Mikroskopischer Service: Schimmelpilze

In der Welt der Organismen bilden die Pilze ein eigenes Reich und lassen sich klar von Bakterien, Algen, höheren Pflanzen, Protozoen und vielzelligen Tieren abgrenzen. Im Gegensatz zu den Bakterien besitzen die Zellen der Pilze stets einen oder mehrere Zellkerne, welche durch eine Hülle vom übrigen Zellinhalt abgegrenzt sind. Im Unterschied zu Algen, Moosen und höheren Pflanzen bilden Pilze kein Blattgrün und können das Sonnenlicht nicht als Energiequelle nutzen. Pilze verfügen im Gegensatz zu Tieren über Zellwände. Bei den Echten Pilzen (Fungi), zu denen Jochpilze, Schlauchpilze, Ständerpilze und Imperfekte Pilze gehören, enthalten diese Zellwände Chitin als Gerüstsubstanz. Die Echten Pilze sind stets unbeweglich und bilden auch keine beweglichen Keimzellen. Pilze benötigen wie Mensch und Tier organische Verbindungen zum Leben, sind also heterotroph. Im Unterschied zu Tieren können sie Nährstoffe aber nur dann aufnehmen, wenn diese in Wasser gelöst sind, Pilze sind osmotroph. Dagegen können Tiere, auch die einzelligen Protozoen, fast stets auch feste Nahrungspartikel aufnehmen, also phagotroph leben. Allerdings scheiden viele Pilzarten Enzyme in die Umgebung aus, die Proteine, Cellulose oder andere unlösliche Makromoleküle in wasserlösliche Moleküle zerlegen, welche dann von den Pilzzellen resorbiert werden.

Saprotrophe Pilze ernähren sich von der organischen Substanz abgestorbener Organismen. Dagegen leben biotrophe Pilze als Symbionten oder Parasiten in oder auf anderen Lebewesen und entziehen diesen die zum Leben benötigten Stoffe. Den besiedelten Organismus bezeichnet man als Wirt. Parasiten schädigen ihre Wirte; Symbionten tun dies nicht. Vielmehr ziehen aus einer Symbiose in der Regel beide Partner (Wirtsorganismus und Symbiont) Vorteile. Beispiele für Symbiosen sind die engen Lebensgemeinschaften zwischen verschiedenen Bodenpilzen und den Wurzeln höherer Pflanzen sowie die Flechten, welche Doppelwesen aus einem Pilz und einem phototrophen Organismus (Alge oder Cyanobacterium) darstellen. Die Grenzen zwischen parasitischer und saprotropher Lebensweise sind nicht immer scharf: So bringen manche parasitischen Pilze ihre Wirtspflanze zum Absterben und wachsen anschließend auf dem toten Gewebe weiter. Obligate Parasiten dagegen wie z. B. die Echten Mehltaupilze (Abb.) sind auf lebendes Gewebe angewiesen. Sie können weder auf abgestorbenen Pflanzenteilen weiterwachsen noch auf künstlichen Nährböden kultiviert werden.

Die typischen natürlichen Lebensräume der Pilze sind der Erdboden, abgestorbenes Pflanzenmaterial und lebende Pflanzen. Viele parasitische Pilze leben auf Kulturpflanzen und verursachen als Erreger von Pflanzenkrankheiten Schäden in Landwirtschaft, Garten- oder Weinbau. Nur wenige Pilzarten leben im Wasser. Und nur wenige Pilzarten besiedeln als Symbionten oder Parasiten Mensch oder Tier. So sind Mykosen, also durch Pilze verursachte Infektionskrankheiten beim Menschen relativ selten.

Pilze können mit bloßem Auge sichtbar, mikroskopisch klein oder sogar einzellig sein. Die Zellen der Echten Pilze sind meist langgestreckt und fädig. Die Pilzfäden (Abb.) werden auch Hyphen genannt und sind meist verzweigt. Sie können durch Querwände septiert sein. Pilzzellen können einkernig, paarkernig oder vielkernig sein. Die plasmatischen Inhalte der Zellen eines Fadens stehen durch Poren in den Querwänden miteinander in Verbindung. Die Gesamtheit des Pilzgeflechts aus verzeigten Hyphen wird Myzel (Mehrzahl: Myzelien) genannt. Nicht zu den Pilzen sondern zu den Bakterien gehören die Strahlenpilze (Actinomycetales), auch Actinomyceten (andere Schreibweise: Aktinomyzeten) genannt. Ihre Zellfäden enthalten keine Zellkerne und sind sehr dünn.

