Bodenmikroben geraten durch Klimawandel aus dem Takt

Extreme Wetterereignisse beeinflussen Stoffwechselaktivität von Mikroben

Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München haben gemeinsam mit Kollegen der Technischen Universität München (TUM) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erforscht, wie Bodenmikroorganismen auf klimatische Veränderungen reagieren. Ihr Resultat: Extremwetterereignisse wie lange Trockenperioden und starke Niederschläge beeinflussen die Stoffwechselaktivität von Mikroben stark. Dies kann zu einer Veränderung des Stickstoffhaushalts im Boden führen und, in extremen Fällen, sogar Konzentrationen des Treibhausgases Distickstoffmonoxid in der Atmosphäre erhöhen.

[note Dr. Silvia Gschwendtner, Prof. Dr. Michael Schloter – Foto © HMGU]

Um den Einfluss des Klimawandels auf Bodenmikroorganismen unter möglichst natürlichen Bedingungen zu beobachten, verpflanzten die Wissenschaftler intakte Jungbuchen von einem kühlen, feuchten Standort, der in etwa den heutigen klimatischen Bedingungen entspricht, an eine südwestlich gelegene, wärmere Stelle. Diese spiegelte Temperatur und Niederschlagsprofile wider, wie sie durch den Klimawandel erwartet werden können. „Bodenart und Nährstoffgehalt blieben erhalten“, erläutert Prof. Dr. Michael Schloter, Leiter der Abteilung Umweltgenomik (EGEN) am Helmholtz Zentrum München. „Außerdem haben wir das Szenario zusätzlich verschärft, indem wir lange Trockenperioden, aber auch starke Regenfälle simulierten“, fügt er hinzu.

Um die Dynamik der Bodenmikroflora zu bestimmen, untersuchten die Forscher Markergene von Mikroorganismen, die typischerweise am Stickstoff-Umsatz beteiligt sind. Sie fanden heraus, dass bereits der Standortwechsel ohne zusätzliche Extremwetterbedingungen zu einer drastischen Veränderung der Stoffwechselaktivität und Zusammensetzung der Mikroorganismen führte. „Unter extremen klimatischen Veränderungen wurden diese Effekte noch deutlicher“, erklärt Dr. Silvia Gschwendtner (EGEN), die die Untersuchungen durchführte. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Aktivität der Mikroorganismen, die vor allem an der Denitrifikation beteiligt sind, positiv beeinflusst wird. “Das wirkt sich einerseits auf den Wettbewerb zwischen Pflanzen und Mikroorganismen aus. Andererseits könnte es aber auch zu einer erhöhten Emission des klimarelevanten Treibhausgases Lachgas (N2O) führen“, sagt Geschwendtner.

[note Verpflanzte Jungbuchen am Südwest-Standort Foto © HMGU]

Weitere Informationen

Denitrifikation: Bei der D. wird das im Boden vorliegende, pflanzenverfügbare Nitrat zum gasförmigen Stickstoff und zu Stickoxiden verarbeitet

Original-Publikation:

Gschwendtner, S. et al.(2014)Climate change induces shifts in abundance and activity pattern of bacteria and archaea catalyzing major transformation steps in nitrogen turnover in a soil from a Mid-European beech forest, PLOS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0114278

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.200 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 34.000 Beschäftigten angehören.

Die selbstständige Abteilung Umweltgenomik (EGEN) untersucht die Struktur und Funktion mikrobieller Gemeinschaften im Boden und identifiziert abiotische und biotische Parameter die Abundanz, Diversität und Aktivität der entsprechenden Mikrobiome steuern. Das Ziel ist die genetischen Ressourcen des Bodenmikroflora für eine nachhaltige Biookonomie besser nutzbar zu mache. EGEN gehört dem Department of Environmental Sciences an.

->Quelle: helmholtz-muenchen.de