2.2. Nahrung und Lebensbedingung

Pilze sind chlorphyllfreie Organismen. Die Pilze ernähren sich vorwiegend heterotroph - von organischen Substanzen lebender und toter Organismen. [3]
Die wesentlichen Wachstumsvoraussetzungen sind eng an das Vorhanden von Wasser gekoppelt, welches zur Synthese von Zellmaterial und zur Energiegewinnung der im Wasser gelösten Nährstoffe benötigt wird. [3a] In unserer natürlichen Umgebung erfolgt ein Wachstum, wenn bei einer bestimmten Temperatur, einer genügend hohen relativen Feuchte und dem Vorhandensein der erforderlichen Nahrungssubstrate über eine bestimmte Zeitperiode vorliegen.
Ändern sich diese Bedingungen, so wird das Wachstum eingeschränkt, verbessern sich diese wieder, so kann selbst scheinbar abgestorbenes Myzel auch nach Monaten neu auskeimen.[4] Gute Lebensbedingungen liegen bei einem pH-Wert zwischen 2 bis 6,5 auch bis 8 und einer Temperatur von 0ºC bis +40ºC vor. Pilze bevorzugen allgemein Nährmedien mit geringen pH-Werten, dagegen bevorzugen Bakterien einen neutralen bis alkalischen Bereich. Die meisten Organismen wachsen in einem pH-Bereich zwischen 6-8 und werden neutrophil genannt. Die Wachstumsgeschwindigkeit einer Zelle hängt vom pH-Wert des umgebenden Mediums ab. Daneben kann auch der Stoffwechselprozess, die Zellmorphologie, die Zusammensetzung der Zellwand und der Zellumhüllung und anderes beeinflusst. [12c] Ändert sich sprunghaft der pH-Wert (meist reicht hier schon eine Wertänderung 1-2) auch nur für einen kürzeren Zeitraum, so kann aus der Wachstumsphase (exponentielle oder stationären Phase) sehr schnell eine Absterbephase werden. Im Fermentationsbetrieb (technische Herstellung von Mikroorganismen) nennt man das pH-Schock. Im Gebäude können sich durchaus die pH-Werte, vor allem der Wandbaustoffe ändern (vergleiche Kalkputz oder Silicatplatten).

Auch ist das Redoxpotential der Nährlösung wichtig. Auch werden keine Ansprüche an die Zusammensetzung der Atmosphäre gestellt, wenn sie im üblichen klimatischen Bereich liegen.

Als Nährmedien müssen vorhanden sein

Diese Nährmedien befinden sich in unserer natürlichen Umgebung und somit auch im Gebäude. Hierzu zählen zum Beispiel Glucose, Maltose und Saccharose, Tapetenkleister, Raufasertapete, Dispersionsfarben, Holz, Papier, Textilien, Kunststoffe und Gummi durch die beigefügten Weichmacher, Staub, Fette uvm. Die jeweiligen Mikroorganismen haben sich in der Regel auf den Abbau bestimmter Substanzen unter bestimmten klimatischen Bedingungen spezialisiert. Auch bei annähernd gleichen klimatischen Bedingungen können in den Räumen jeweils unterschiedliche Pilzkonzentrationen auftreten.
Für eine mögliche Erhöhung der Pilzkonzentration sind nicht nur der Anstieg der Raumluftfeuchte (dichtere Fenster und sparsamere Heizungsnutzung) oder die Temperatur verantwortlich. Es spielt daneben auch das Vorhandensein bestimmter Nährmedien eine Rolle. Allein das Vorhandensein von Kohlenhydraten reicht nicht aus. Es müssen auch bestimmte Spurenelemente Kationen (zum Beispiel Co⁺⁺, Mg⁺⁺) und Anionen (zum Beispiel P, S, N) vorhanden sein. Dagegen wirkt Kalzium (Kalkstein CaCO₃)als Inhibitor.
Für viele Mikroorganismen sind die Nährstoffbedürfnisse noch unbekannt. Für die Kultivierung nimmt man daher keine reinen oder definierten Verbindungen, sondern komplexe Gemische wie Molke, Maisquellwasser oder Sojabohnenextrakt. Diese Nährmedien werden als komplex oder undefiniert bezeichnet. /3a/
Heutige Bau- und Beschichtungsstoffe sowie vor allem synthetischer Einrichtungs- oder Haushaltgegenstände (Ausgasung) könnten die erforderlichen Nährsubstanzen liefern, die für einen optimalen Wachstumsprozess erforderlich sind oder auch diesen hemmen. Selbst die Mörtel, früher aus Luft- beziehungsweise Sumpfkalk hergestellt, bestehen aus eine Vielzahl an chemischen Zusätzen, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Zum Beispiel dient Acryl^*)-Hydrosol (Tiefengrund) zur Verbesserung der Eigenschaft der Wandoberfläche. Welche Wechselwirkungen treten aber auf? Auch wenn es lösungsmittelfrei sein soll und so die Gesundheit aus heutiger Sicht nicht gefährdet. Genau diese Stoffgemische können die erforderlichen Spurenelemente und Wachstumsfaktoren für die Mikroorganismen liefern.
Waren die Haushalte vor 40 Jahren noch annähernd frei von synthetischen Stoffen, so haben sich diese in der Zwischenzeit in kleine chemische Laboratorien verwandelt, angefangen von Duftstoffen, WC-Reiniger, über Ausgasungen aus Wohnraumtextilien und Möbel bis hin zur Bauhülle.