Die Vermehrung und Ausbreitung erfolgt bei den Echten Pilzen durch mikroskopisch kleine Sporen , welche durch Wind, Wasser oder Tiere transportiert werden. Bei fädigen Pilzen kommt eine Vielzahl verschiedener Sporentypen vor, welche meist einzellig, seltener mehrzellig sind. Konidiosporen (Abb.), manchmal auch kurz Konidien genannt, sind genetisch identisch mit den Zellen des Pilzgeflechts, auf dem sie entstanden sind. Es gibt jedoch auch Sporentypen, bei deren Bildung es zu einer Neukombination der Erbanlagen kommt und die sich daher genetisch untereinander und von ihren Mutterzellen unterscheiden. Hierzu gehören die Ascosporen (Abb.) der Schlauchpilze und die Basidiosporen (Abb.) der Ständerpilze. Pilzsporen können unter geeigneten Bedingungen zu neuen Pilzfäden auskeimen, aus denen ein neues Pilzgeflecht entstehen kann. Für die Sporenkeimung ist ausreichende Feuchtigkeit erforderlich, für das Myzelwachstum müssen darüberhinaus verwertbare Nährstoffe zur Verfügung stehen.

Eine ganze Reihe von Pilzen wie z. b. Steinpilz, Pfifferling oder Speise-Morchel bilden ansehnliche Fruchtkörper. Diese bestehen aus zahlreichen parallelen oder umeinander gewundenen Hyphen. Die Fruchtkörper, an denen die Sporen entstehen, werden vom eigentlichen Pilzmyzel hervorgebracht und ernährt. Das Myzel dieser Pilze lebt meist im Erdboden (z. B. bei Steinpilz und Speise-Morchel) oder im Holz lebender oder toter Bäume, teilweise auch in gelagertem oder verbautem Holz. Dabei wird das Holz meist zerstört oder zersetzt und morsch, befallene Bäume können absterben oder ihre Standfestigkeit verlieren.

Viele holzbewohnende Pilze begnügen sich mit Totholz, welches in Form abgestorbener Bäume, am Boden liegender Äste, gefällter Baumstämme oder als Baumstümpfe in Wäldern, Gärten und Grünanlagen anfällt. Einige können außerdem aber auch Zaunlatten, Pfähle, Brückengeländer und ähnliche Anlagen aus Holz befallen. An totem Nadelholz wächst z. B. der Zaun-Blättling (Gloeophyllum sepiarum), der auch Holzzäune, Pfähle und Holzbrücken besiedeln kann. Verbautes Holz in Gebäuden kann z. B. der gefürchtete Hausschwamm (Serpula lacrimans) befallen. Parasitische Baumpilze besiedeln lebende Gehölze, wachsen aber, wenn ihr Wirt abgestorben ist, in der Regel auch auf dem Totholz weiter. Voraussetzung für eine Infektion sind oft Wunden, hohes Alter oder Schwächung durch ungünstige Umweltbedingungen. Parasitisch auf verschiedenen Laubbäumen, sehr selten auch auf Nadelbäumen wächst z. B. der Schwefel-Porling (Laetiporus sulphureus). Bei den holzbesiedelnden Pilzen lässt sich nicht immer streng zwischen parasitischer und saprotropher Lebensweise unterscheiden. Man muss sich auch vor Augen halten, dass das Holz lebender Bäume im Wesentlichen aus langgestreckten dickwandigen Zellen besteht, die ihren plasmatischen Inhalt verloren haben, also selbst nicht mehr leben.

Bei der Zersetzung von Totholz spielen Pilze im Naturhaushalt eine überragende Rolle. Von Holzzerstörung spricht man vorzugsweise dann, wenn Pilze lebende Bäume oder verbautes Holz befallen und morsch machen. An Pilzfruchtkörper, die auf der Erdoberfläche, an Bäumen oder an Holz erscheinen, wird oft gedacht, wenn in der Alltagssprache von "Pilzen" die Rede ist. Nicht alle Pilze bilden auffällige Fruchtkörper; bei einigen Pilzgruppen fehlen sie, bei anderen sind sie winzig. Die Fruchtkörper (Abb.) der pflanzenparasitischen Echten Mehltaupilze etwa sind mit bloßem Auge gerade eben zu erkennen, eine Lupe ist hilfreich.

Bei einigen Pilzen, z. B. bei der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) sind die Zellen nicht fädig sondern rundlich oder oval und liegen einzeln oder in lockeren Haufen vor. Wachstum bzw. Vermehrung erfolgt bei ihnen durch Sprossung, dies ist eine inäquale Zellteilung mit späterer Zelltrennung. Pilze mit diesen Eigenschaften werden Sprosspilze genannt. Auch bei ihnen können übrigens Sporen vorkommen. Die Echten Hefen sind mit der Bäckerhefe verwandt. Sprosspilze, die nicht in die Verwandtschaftsgruppe von Saccharomyces gehören, werden als hefeartig bezeichnet. Zu diesen hefeartigen Pilzen gehört z. B. die Gattung Rhodotorula (Abb.). Einige Pilzarten können je nach Umweltbedingungen sowohl hefeartig als auch fädig (also als Hyphen) wachsen. Und bei manchen Pilzgruppen treten im Lebenszyklus regelmäßig Hefestadien auf, die sich mit fädigen Stadien abwechseln.

