Für die meisten unserer einheimischen Baumarten sind Ektomykorrhizen die entscheidenden Strukturen für die Aquirierung und Zuführung von Nährstoffen. Zugleich stellen sie eine bedeutende Senke von Photosyntheseprodukten dar. So fließen zwischen 40 und 70 % der Kohlenstoffnettoproduktion einer Pflanze in ihren unterirdischen Teil zu den Wurzeln und den assoziierten Mykorrhizapilzen, wobei der Flux zu den Mykorrhizapilzen allein zwischen 10 und 30 % der Nettoproduktion der Pflanze beträgt (Abb.1).

Das Projekt B7 besetzt mit der Mykorrhizosphäre seit Phase I einen der entscheidenden Kontaktbereiche der Pflanze mit Ihrer Umwelt, an dem ein Großteil der Nährstoffe mobilisiert und aufgenommen wird, die dann erst für Wachstum und Abwehrprozesse zur Verfügung stehen. Veränderungen in diesem Bereich beeinflussen direkt die Nährstoffversorgung und damit Wachstum und letztendlich Konkurrenzfähigkeit der Pflanzenpartner. Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt dabei auf dem abziehenden Mycel als dem primär Nährstoffe aufnehmenden Bereich des Pilzpartners. Die Vorteile von Pilzhyphen gegenüber Wurzelhaaren an Feinwurzeln sind in Abb.2 zusammengefasst. Insbesondere deren Fähigkeit zur Auffächerung in dünnere Stränge oder einzelne Hyphen und die daraus resultierende Vergrößerung der potentiell absorbierenden Oberfläche werden als wesentliches Kriterium zur Effekivität der Nährstoffaufnahme angesehen.

Generell können Ektomykorrhizen funktionell nach der Verteilung, Organisation und Reichweite ihres extramatrikalen Mycels in vier verschiedene Explorationstypen unterteilt werden ( Agerer 2001), die auch stark unterschiedliche Mycelbiomassen aufweisen (Abb.3). Der „Contact-Explorationstyp“ zeichnet sich durch meist glatte Mäntel aus und bildet nur sehr wenig oder oft gar kein extramatrikales Mycel. Der „Short-Distance-Explorationstyp“ entwickelt um den Mantel ein auffälliges Mycel, das zum Teil auch relativ weit in das Substrat hineinziehen kann. Der „Medium-Distance-Explorationstyp“ besitzt zusätzlich deutliche Rhizomorphen (zu Strängen gebündelte Hyphen), die sich ebenfalls recht weit in das Substrat hinein entwickeln. Der „Long-Distance-Explorationstyp“ bildet sehr kompakte und weitreichende Rhizomorphen, die an ihrer Spitze eine starke Auffächerung aufweisen können. Mit den vier Explorationstypen von Ektomykorrhizen ist es jetzt möglich, Ektomykorrhizen hinsichtlich ihrer Kosten und ihres Nutzens zu charakterisieren.

Durch die unmittelbare Abhängigkeit der Mykorrhizapilze von ihren Pflanzenpartnern in der Kohlenstoffversorgung wirken sich Veränderungen in der Kohlenstoffverfügbarkeit der Pflanze auch auf die assoziierten symbiontischen Pilzpartner aus:

In Phase I und II lag der Schwerpunkt von B7 auf der Methodenentwicklung sowie der Erfassung der Kostenseite von Mykorrhizen und ihren Mycelien unter veränderter Verfügbarkeit von Kohlenstoff (u. a. Agerer & Raidl 2004, Koch et al. 2006, Raidl et al. 2007), wobei zunächst mit synthetisierten Mykorrhizen in Rhizotronen gearbeitet wurde. Prinzipiell steigert ein erhöhtes CO₂-Angebot auch die Menge an Photosyntheseprodukten, was in den meisten Untersuchungen bezüglich Ektomykorrhizen einen fördernden Einfluss auf deren Entwicklung hatte. Im Freiland wurden Artverschiebungen hin zu Arten mit ausgedehnteren Mycelien (die dem Long-Distance-Typ zuzuordnen sind) beobachtet und damit zu Arten mit höherem Kohlenstoffbedarf. Die Ozoneffekte auf Mykorrhizen sind dagegen nicht immer eindeutig, aber generell führt die unter erhöhtem Ozon verringerte Verfügbarkeit an Kohlenhydraten auch zu einer verminderten C-Allokation in den unterirdischen Bereich der Pflanze. Ob dies in Freilandsystemen eine Verschiebung in der Zusammensetzung der Mykorrhizapopulationen hin zu solchen Arten mit weniger Mycel bewirken kann, war eine der Hauptfragestellungen unseres Teilprojekts für die Phase III.

In Phase III stand zudem die Erfassung von Parametern bezüglich Nutzen der Mykorrhizen für ihren Pflanzenpartner im Vordergrund. Der Nutzen kann sich in gesteigerten Nährstoffgehalten und erhöhten Biomassezuwächsen bei unter- und oberirdischen Organen der Pflanzenpartner zeigen. Dies ist aber nur bei sehr kleinen Bäumen direkt zu erfassen. Deshalb wurde in Phase III als direkte und unmittelbar erfassbare Größe die durch Mycelien erzielte unterirdische Raumbesetzung und damit verbunden die Raumnutzung durch Mycelien als geeigneter Parameter gewählt, weil dadurch der direkte Anschluss der Mykorrhizosphäre an die raumbezogenen Modelle im SFB 607 gewährleistet wird. Die Bewertung des Wachstums von Mykorrhizen und ihren Mycelien als Ressourceninvestition zur Raumbesetzung und damit als Voraussetzung zur kompetetiven Ressourcenaufnahme verdeutlicht die zentrale Rolle der Raumbesetzung für Allokation und Allometrie.