Die Wechselwirkung einer Schimmelpilzbildung und vorhandener Schadstoffe in der Raumluft beziehungsweise chemische Spurenelemente an den Oberflächen sollten daher auch Gegenstand künftiger Forschungsthemen sein und sich nicht nur allein auf das Lüftungsverhalten orientieren.

Die Temperatur beeinflusst den Stoffwechsel, die Nährstoffansprüche, die Biomassezusammensetzung der Zelle und vor allem die Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen. Liegt die Temperatur 10-25ºC unterhalb des Temperaturoptimums, so verlangsamen sich die Transportprozesse und die Wachstumsgeschwindigkeit bewegt sich in Richtung Null. Dagegen bewirkt eine Temperaturerhöhung im optimalen Bereich eine überproportionale Steigerung der Wachstumsgeschwindigkeit. In der Praxis wird dies deutlich, warum in einem Gebäude bei annähernder gleicher relativen Luftfeuchte und Nutzungsverhalten in 5 Wohnungen kein und in einer Wohnung Schimmelpilzbefall festgestellt wird. Hier können Temperaturunterschiede von 2-3 K vorliegen. Diese Tatsache wird auch im folgenden Isoplethensystem berücksichtigt. (Ausführliche Erläuterung im Schimmelbuch)

Bild: Isoplethensysteme für Sporenauskeimung der Schimmelpilze (Aspergillus restrictus (links) und Aspergillus versicolor (rechts). [1]

Bild: Temperatureinfluss auf die Wachstumsgeschwindigkeit von Mikroorganismen

Erläuterung zur Wachstumskurve:
Minimum geleeartige Membran, langsamer Transportprozess
Optimal maximale Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion
Maximum Protein-Denaturierung, Zusammenbruch der Cytoplasmamembran, thermische Lyse

Hinsichtlich ihrer Ansprüche an optimale Temperaturbedingungen verhalten sich Mikroorganismen sehr unterschiedlich. Man unterscheidet die Schimmelpilze nach ihren optimalen Wachstumstemperaturen, mesophile Schimmelpilze bei 25-35ºC, thermotolerante Schimmelpilze bei 30-40ºC und thermophile Schimmelpilze bei 35-55ºC (max. ca. 60ºC) [13] Vervollständigt werden soll die Einteilung mit den psychrophilen Organismen (unter 0ºC bis 20ºC), Hierzu gehören vorwiegend marine Bakterien und Eisenbakterien. Thermophile Bakterien erreichen ihre Grenze bei 70ºC und extrem thermophile Organismen zwischen 80-90ºC (zum Beispiel Gattungen Bacillus und Clostridium), Bakterien die oberhalb 90 und 100ºC wachsen nennt man hyperthermophile Organismen. [12b]

Die Wechselwirkung zwischen Feuchte, Temperatur und Nahrungssubstanz werden im Isoplethensystem für Sporenauskeimung der Schimmelpilze dargestellt. Ausführlicher Hinweise im Schimmelbuch.

*)Bezeichnung für Kunststoffe, die aus polymerisierten Verbindungen der Acrylsäure und/oder der Methakrylsäure bestehen. Acrylsäure ist die einfachste ungesättigte Karbonsäure.

[1] Smith,S.L.; Hill, S. T.: Influence of temperature and water activity on germination and growth of Aspergillus restrictus and Aspergillus versicolor. Transoctions of Brtish Mycological Society Vol. 79 (1982), H. 3, S. 558 - 560