Mikroskopische Organismen, die Wüstenfelsen färben
Text & Fotos von Wayne P. Armstrong
Flechtenkrusten auf Felsen & Felsbrocken
Die farbenprächtigsten Beläge auf Felsen werden zweifellos von Flechten erzeugt, einer bemerkenswerten symbiotischen Beziehung zwischen mikroskopisch kleinen Algenzellen und Pilzfäden. Obwohl Flechten auch extremen Umweltbedingungen trotzen können, können sie im Allgemeinen nicht so gut auf den trockenen, sonnenverbrannten Felsen überleben, auf denen die Mikroben des Wüstenlacks gedeihen. Felsflechten gibt es in einer Vielzahl von leuchtenden Farben, von Rot, Orange und Gelb bis hin zu strahlenden Grüntönen. Im Südwesten der Vereinigten Staaten gibt es Hunderte von Arten, darunter blattartige Formen und niedrig wachsende krustenartige Arten, die einer dicken Farbschicht ähneln.
Dieser Basaltaufschluss auf dem Santa Rosa Plateau in Südkalifornien ist von einer dichten Kruste aus vier farbenfrohen Flechtenarten bedeckt, darunter die orangefarbene Caloplaca, die gelbe Candelaria & Candelariella und die graue Xanthoparmelia. Es gibt keine Spur von Wüstenlack auf diesem Felsbrocken.
Der Flechtenkörper (Thallus) besteht aus Algenzellen, die in einer kompakten Masse aus Pilzgewebe leben. Die Algen sind photosynthetisch und versorgen den Pilz mit Kohlenhydratnährstoffen. Die empfindlichen Algenzellen werden außerdem von einem dichten Netz aus Pilzfäden umhüllt und erhalten so mechanischen Schutz vor ungünstigen klimatischen Bedingungen.
Dies gilt insbesondere für trockene Felsen, wo keiner der beiden Partner allein überleben könnte. Die Beziehung ist in der Tat eine Art Ehe, in der jedes Mitglied für sein Überleben auf das andere angewiesen ist. Erst 1867 beschrieb der Schweizer Botaniker Simon Schwendener die doppelte symbiotische Natur der Flechten. Eine der überzeugten Verfechterinnen der Hypothese der Algen-Pilz-Ehe war die hervorragende Naturforscherin und wissenschaftliche Illustratorin dieser Zeit namens Beatrix Potter, die später eine berühmte Autorin von Kindergeschichten wurde!
Ein Dutzend oder mehr Flechtenarten können auf einem einzigen Felsblock wachsen und oft die gesamte Felsoberfläche bedecken. Krustenflechten bilden eine so enge Verbindung mit der kristallinen Oberfläche einiger Felsen, dass es praktisch unmöglich ist, sie abzuschälen. Sie wachsen sogar auf glänzendem schwarzen Obsidian. Viele Krustenflechten verbringen die meiste Zeit ihres Lebens in einem ausgetrockneten „schlafenden“ Zustand und haben extrem langsame jährliche Wachstumsraten.
Flechten trocknen sehr schnell aus und können bis zu 98 Prozent ihres Wassergehalts verlieren. Wenn eine Flechte durch Regen oder Morgentau befeuchtet wird, saugt sie wie ein Löschblatt schnell Wasser auf, und die Photosynthese ihres kleinen Algenpartners wird für eine Weile wieder in Gang gesetzt. Da Flechten zu den ersten Pflanzen gehören, die auf nacktem Fels wachsen, spielen sie eine Rolle bei der Bodenbildung, indem sie die Felsoberfläche langsam anätzen. Mikroskopische Gesteinsfragmente, die mit der Flechte verwoben sind, werden durch Ausdehnung und Kontraktion gelockert, wenn die Flechte abwechselnd befeuchtet und getrocknet wird.
Nahaufnahme mehrerer krustöser Flechten, die langsam die Oberfläche von metavulkanischem Gestein in den Coast Ranges von Südkalifornien anätzen. Zu den Flechten gehören die zitronengelbe Acarospora schleicheri, die braune A. bullata und die graue Dimelaena radiata.
In der natürlichen Umwelt dringen Pflanzen ständig in neue Lebensräume ein und besiedeln sie – ein Phänomen, das als Sukzession bekannt ist. Da Flechten zu den ersten Pflanzen gehören, die nacktes Gestein besiedeln, spielen sie eine wichtige Rolle bei der primären Sukzession. Nachdem Flechten jahrhundertelang die Gesteinsoberfläche geätzt und zerkrümelt haben, beginnt sich Mineralboden und organisches Material anzusammeln. Dann beginnen andere Pflanzen wie Moose und Gräser zu wachsen, gefolgt von Kräutern, winterharten Sträuchern und schließlich Bäumen.
Obwohl Flechten schwache organische (phenolische) Säuren produzieren, ist es zweifelhaft, dass diese Säuren einen großen Einfluss auf die Ätzung von Felsen haben, es sei denn, sie sind kalkhaltig. Bei den meisten Gesteinsoberflächen ist der Ätzprozess wahrscheinlich mechanisch. Krustenflechten sind in der Lage, auf nacktem Gestein zu wachsen, wobei sie ihren sich ausbreitenden Thallus in jeden noch so kleinen Winkel und jede Ritze versenken. Mikroskopisch kleine Gesteinsfragmente, die mit dem Flechtendallus verwoben sind, werden durch Ausdehnung und Kontraktion gelöst, wenn der Thallus abwechselnd befeuchtet und getrocknet wird.