Einige Hefearten, darunter die Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) entfalten bei Sauerstoffmangel einen intensiven Gärungsstoffwechsel: Die Hefezellen nehmen Zucker auf und setzen diesen unter Energiegewinnung zu Alkohol und CO2 um. Beide Produkte werden ausgeschieden, was bei der Wein- und Bierherstellung und beim Backen (Hefeteig) genutzt wird. Anders als bei fakultativ anaeroben Bakterien ermöglicht die Gärung den Hefenzellen aber kaum Wachstum. Zum Wachsen benötigen Hefen wie alle Pilze Sauerstoff.

Von Schimmel spricht man, wenn saprotrophe fädige Pilze Lebensmittel, Textilien, Tapeten, Silikonfugen oder andere unbelebte Materialien bzw. Oberflächen besiedeln. Hierbei steht die Schadwirkung aus der Sicht des Menschen im Vordergrund: Lebensmittel werden verdorben, Textilien und andere Materialien können zerstört werden. Für die Schimmelbildung ist ausreichende Feuchtigkeit eine unerlässliche Voraussetzung. Nährstoffe entziehen die Pilze dem besiedelten Substrat. Verschimmeln können daher nur Materialien, die von Pilzen verwertbare organische Substanzen enthalten oder durch solche verunreinigt sind. Schimmelpilze bilden häufig große Mengen an Sporen, welche vor allem in Innenräumen eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen können. Die natürlichen Lebensräume der meisten Schimmelpilze sind der Erdboden und abgestorbenes Pflanzenmaterial. Auch die Stümpfe frisch gefällter Bäume können von Schimmelpilzen besiedelt werden, welche sich vom Blutungssaft ernähren. Im Gegensatz zu holzzersetzenden Pilzen bilden Schimmelpilze nie große oder auffällige Fruchtkörper. An der Schimmelbildung können neben Pilzen auch myzelartig wachsende Bakterien aus der Gruppe der Actinomyceten beteiligt sein.

Manche Pilze bilden gefährliche Giftstoffe. Verschimmelte Lebensmittel sind daher für den Verzehr nicht mehr geeignet. Das Einatmen von Sporenstaub oder anderen Pilzbestandteilen sowie der Haut- und Augenkontakt können beim Menschen Allergien und andere Krankheiten und Beschwerden verursachen. Sichtbarer Schimmelbefall in Wohn- und Arbeitsräumen muss daher zeitnah und fachgerecht beseitigt werden. Damit der Befall nicht erneut auftritt, muss die Ursache der Schimmelbildung ermittelt und abgestellt werden. Erhöhte Feuchtigkeit, ohne die es nicht zum Schimmelpilzwachstum kommt, kann in Innenräumen u. a. durch falsches Lüften, bauliche Mängel und Wasserschäden hervorgerufen werden. Feuchtigkeits- und Temperaturmessungen in der Raumluft und an den betroffenen Wänden geben in der Regel Aufschluss über die Ursachen. Besteht der Verdacht auf Schimmelpilzwachstum an verdeckten Stellen, etwa unter Bodenbrettern oder hinter Schrankwänden, ist dem ebenfalls nachzugehen. Hierbei kann u. a. der Einsatz von Schimmelspürhunden hilfreich sein.

Ein Maß für die Menge an verfügbarem Wasser in einem Material ist die Wasseraktivität (a_w). Sie bezieht sich auf die Dampfphase über dem Material bzw. über der Lösung. Es gilt:

a_w = p/p_o

mit p = Wasserdampfdruck über dem Material und p_o = Wasserdampfdruck über reinem Wasser bei einer bestimmten Temperatur.

Die Wasseraktivität von reinem Wasser beträgt also definitionsgemäß 1. Im Wasser gelöste Stoffe sowie wasseradsorbierende unlösliche Substanzen wie z. B. Fasern binden Wassermoleküle und verringern dadurch die Wasseraktivität. Unter Gleichgewichtsbedingungen gilt für die relative Luftfeuchtigkeit (RLF) über dem Material:

RLF = a_w · 100%

Die meisten Schimmelpilze benötigen a_w-Werte von mindestens 0,80 bis 0,85. Einige Schimmelpilzarten, darunter verschiedene Vertreter der Gattung Aspergillus brauchen weniger Feuchtigkeit und gedeihen auch bei niedrigerer Wasseraktivität. Bei a_w-Werten unter 0,6 ist normalerweise kein Wachstum von Mikroorganismen möglich. Die meisten Bakterien brauchen hohe Feuchtigkeit und wachsen bei a_w-Werten ab 0,95.

Im Rahmen meiner Dienstleistungen biete ich Ihnen vor allem die Untersuchung von verdächtigen Stellen an Decken, Wänden oder Hölzern sowie von Staubablagerungen und Materialproben auf Pilzsporen, holzzerstörende Pilze, Schimmelpilze und andere Mikroorganismen an. In vielen Fällen ist dabei auch die Ermittlung der Pilzart oder -gattung möglich. Auch die Unterscheidung zwischen Pilzbefall und mineralischen Ausblühungen ist mit meinen Methoden eindeutig möglich.