgrad der Bäume im Primärwald weist auf eine hohe Abhängigkeit von den Symbionten hin. Die Nährstofflimitierung der Böden, insbesondere an pflanzenverfügbarem Pi macht eine Mykorrhizierung zwingend erforderlich. Die Ergebnisse wurden auf zahlreichen Tagungen im In- und Ausland sowohl vor Wissenschaftlern als auch Anwendern vorgetragen und stoßen insbesondere in Ecuador auf breites Interesse.
Publications
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(2004) Graffenrieda emarginata (Melastomataceae) forms mycorrhizas with Glomeromycota and with a member of Hymenoscyphus ericae aggr. in the organic soil of a neotropical mountain rain forest. Canadian Journal Botany 82: 340-356
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(2004) The significance of mycorrhizal diversity of trees in the tropical mountain forest of southern Ecuador. Lyonia 7: 50-56
Kottke I, Haug I
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(2005) Russulaceae and Thelephoraceae form ectomycorrhizas with members of the Nyctaginaceae (Caryophyllales) in the tropical mountain rain forest of southern Ecuador. New Phytologist 165: 923-936
Haug I, Weiß M, Homeier J, Oberwinkler F, Kottke I
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(2005) Two members of the Glomeromycota form distinct ectendomycorhizas with Alzatea verticillata, a prominent tree in the mountain rain forest of southern Ecuador. Mycological Progress 4: 11-22
Beck A, Kottke I, Oberwinkler F
