Schilfrohr

Viele Halme können zu einem unterirdischen Verbund gehören

An Ufern und auf sumpfigen Böden bildet Schilf dichte Bestände. Die meist ein bis vier Meter hohen Halme tragen lange, steife Blätter; statt eines häutigen Blatthäutchens sitzt am Übergang von Scheide zu Spreite ein Haarkranz. Die große, später oft nickende Rispe besteht aus vielen kleinen Grasblüten. Größere Wuchshöhen sind unter anderen Bedingungen möglich.

Ein Halm entspricht dabei nicht notwendig einer selbständigen Pflanze. Unterirdische Sprosse, die Rhizome, wachsen seitlich weiter, verzweigen sich und können neue oberirdische Triebe bilden. Wurzeln gehen von diesem Sprosssystem aus. So verbinden sich Erneuerung und Ausbreitung mit einer besonderen Versorgungsfrage: Wie erreichen die unterirdischen lebenden Organe Sauerstoff, wenn die Poren ihres nassen Bodens weitgehend mit Wasser gefüllt sind?

Lufträume verkürzen den schwierigen Weg durch Wasser

Auch Rhizome und Wurzeln benötigen für ihre Zellatmung Sauerstoff. Dessen Transport durch wassergefüllte Bodenporen reicht in einem stark vernässten Sediment oft nicht aus. Schilf besitzt deshalb ein inneres System zusammenhängender Gasräume. In den Blattscheiden liegt Aerenchym mit längs verlaufenden Kanälen; diese stehen mit den Hohlräumen von Halm und Rhizom in Verbindung. Querwände und Verbindungsstellen beeinflussen den Strömungswiderstand.

Ein Teil des Austauschs erfolgt durch Diffusion: Gasmoleküle bewegen sich aufgrund unterschiedlicher Konzentrationen. Zusätzlich kann ein Druckunterschied einen gemeinsamen Gasstrom antreiben. Diese Konvektion liefert Sauerstoff schneller in den Rhizomverbund, als es über lange Strecken durch Diffusion allein möglich wäre. Bis in die einzelnen Wurzelbereiche kann anschließend weiterhin ein diffusionsabhängiger Weg nötig sein. Nicht jede Wurzelspitze liegt in einem durchgehend durchströmten Rohr.

Feuchte Blattscheiden können Druck aufbauen

Im Inneren einer lebenden Blattscheide ist die Luft sehr feucht. Der Wasserdampf verändert dort die Konzentrationen der übrigen Luftgase. Bei trockenerer Außenluft können diese Gase durch kleine Öffnungen nach innen diffundieren; dadurch kann sich ein Überdruck entwickeln. Die Pflanze braucht dafür keine muskuläre Pumpe. Entscheidend sind der Feuchteunterschied, geeignete Grenzflächen und ein durchgängiger Weg mit begrenztem Widerstand.

Afreen und Kollegen maßen Druck und Gasfluss an ganzen Halmen und einzelnen Blattscheiden. Teilweise isolierten sie Abschnitte gezielt und schufen Mess- oder Auslassöffnungen. Dabei fanden sie Druckgradienten entlang der Halme und Scheiden. Größere Blattscheiden konnten mehr Gasstrom beitragen. Solche Eingriffe machen die Funktionsweise untersuchbar, bilden aber keine vollständig unveränderte Druckkarte jedes natürlichen Bestands ab.

Auch Wind kann zur Belüftung beitragen, indem er an geeigneten offenen Halmenden Druckunterschiede erzeugt. Die jeweiligen Beiträge wechseln mit Wetter und Pflanzenzustand. Ein Röhricht besitzt daher keine ständig gleich starke innere Luftströmung.

Alte Halme sind mehr als Reste der vergangenen Saison

Ein lebender Halm kann den Gasstrom einspeisen, während offene alte oder gebrochene Halme als Ausgänge dienen. Dadurch führt der Weg durch den verbundenen Rhizomraum. Bei Druckmessungen beeinflusste das Verhältnis solcher Auslässe zu lebenden Halmen, wie gut die Strömung zustande kam. Ein intakter Einlass nützt wenig, wenn ein hoher Widerstand den Weiterweg behindert.

Die Gasverbindung wirkt außerdem in mehr als eine Richtung des Stoffaustauschs. Sauerstoff kann nach unten gelangen; Gase aus dem Sediment können nach außen entweichen. In einem deutschen schilfbestandenen Niedermoor verglichen Forschende unveränderte Flächen mit abgeschnittenen sowie zusätzlich versiegelten Halmen. Die Eingriffe veränderten den Methantransport durch Pflanzen und andere Austrittswege. Das zeigt die Bedeutung der Verbindung zwischen Boden und Atmosphäre. Daraus folgt jedoch keine einheitliche Klimabilanz aller Schilfbestände: Sauerstoffeintrag, mikrobielle Prozesse und Gasexport wirken zusammen.

Die weltweite Art hat unterschiedliche regionale Geschichten

Phragmites australis ist in vielen gemäßigten und subtropischen Regionen sowie in tropischen Gebirgen heimisch. Zugleich können bestimmte eingeführte Herkunftslinien regional stark expandieren. Beides widerspricht sich nicht.

Saltonstall verglich Chloroplasten-DNA neuerer nordamerikanischer Pflanzen mit historischen Herbarbelegen und Proben aus anderen Weltregionen. Die Untersuchung fand einheimische nordamerikanische Linien sowie einen besonders stark ausgebreiteten Typ, der mit eurasischem Material verwandt war. Die unscheinbaren genetischen Unterschiede machten eine Einführung innerhalb einer äußerlich ähnlichen Art erkennbar. Heute akzeptiert Kew unter anderem die Unterarten americanus und australis.

Die Belüftung gehört zur biologischen Ausstattung des Schilfs; sie erklärt allein noch nicht, warum eine bestimmte Linie an einem bestimmten Ort dominant wird. Dafür zählen auch Herkunft, Wasserstand, Nährstoffe und Störungen. Ein großes Röhricht kann deshalb Teil eines heimischen Feuchtgebiets sein, während eine eingeführte Linie andernorts ein Naturschutzproblem bildet.