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Sporen auf Höhenflug : Pilzbefall, der mit dem Regen kommt

  • -Aktualisiert am

Mit Rostpilz infizierte Blätter Bild: Hans Reinhard

Der Rostpilz ist ein gefürchteter Schädling, der sich schnell ausbreitet. Dass die Sporen dafür Luftwirbel nutzen, die von Regentropfen erzeugt werden, haben jetzt amerikanische Biologen entdeckt.

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          So mancher Landwirt und Gartenbesitzer fürchtet das Auftreten rostfarbener, manchmal auch gelber, roter oder schwarzbrauner Flecken auf den Blättern und anderen Teilen von Pflanzen und Nutzpflanzen. Verantwortlich dafür sind Rostpilze, die auf Kosten ihrer Wirtspflanzen leben. Mit den Sporen, die an den befallenen Stellen entstehen, können die Rostpilze neue Pflanzen befallen. Dabei tragen nicht nur Winde, sondern vor allem auch Regentropfen zur Verbreitung dieser Pflanzenschädlinge bei. Welche Mechanismen hier eine Rolle spielen, haben amerikanische Wissenschaftler nun im Detail untersucht.

          Als Forschungsobjekt wählten die Forscher um Seungho Kim von der Cornell University in Ithaca, New York, den Weizen-Braunrost (Puccinia triticina), einen von mehreren Rostpilzen, die Weizenpflanzen heimsuchen. Wo dieser Pilz gedeiht, sind die Blätter übersät von ein bis zwei Millimeter großen Pusteln, aus denen orange-braune Sporen hervorquellen. Mit dem Wind werden solche Partikel, die nur zwei hundertstel Millimeter messen, kilometerweit transportiert. Besonders viele Sporen von Rostpilzen tummeln sich nach einem kräftigen Regenschauer in der Atmosphäre. Während die Regentropfen größere Partikel aus der Luft herauswaschen, verbleiben die winzigen Sporen in der Luft, die um die fallenden Regentropfen herumströmt.

          Pilzsporen auf Höhenflug

          Damit Braunrost-Sporen bei einem Regenguss überhaupt von einem Blatt abheben können, müssen sie zunächst eine bis zu zwei Millimeter dicke Grenzschicht überwinden. So dicht an der Pflanze wird die vorbeiströmende Luft durch Reibungskräfte merklich abgebremst. Wie es den Sporen gelingt, dieses Hindernis zu überwinden, konnten die Forscher in ihrem Labor an der Cornell University beobachten.

          Aufgewirbelte Pilzsporen

          Auf infizierte Weizenblätter ließen sie gezielt einzelne Wassertropfen fallen. Manche Pilzsporen, die von einem Tropfen getroffen wurden, flogen zusammen mit kleinen, zahlreich aufspritzenden Tröpfchen davon. Andere blieben trocken, lösten sich aber durch den Aufprall des Wassertropfens vom Blatt und wurden in die Luft gewirbelt. Je wuchtiger der Aufprall, desto mehr Sporen hoben ab. Ein einziger Wassertropfen konnte mehrere tausend Pilzsporen in die Höhe schleudern.

          Nach ballistischen Berechnungen wäre zu erwarten, dass der Höhenflug rasch ein Ende findet und die Pilzsporen wieder herunter auf das Blatt fallen. Die Keime verhalten sich jedoch erstaunlich anders: Zunächst folgen die Sporen zwar einer ballistischen Flugbahn und bewegen sich geradlinig nach oben. Sie steigen aber noch höher als der erwartete Umkehrpunkt. Dann beginnen sie eine Schleife zu drehen und landen schließlich viel weiter vom Ausgangspunkt entfernt.

          Ursache für Ausbreitung von Pilzkrankheiten?

          Um genauer zu verstehen, was hinter dieser extravaganten Flugbahn steckt, schufen die Wissenschaftler exakt kontrollierte Versuchsbedingungen. Wie Kim und seine Kollegen in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften berichten, ersetzten sie die Pilzsporen durch ebenso kleine Glaskügelchen und das Weizenblatt durch ein Blatt aus Kunststoff. Außerdem machten sie mit Rauch den Luftstrom sichtbar, der nach dem Aufprall eines Wassertropfens entsteht. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera beobachteten sie, wie sich am Rand des aufgeprallten Tropfens rasch ein ringförmiger Luftwirbel bildete, der die kleinen Kügelchen mitriss.

          Ein solcher Luftwirbel dürfte auch die Sporen von Rostpilzen so hochwirbeln, dass sie die luftige Grenzschicht verlassen, die über ihnen liegt. Das gibt ihnen die Chance, vom Wind erfasst und davongetragen zu werden. Dass gerade bei Regenwetter trockene Pilzsporen aufsteigen, ist nach Einschätzung der Forscher ein entscheidender Faktor, der die rapide Ausbreitung von Pilzkrankheiten begünstigt. In Feldern, die noch feucht vom Regen sind, finden die Sporen dann optimale Bedingungen, um neue Pflanzen zu infizieren.

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