Archaeen werden in einem sich erwärmenden Klima weniger vielfältig und vorhersehbarer

Unter der Leitung von Jizhong Zhou, Ph.D., dem Direktor des Instituts für Umweltgenomik an der Universität von Oklahoma, führte ein internationales Forschungsteam ein Langzeitexperiment durch, das herausfand, dass die Klimaerwärmung die Vielfalt der Böden verringerte und die Gemeinschaftsstruktur erheblich veränderte Archaea. Ihre Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Klimawandel.

Auf mikrobiologischer Ebene kann das Leben als zu einem von drei Reichen gehörend beschrieben werden – wie Arten in Bezug zueinander beschrieben werden. Eukarya enthält komplexe Organismen wie Tiere und Pflanzen und Mikroorganismen wie Pilze. Die anderen beiden Kategorien, Bakterien und Archaeen, bestehen nur aus Mikroorganismen.

Archaea sind in einer Reihe von Umgebungen weit verbreitet, von einigen der feindlichsten wie Vulkanen und Permafrost. Archaeen sind jedoch auch im menschlichen Mikrobiom und als wichtiger Bestandteil der Bodenökologie verbreitet.

„Da die Temperatur ein wichtiger Treiber biologischer Prozesse ist, wird sich die Klimaerwärmung auf verschiedene ökologische Gemeinschaften auswirken“, sagte Zhou.

„Basierend auf langfristigen Zeitreihendaten haben unsere früheren Studien gezeigt, dass experimentelle Erwärmung zu einer divergenten Abfolge von Bodenbakterien- und Pilzgemeinschaften führt, die mikrobielle zeitliche Skalierung beschleunigt, die Biodiversität von Bodenbakterien, Pilzen und Protisten verringert, aber das Bakteriennetzwerk erhöht Komplexität und Stabilität. Wie sich die Klimaerwärmung auf die zeitliche Abfolge der Archaeengemeinschaft auswirkt, bleibt jedoch schwer fassbar. Archaeen sind allgegenwärtig im Boden vorhanden und für Bodenfunktionen, z. B. Nitrifikation und Methanogenese, von entscheidender Bedeutung.“

Unter Verwendung eines langfristigen Multifaktor-Experimentierfeldes an der Kessler Atmospheric and Ecological Field Station der OU zeigten die Forscher, dass die experimentelle Erwärmung eines Hochgras-Prärie-Ökosystems die Gemeinschaftsstruktur von Bodenarchaeen signifikant veränderte und ihre taxonomische und phylogenetische Vielfalt reduzierte.

Im Gegensatz zu früheren Beobachtungen der Forscher bei Bakterien und Pilzen zeigen ihre Funde, dass die Klimaerwärmung zu einer konvergenten Sukzession der Bodenarchaeengemeinschaft führt, was darauf hindeutet, dass die Strukturen der Archaeengemeinschaften in einer wärmeren Welt vorhersagbarer werden würden.