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Mikroorganismen sind entscheidend für die Speicherung von Kohlenstoff in Böden |
 Laut einer bahnbrechenden Studie, die kürzlich in Nature veröffentlicht wurde, spielen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung in Böden. Die Studie wurde von einem internationalen Wissenschaftlerteam durchgeführt, zu dem auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena gehören. Sie zeigt, dass die Effizienz der mikrobiellen Kohlenstoffnutzung mindestens viermal stärker als andere biologische Faktoren oder Umweltbedingungen die globale Speicherung und Verteilung von Kohlenstoff im Boden beeinflusst. Die Ergebnisse der Studie haben Auswirkungen auf die Verbesserung der Bodengesundheit und die Eindämmung des Klimawandels.
Böden dienen als entscheidende Kohlenstoffsenken im Kampf gegen den
Klimawandel, sie speichern mehr Kohlenstoff als jedes andere
terrestrische Ökosystem und dreimal mehr als die Atmosphäre.
Mikroorganismen in den Böden waren schon lange als wichtige Faktoren
beim Umsatz von organischem Kohlenstoff anerkannt. Bisher war aber
weitgehend unbekannt, wie sich unterschiedliche biologische und
umweltbedingte Prozesse auf die Kohlenstoffspeicherung der Böden
auswirken.
Die am 24. Mai 2023 in Nature veröffentlichte Studie
mit dem Titel " Microbial Carbon Use Efficiency Promotes Global Soil
Carbon Storage " verwendet einen neuartigen Ansatz um die Prozesse zu
quantifizieren, die die Dynamik des Bodenkohlenstoffs bestimmen. Das
internationale Wissenschaftlerteam erforschte aus verschiedenen
Blickwinkeln, wie sich die Effizienz der mikrobiellen
Kohlenstoffnutzung, die Speicherung organischen Kohlenstoffs im Boden
sowie verschiedene Faktoren wie Klima, Vegetation und Bodeneigenschaften
zueinander verhalten. Die Forschenden integrierten erstmals erfolgreich
globale Datensätze, ein spezifisches Modell mikrobieller Prozesse,
Datenassimilation, maschinelles Lernen und Meta-Analysen zur
Untersuchung dieser Beziehung.
Die Effizienz der mikrobiellen
Kohlenstoffnutzung misst den Anteil des Kohlenstoffs, der von
Mikroorganismen für das Wachstum im Vergleich zum Stoffwechsel verwendet
wird. Wird der Kohlenstoff für das Wachstum gebraucht, so wird er in
die Biomasse der Mikroorganismen eingebaut was die Speicherung im Boden
unterstützt. Wird er dagegen für den Stoffwechsel verwendet, dann wird
Kohlenstoff als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt und wirkt als
Treibhausgas. Die Studie betont, dass das Wachstum der Mikroorganismen
entscheidender ist als deren Stoffwechsel bei der Frage, wieviel
Kohlenstoff im Boden gespeichert wird.
"Wir haben festgestellt,
dass die Effizienz der mikrobiellen Kohlenstoffnutzung eindeutig der
wichtigste Faktor bei der Speicherung von Bodenkohlenstoff ist", sagt
Feng Tao, Erstautor der Studie, der als Gast am Max-Planck-Institut für
Biogeochemie in Jena an seiner Promotion forschte, betreut in der
Abteilung von Prof. Markus Reichstein.
Die Aufnahme und der Abbau
des Kohlenstoffs im Boden werden schon seit langem untersucht. Die
Forschung konzentrierte sich bisher jedoch hauptsächlich auf einzelne
Prozesse wie die Zufuhr von Kohlenstoff durch Laubfall und Wurzeln oder
die Freisetzung von Kohlendioxid in die Luft während des Abbaus von
organischer Substanz. "Die Studie zeigt, wie bedeutsam Mikroorganismen
und deren Eigenschaften für die Kohlenstoffspeicherung sind, und wie wir
dies mit unserer neuen Strategie, die wir vor Jahren vorgeschlagen
hatten, tatsächlich erfassen und bewerten können“, erklärt Markus
Reichstein, Mitautor der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für
Biogeochemie.
Die neuen Erkenntnisse unterstreichen die
Notwendigkeit weiterer Studien zu verbesserten Methoden der
Kohlenstoffspeicherung durch Mikroorganismen, zum Einfluss
unterschiedlicher Mikroorganismen und Substrate, und zu
landwirtschaftlichen Bewirtschaftungspraktiken. Ein besseres Verständnis
der mikrobiellen Prozesse, die der Effizienz ihrer Kohlenstoffnutzung
zugrunde liegen, und ihrer Abhängigkeit von Umweltfaktoren kann dazu
beitragen, die Rückkopplungen des im Boden gespeicherten organischen
Kohlenstoffs mit dem Klimawandel vorherzusagen.
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.bgc-jena.mpg.de/pm-mikroorganismen-entscheidend-fuer-kohlenstoffspeicherung-in-boeden
Quelle: Max-Planck-Institut für Biogeochemie (05/2023)
Publikation:
Tao, F., Huang, Y., Hungate, B.A. et al.
Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06042-3 |
