Unser zukünftiges Klima hängt teilweise von Bodenmikroben ab – aber wie werden sie vom Klimawandel beeinflusst?

Die größte terrestrische Kohlenstoffsenke auf der Erde ist der Boden des Planeten. Eine der großen Befürchtungen ist, dass ein sich erwärmender Planet erhebliche Teile des Kohlenstoffs im Boden freisetzen und ihn in Kohlendioxid (CO2) umwandeln und so die Erwärmung des Planeten weiter beschleunigen wird.

Ein wichtiger Akteur in dieser Geschichte ist die Mikrobe, die vorherrschende Form des Lebens auf der Erde, die entweder organischen Kohlenstoff – abgefallene Blätter, verrottende Baumstümpfe, abgestorbene Wurzeln und andere organische Stoffe – in Erde umwandeln oder in die Atmosphäre freisetzen kann als CO2.

Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung der University of Massachusetts Amherst dazu beigetragen, eine der kniffligsten Fragen im Zusammenhang mit Bodenmikroben und Klimawandel zu entwirren: Welche Auswirkungen hat ein sich erwärmender Planet auf den Kohlenstoffkreislauf der Mikroben?

Die Antwort ist überraschend: Erhöhte Temperaturen verringern die Rate, mit der Bodenmikroben CO2 atmen – aber nur im Sommer. Während des restlichen Jahres bleibt die mikrobielle Aktivität weitgehend historisch konsistent.

Aber diese scheinbar glückliche Geschichte hat einen Haken.

Bodenmikroben setzen im Sommer weniger CO2 frei, weil sie hungern. Und sie hungern, weil die langfristige Erwärmung die Lebensfähigkeit von Laubbäumen bedroht, auf deren abgestorbene Blätter die Mikroben angewiesen sind.

„Eines der wichtigsten Ergebnisse unserer Studie“, sagt Kristen DeAngelis, Professorin für Mikrobiologie an der University of Massachusetts Amherst und leitende Autorin der Studie, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Biologie des globalen Wandels, „ist, dass all diese Herbstblätter die negativen Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Bodenmikroben mildern.“ Zur Zeit. Aber weniger abgestorbene Blätter bedeuten weniger Nahrung für die Mikroben und scheinen im Sommer zu einer Verringerung der mikrobiellen Biomasse zu führen.

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, haben sich DeAngelis und ihre Co-Autoren mit zwei bemerkenswerten Langzeitstudien zusammengetan, die im Harvard Forest angesiedelt sind: ein Projekt, das 1991 von Co-Autor Jerry Melillo zur Bodenerwärmung in Waldökosystemen begonnen wurde, und ein weiteres, das von begonnen wurde Co-Autorin Serita Frey im Jahr 2006, konzentrierte sich auf Bodenmikroben und Erwärmung.

„Die Probenahme von Böden, die 13 und 28 Jahre lang erwärmt wurden, half uns zu klären, wie widerstandsfähig Mikroorganismen gegenüber Temperaturschwankungen sind“, sagt Luiz A. Domeignoz-Horta, der Hauptautor der Arbeit, der diese Forschung während seiner Zeit bei UMass Amherst abgeschlossen hat und wer ist jetzt Postdoktorand am Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich.

Obwohl sich ein Großteil der Aufmerksamkeit auf den Klimawandel verständlicherweise auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe konzentriert hat, ist es für Wissenschaftler gleichermaßen wichtig, das „Kohlenstoffbudget“ oder den vollständigen Kreislauf zu verstehen, wie Kohlenstoff durch Luft, Boden und Wasser zirkuliert. „Als ich mit dem Klimawandel aufwachte, dachte ich: ‚Was kann ich als Mikrobiologe tun’“, sagt DeAngelis. Diese neueste Forschung gibt Klimamodellierern ein besseres Verständnis dafür, wie Kohlenstoff im Boden wirkt, was es uns allen ermöglichen wird, besser für eine sich erwärmende Welt zu planen.