Die felsenbrechende Kraft von Pflanzen wird stark verstärkt, wenn Samen in Risse fallen und dann keimen. Das gilt besonders für holzige Sträucher und Nadelbäume mit kräftigen, expandierenden Wurzelsystemen. In der gesamten subalpinen Sierra Nevada gibt es Wälder aus Kiefern, Tannen und Hemlocktannen, die in relativ flachen Böden und im Duff wachsen, der über massivem Granit liegt. Dieses massive Granitgestein wurde erst vor 12.000 Jahren von Gletschern abgeschliffen und poliert.
Auf zerklüfteten Granitfelsen können große Kolonien von lindgrünen Landkartenflechten (Rhizocarpon geographicum), aschgrauen Aspicilia cinerea und orangefarbenen Caloplaca saxicola Tausende von Jahren alt sein. Die farbenprächtige chartreuse Felsflechte Acarospora chlorophana wächst nur wenige Millimeter pro Jahrhundert. Man muss sich nur die spektakulären Panoramen des von Gletschern zerklüfteten Granits in der Sierra Nevada ansehen, um die Größe einiger Krustenflechten zu erkennen.
Die geschwärzte Oberfläche der massiven Kuppeln im Yosemite-Nationalpark besteht aus Krustenflechtenarten von Buellia, Verrucaria und Lecidea atrobrunnea. Die Wachstumsraten von Felsflechten auf Gletschermoränen wurden verwendet, um das Zeitintervall zwischen dem Vorstoß und dem Rückzug der Gletscher zu bestimmen.
Felsflechten spielten eine wichtige Rolle für das Überleben der Ureinwohner und Entdecker. Indianer, Eskimos und Lappländer ernähren sich nicht nur von ihren Tieren, sondern auch von bestimmten Flechten. Die Blattflechten, die Felsenstacheln (Umbilicaria) genannt werden, werden in Suppen gekocht oder roh gegessen. Sie werden auch zu Salaten gegeben oder frittiert und gelten in Japan als Delikatesse.
Im Laufe der Geschichte haben die Bauern in Persien eine Massenverhungerung vermieden, indem sie die reichlich vorhandene krustige Felsflechte Lecanora esculenta aßen. Diese Flechte löst sich leicht in kleinen Flecken ab, wird vom Wind von den Felsen geweht und sammelt sich oft in Felsspalten und unter Sträuchern. In der Türkei und im Nordiran wird sie mit Mehl vermischt und zu einer Art Brot verarbeitet. Einige Bibelforscher glauben, dass diese Flechte das „Manna“ war, das die hungernden Israeliten während ihres Auszugs aus Ägypten rettete.
Durch die bemerkenswerte Verbindung zwischen Algen und Pilzen haben sich Flechten eine Existenz an Orten geschaffen, an denen keine anderen Lebensformen leben konnten. Obwohl sie Millionen von Jahren der Evolution überlebt haben, sind viele Flechtenarten heute durch Luftverschmutzung bedroht. Das gleiche Schicksal könnte auch einige der Wüstenlack-Mikroben ereilen. Da Flechten den größten Teil ihrer mineralischen Nährstoffe aus der Luft und dem Regenwasser aufnehmen, sind sie besonders anfällig für giftige Luftschadstoffe.
Da sie keine Möglichkeit haben, die von ihnen aufgenommenen Elemente in ihr Gewebe auszuscheiden, werden die giftigen Verbindungen noch stärker konzentriert. Die Toxine führen zu einer Verschlechterung der photosynthetischen Algenzellen und dem anschließenden Absterben des Pilzgatten. In einigen Wüstengebieten werden durch den intensiven Einsatz von Geländewagen große Mengen an alkalischem Staub aufgewirbelt. Diese erhöhte atmosphärische Alkalität kann die Manganoxidation durch Lackbakterien beeinträchtigen und so die Entwicklung von Wüstenlack verlangsamen oder hemmen.
Wie der sprichwörtliche Kanarienvogel, der unsichtbare, aber tödliche Methandämpfe in einem Kohlebergwerk aufspürt, sind Flechten empfindliche Barometer für die Luftverschmutzung. Ihre Anfälligkeit hat sie zu sehr effektiven Luftverschmutzungsüberwachungsstationen für den U.S. Forest Service und den National Park Service gemacht. Flechten und Wüstenlacke sind faszinierende und komplexe Lebewesen. Wir können noch viel von ihnen lernen. Außerdem überziehen sie unsere Wüstenberge mit einer Vielzahl schöner Farben.
Einige gute Referenzen über Wüstenlacke & Flechten
1. Armstrong, W.P. and J.L. Platt. 1993. „The Marriage Between Algae and Fungi“. Fremontia 22: 3-12.
2. Brock, T.M. and M.T. Madigan. 1988. Biologie der Mikroorganismen
(5. Auflage). Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
3. Dorn, R.I. 1982. „Enigma of the Desert“. Environment Southwest Number 497: 3-5.
4. Dorn, R.I. and T.M. Oberlander. 1982. „Rock Varnish.“ Progress In Physical Geography 6: 317-367.
5. Dorn, R.I. and T.M. Oberlander. 1981. „Microbial Origin of Desert Varnish“. Science 213: 1245-1247.
6. Nash, T.H. 1996. Lichen Biology. Cambridge University Press, Cambridge.
7. Richardson, David H.S. 1974. The Vanishing Lichens. Hafner Press, New York.
Wayne P. Armstrong ist Professor für Botanik, Fachbereich Biowissenschaften – Palomar College – San Marcos, Kalifornien. Er ist Herausgeber von WAYNE’S WORD®: A Newsletter of Natural History.
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