Die Böden bilden buchstäblich die Grundlage des irdischen Stoff- und Klima-Kreislaufs. Denn sie sind das größte Reservoir an organischem Kohlenstoff auf der Erde. Inwieweit er dort gespeichert bleibt oder in der Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt, hängt vom Abbau der pflanzlichen Biomasse im Boden durch Mikroorganismen ab. In diesem Zusammenhang richtet sich der sorgenvolle Blick auf einen möglichen Rückkopplungsprozess im Rahmen des Klimawandels: Wenn die Temperaturen steigen, ist davon auszugehen, dass die mikrobiellen Gemeinschaften im Boden wachsen und somit mehr Kohlendioxid freisetzen. Dadurch wird folglich der Klimawandel weiter angeheizt, was erneut zu mehr Bodenatmung führt.
Die Bodenkohlenstoff-Klima-Rückkopplung im Visier
“Jahrzehntelang ist man davon ausgegangen, dass diese Reaktion durch erhöhte Wachstumsraten einzelner Bakterienpopulationen in einem wärmeren Klima angetrieben wird”, erklärt Seniorautor Andreas Richter von der Universität Wien. In ihrer Studie wollten er und seine Kollegen nun detailliertere Einblicke in dieses System gewinnen. Dazu nutzen sie eine ganz besondere Forschungsmöglichkeit: Das Team untersuchte ein subarktisches Grasland auf Island, das vor seit etwa 50 Jahren begann, sich durch einen geothermischen Prozess in der vulkanischen Region zunehmend zu erwärmen: Die geologischen Veränderungen haben mittlerweile zu einer um einige Grad höheren Bodentemperaturen als in den umliegenden Gebieten geführt.
Die Forschenden sind nun durch vergleichende Untersuchungen der Frage nachgegangen, wie sich diese Erwärmung auf die mikrobielle Gesellschaft im Untergrund ausgewirkt hat. Sie führten dazu Analysen der Zusammensetzung der Bakterienarten durch und erfassten anhand von modernen Isotopenmarkierungstechniken die Wachstumsraten der Mikroben in den verschiedenen Untersuchungsgebieten.
Zunächst bestätigte sich dabei: “Die seit mehr als 50 Jahren anhaltende Erwärmung des Bodens hat das mikrobielle Wachstum wie erwartet auf Gemeinschaftsebene erhöht”, sagt Erst-Autor Dennis Metze von der Universität Wien. Doch die Analyseergebnisse der Wachstumsraten bei den verschiedenen Bakterienarten schien diesem Ergebnis zu widersprechen: Grundsätzlich waren sie in den wärmeren Böden nicht von denen bei normalen Temperaturen zu unterscheiden. Wie es dennoch zu der Gesamtzunahme gekommen war, deckten dann die Analysen der Diversität auf – des Vorkommens unterschiedlicher Bakterienarten in den Böden. Wie sich zeigte, hat die Erwärmung offenbar zuvor schlummernde Spezies aktiviert. Dadurch bauten sie ihre Bestände aus, was zu dem Zuwachs auf der Gesamtebene geführt hat, sagen die Wissenschaftler.
