Extreme Wetterereignisse treten aufgrund der globalen Erwärmung immer häufiger auf. Daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie die für gesunde Ökosysteme wichtigen Bodenmikroben darauf reagieren.

Ein Forschungsteam konnte jetzt zeigen, dass mikrobielle Gemeinschaften aus verschiedenen Teilen Europas ähnlich auf den Klimawandel reagieren. Bodenproben von 30 Standorten in neun Ländern quer über Europa verteilt wurden dafür untersucht.

Hitzewellen, Dürren, Überschwemmungen und Frost – solche Extremwetterereignisse treten aufgrund des Klimawandels immer häufiger auf und beeinflussen auch mikrobielle Gemeinschaften in unseren Böden. Diese Bodenmikroben spielen eine Schlüsselrolle bei natürlichen Prozessen wie dem Kohlenstoffkreislauf, der mitbestimmt, wie viel Kohlenstoff im Boden gespeichert und wie viel als Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben wird, was ein Hauptfaktor für die globale Erwärmung ist. Deshalb ist es entscheidend zu verstehen, wie Bodenmikroben auf solche Extremwetterereignisse reagieren. 

Das international aufgestellte Team setzte die Bodenproben unter kontrollierten Laborbedingungen simulierten extremen Wetterereignissen aus wie Hitze, Dürre, Überschwemmung oder Frost, um herauszufinden, wie die Mikroben darauf reagieren. Ergebnis: Die mikrobiellen Gemeinschaften in Böden aus verschiedenen Teilen Europas waren zwar sehr unterschiedlich, reagierten aber auf ähnliche Weise auf die Extremereignisse.

Rasche Wachstumsraten der Bodenmikroben

Die Sensitivität der Reaktionen auf Extremereignisse variierte jedoch: Böden aus kühleren, feuchteren Klimazonen waren besonders anfällig für Hitzewellen und Dürren, während Böden aus trockenen Regionen stärker von Überschwemmungen betroffen waren. „Mikrobielle Gemeinschaften mit Voranpassungen reagierten weniger stark, während solche Gemeinschaften die selten oder nie solchen Extremereignissen unterliegen besonders stark reagierten“, erklärt Teammitglied und Ökologe Wolfgang Wanek von der Universität Wien. 

Wolfgang Wanek lieferte Proben von verschiedenen alpinen Grünlandflächen aus dem österreichischen Nationalpark Hohe Tauern. In der Nähe des Alpinzentrums Rudolfshütte sammelte er Bodenproben auf 2200 bis 2400 m Seehöhe. „Diese hochgelegenen, sauren Grünlandflächen, die einige der extremsten Umweltbedingungen in der Studie repräsentieren, waren für die Forschung von wesentlicher Bedeutung“, so der Wissenschaftler: „Sie zeigten mitunter die raschesten Wachstumsraten der Bodenmikroben, jedoch auch die stärksten negativen Wachstumsreaktionen auf Hitze.“ 

Jeder Probenstandort in der Studie repräsentiert die Vielfalt der biogeografischen Regionen in Europa: alpines Klima (Österreich), subarktisches (Schweden), arktisches (Island), atlantisches (Oxford und Lancaster, UK), boreales (Estland), kontinentales (Deutschland), mediterranes (Spanien und Griechenland) und Steppenklima (Russland).

Durch die Einbeziehung von Boden- und Klimaeigenschaften entwickelten die Forschenden Modelle, die in der Lage sind, die Reaktionen der mikrobiellen Gemeinschaften auf Extremereignisse mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Damit stellen sie ein wichtiges Instrument für die Bewertung der künftigen Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen bereit.

Eine Integration der Bodenmikrobiologie in Klimamodelle soll bei künftigen politischen Entscheidungen und weiterer Forschung helfen. Die Ergebnisse zu der unterschiedlichen Sensitivität der mikrobiellen Bodengemeinschaften in den verschiedenen Gebieten zeigen, dass ein einheitlicher Ansatz nicht funktionieren wird, wenn es um den Schutz von Bodenökosystemen geht. Stattdessen werden maßgeschneiderte Strategien der Schlüssel sein, so das Fazit.

Foto: Wolfgang Wanek