Die Lebensstrategien zahlreicher Bodentierarten können die Bildung labiler und stabilisierter organischer Stoffe im Boden stark beeinflussen, was wiederum Konsequenzen für die Nutzung des Bodens als Kohlenstoffsenke, Nährstoffspeicher oder Nahrungslieferant haben kann.
Dies ist das wichtigste Ergebnis einer Studie, die von einem Forscherteam der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig und der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung durchgeführt wurde. Basierend auf einer Überprüfung von mehr als 180 wissenschaftlichen Artikeln zeigen die Autoren wichtige Wege auf, auf denen Bodenfauna die Stabilität der organischen Bodensubstanz beeinflussen kann, identifizieren Wissenslücken und schlagen zukünftige Forschungsrichtungen vor. Die Studie wurde veröffentlicht In Naturkommunikation.
Die Bedeutung der Bodenfauna für biogeochemische Kreisläufe im Boden ist allgemein anerkannt. Allerdings fehlt es weitgehend an Wissen darüber, wie die Bodenfauna die Bildung partikulärer (labiler) und mineralgebundener organischer Stoffe (über Jahrhunderte bis Jahrtausende stabilisiert) und den darin enthaltenen Kohlenstoff beeinflusst.
„Wir waren überrascht über den Mangel an Studien zu dem mechanistischen und quantitativen Einfluss der Bodenfauna auf partikuläre und mineralgebundene organische Stoffe. Dies behindert sicherlich die Entwicklung effektiverer kohlenstofforientierter Bodenbewirtschaftungsstrategien“, sagt Dr. Gerrit Angst, Hauptautor der Studie vom Zentrum für Biologie der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und iDiv.
Das internationale Autorenteam, bestehend aus Forschern aus der Tschechischen Republik, Deutschland und Frankreich, überprüfte daher die Literatur und entwickelte ein Konzept, wie verschiedene Bodentierarten die Stabilität der organischen Bodensubstanz verändern können.
Die Autoren heben die Bedeutung dreier wichtiger Prozesse hervor – Transformation, Translokation und Abgrasen von Mikroorganismen – durch die die Bodenfauna Faktoren verändert, die für die Bildung labiler und stabilisierter organischer Bodensubstanz als wesentlich erachtet werden.
Hierzu gehören die Aufnahme von Pflanzenresten und die chemische und physikalische Veränderung dieses Materials vor der Ausscheidung als Kot, der vertikale und horizontale Transport von Pflanzenresten und organischer Substanz in Bodenprofilen sowie Veränderungen in der Zusammensetzung und Häufigkeit mikrobieller Gemeinschaften durch das Abgrasen von Mikroorganismen durch Tiere.
„Wir betonen ausdrücklich, dass die in unserer Untersuchung identifizierten Prozesse die Dynamik partikulärer und mineralgebundener organischer Stoffe im Boden grundlegend beeinflussen können, während quantitative Daten, mit Ausnahme der Regenwürmer, praktisch nicht vorliegen“, erklärt Angst.
Die Autoren fordern koordinierte und fachübergreifende Studien auf mehreren Ebenen und zu verschiedenen Tierarten, bei denen isotopische, mikrobielle und molekulare Methoden kombiniert werden, um zur Schließung der wichtigsten identifizierten Forschungslücken beizutragen.
„Nur wenn wir die Bodenfauna in unsere Konzepte und Modelle einbeziehen, können wir Böden in einer sich rasch verändernden Umwelt effektiv als Kohlenstoffsenken, Nährstoffspeicher und Nahrungsmittellieferanten nutzen“, schlussfolgert Prof. Nico Eisenhauer, Hauptautor der Studie von iDiv und der Universität Leipzig.
Mehr Informationen:
Gerrit Angst et al, Konzeptualisierung der Auswirkungen der Bodenfauna auf labile und stabilisierte organische Bodensubstanz, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49240-x