Steigende Temperaturen und höhere Kohlendioxidgehalte in der Luft, ausgelöst durch den Klimawandel, könnten natürlicherweise in Böden vorkommenden giftige Metalle mobiler machen, wodurch sie über die Landwirtschaft verstärkt in die menschliche Nahrungskette gelangen.

Solche Szenarien ergeben sich vor allem bei leicht sauren Böden, was bei rund zwei Drittel aller Böden der Fall ist, wie eine experimentelle Studie an landwirtschaftlich genutzten Böden ergeben hat. Untersucht wurde dafür das krebserregende Cadmium.

Bis zum Jahr 2100 wird ein weltweiter Temperaturanstieg von zwei bis vier Grad gegenüber dem vorindustriellen Niveau prognostiziert, begleitet von einer Verdoppelung des heutigen Kohlendioxidgehalts der Atmosphäre. Die Niederschlagsmengen könnten in Deutschland etwas zurückgehen.

„Der Klimawandel und Metalle versetzen die Mikroorganismen im Boden, in ihrer Gesamtheit als Bodenmikrobiom bezeichnet, unabhängig voneinander in Stress“, erklärt Marie Muehe aus der Pflanzen-Biogeochemie der Universität Tübingen und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ): „Wir wollten nun die bisher wenig bekannten kombinierten Effekte dieser Einflüsse untersuchen.“

Studie untersucht das giftige Metall Cadmium

Giftige Metalle gebe es in jedem Boden auf unserer Erde, sagt die Forscherin, doch spielten sie in gebundener Form kaum eine Rolle für die Bodenlebewesen und den Pflanzenanbau. Anders sei es, wenn giftige Metalle mobilisiert werden. „In unserer Studie haben wir das Paradebeispiel eines giftigen im Boden vorkommenden Metalls untersucht, das Cadmium“, sagt sie. Es wirke auf alle Lebewesen giftig, weil es physiologische Prozesse in den Zellen hemmt.

Das Forschungsteam stellte fest, dass die Mobilität des im Boden vorhandenen Cadmiums unter den künftigen Klimabedingungen bei sommerlichen Temperaturen in leicht sauren Böden gegenüber heutigen Bedingungen um etwa vierzig Prozent zunimmt. „Es ist dann in höheren Konzentrationen im Porenwasser des Bodens zu finden und beeinflusst das Bodenmikrobiom, beziehungsweise das Aktivitätsmuster verschiedener Mikroorganismen“, sagt Sören Drabesch von Universität Tübingen und UFZ: „Bestimmte Mikroorganismen werden aktiver, verwerten mehr Stickstoff und versauern das Bodenmilieu dadurch weiter.“

In manchen Böden steigen laut der Studie die Cadmiumwerte so stark, dass das Bodenmikrobiom darunter leidet und das Ökosystem seine Funktionsweise anpassen muss. Hingegen hätten sich bei ursprünglich leicht alkalischen Böden keine vergleichbaren Probleme gezeigt. Dort sei auch unter veränderten Klimabedingungen das Cadmium nicht stärker mobilisiert worden.

Die Studie zeige, wie komplex die Wechselwirkungen zwischen dem Klimawandel, den Stoffen im Boden und den Bodenmikrobiomen seien, bilanziert Expertin Muehe: „Die Ökosysteme, eben auch die landwirtschaftlichen Ökosysteme, könnten in Zukunft massiv durch erhöhte Mengen an mobilem Cadmium gestört werden.“ Dadurch könnten sich auch die durch die Landwirtschaft entstehenden Treibhausgasemissionen ändern und das mobile Cadmium in Nutzpflanzen gelangen, was dann gesundheitsschädlich für den Menschen sein könnte.

Foto: Sören Drabesch