Ob Waldbrände in Griechenland oder ein zur Hälfte ausgetrockneter Gardasee in Italien: Extreme Trockenheit wie diese wird durch den Klimawandel immer häufiger vorkommen. Sie führt aber längst nicht nur zu Bränden, Ernteausfällen und Wasser-Rationierung, sondern beeinträchtigt auch die Mikroorganismen, die in den austrocknenden Böden leben. Das ist ein Problem, denn die Bodenmikroben tragen mit zehntausenden verschiedenen Arten rund ein Viertel zur weltweiten biologischen Vielfalt bei. Indem sie die Fruchtbarkeit des Bodens erhalten, Pflanzen beim Wachsen unterstützen und die Speicherung von Kohlenstoff regulieren, erfüllen sie außerdem zahlreiche wichtige Ökosystem-Funktionen.
Simulationen in der Steiermark
Obwohl bodenlebende Mikroorganismen so wichtig für die Umwelt sind, war bislang praktisch unbekannt, wie sie auf die zunehmende Trockenheit reagieren. Da sich Bakterienwachstum am besten in wässrigen Lösungen messen lässt, fielen trockene Böden stets durchs Raster. Doch Forschenden um Dennis Metze von der Universität Wien ist es nun erstmals gelungen, diese Wissenslücke zu schließen. Dafür nahm das Team zunächst Bodenproben von einem besonderen Feldexperiment in der Steiermark. Dort simulieren Wissenschaftler verschiedene gegenwärtige und zukünftige Klimabedingungen, indem sie Grünland beispielsweise künstlich aufheizen und mit CO2 behandeln. Einigen der in den Bodenproben enthaltenen Bakterien wurde zuvor etwa vorgegaukelt, in einem drei Grad heißeren und deutlich trockeneren Klima zu leben, als es tatsächlich der Fall war.
Um herauszufinden, welchen Einfluss die Trockenheit auf die Mikroorganismen hat, versetzten Metze und seine Kollegen die gewonnenen Proben mit isotopisch-markiertem Wasserdampf. Wenn Bakterien auch unter trockenen Bedingungen gediehen und sich weiterhin teilten, bauten sie den Sauerstoff aus dem Wasserdampf in ihre DNA ein. Indem die Forschenden nun gezielt nach diesem Marker in der DNA suchten, konnten sie erkennen, welche Bakterienarten trotz Trockenheit weiterwuchsen und welche ihr Wachstum eingestellt hatten.
Trockenresistenz wichtig für das Überleben
Das Ergebnis: „Die meisten Bakterien hörten mit zunehmender Trockenheit auf zu wachsen“, berichtet Metze. Mehr als 90 Prozent der Mikroben teilten sich unter trockenen Bedingungen nicht mehr oder starben sogar ab. „Das galt jedoch nicht für alle Mikroorganismengruppen gleichermaßen“, so Metze weiter. Unter den Umweltbedingungen einer gegenwärtigen Dürre wuchsen immerhin vier Prozent der bakteriellen Gemeinschaften munter weiter. Ihnen schien die Trockenheit nichts auszumachen. Waren die Bakterien sechs Jahre lang den trockenen Klimabedingungen der Zukunft ausgesetzt, erhöhte sich der Anteil der trockenresistenten Gemeinschaften auf neun Prozent. Ihre Populationen hatten sich wahrscheinlich gegen weniger gut angepasste Arten durchgesetzt und deutlich vermehrt, so die Forschenden.
