Arktis: Pilze im Meeresboden speichern Kohlenstoff

Arktische Fjorde zählen zu den effektivsten natürlichen Systemen für die dauerhafte Kohlenstoffeinlagerung. Die Arktis erwärmt sich jedoch viermal schneller als der globale Durchschnitt. Dadurch verändern sich die dortigen Ökosysteme rasant. Die biologischen Regulationsprozesse der Kohlenstoffspeicherung sind bisher nur unzureichend verstanden. Unklar bleibt, welche mikrobiellen Prozesse über Speicherung oder Freisetzung im Sediment entscheiden.

Pilze als Schlüsselakteure der marinen Speicherung

Ein internationales Team der LMU wies nun die zentrale Rolle von Pilzen nach. Das Team untersuchte die Kohlenstoffspeicherung im Meeresboden unter der Leitung von Professor William Orsi. Die Forschenden entdeckten, dass marine Pilze gelöstes organisches Material (DOM) hocheffizient aufnehmen. Sie speichern den Kohlenstoff als mikrobielle Biomasse, statt ihn rasch zu remineralisieren.

Isotopen-Markierung zur Stoffwechsel-Analyse

In terrestrischen Ökosystemen sind Pilze als Kohlenstoff-Stabilisatoren bekannt. Ihr Anteil am marinen Kohlenstoffkreislauf war jedoch weitgehend unbekannt. Mikrobielle Oberflächenaktivitäten im Sediment entscheiden über den Verbleib von DOM. Es erfolgt entweder die Umwandlung in Biomasse, die Remineralisierung zu CO₂​ oder die langfristige Sedimenteinlagerung.

Für die Studie wurden Proben aus Sedimenten, Meerwasser, Böden und Gletscherumgebungen des Kongsfjorden entnommen. Mittels Isotopen-Markierungstechniken verfolgte das Team die DOM-Aufnahme durch Pilze und Bakterien.

Die Ergebnisse zeigen eine hocheffiziente DOM-Aufnahme durch Pilze in Fjordsedimenten. Dadurch überstieg die Kohlenstoffspeicherung in der Biomasse die Remineralisierung zu CO₂​. Ein höherer Anteil an Pilzbiomasse korrelierte mit gesteigerter Stoffwechselaktivität. Dies fördert die langfristige Kohlenstoffbindung am Meeresboden.

Spezifische Taxonomie im Sediment

Die Pilzgemeinschaften der Fjordsedimente unterscheiden sich deutlich von denen in Böden oder Meerwasser. Mittels quantitativer stabiler Isotopenmarkierung wiesen die Forschenden die Aminosäure-Aufnahme nach. Dies gelang für über 80 Pilzarten in den Sedimenten. Marine Pilze sind somit aktiv am arktischen Kohlenstoffkreislauf beteiligt. Sie stabilisieren leicht abbaubare organische Stoffe in wichtigen Kohlenstoffsenken.

Stimmen der Forschung zur Klimarelevanz

„Unsere Studie zeigt, dass Pilze im arktischen Ozean durch ihren hocheffizienten Stoffwechsel erheblich zur Kohlenstoffspeicherung in Sedimenten beitragen können. Dies ist wichtig, weil es sich um einen bislang unbekannten Mechanismus der mikrobiellen Kohlenstoffspeicherung in Fjorden handelt – geologische Schlüsselräume, die mehr als zehn Prozent des gesamten unter dem Meeresboden gespeicherten Kohlenstoffs beherbergen“, erklärt Orsi.

Juan Carlos Trejos-Espeleta ergänzt: „Die Arktis verändert sich vor unseren Augen in beispiellosem Tempo, und unsere Bemühungen, die Funktionsweise ihrer Ökosysteme zu verstehen, reichen noch nicht aus. Erst seit Kurzem betrachten wir marine Pilze als wichtige Akteure im marinen Kohlenstoffkreislauf, die möglicherweise eine Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung spielen – ähnlich wie dies bereits für terrestrische Ökosysteme bekannt ist. Künftige Forschung sollte Pilze nicht länger als zentrale Akteure des Kohlenstoffkreislaufs übersehen.“

James Bradley fügt hinzu: „Probenahmen und die Entwicklung von Experimenten in der Hocharktis sind nach wie vor eine große Herausforderung – ebenso wie das Verständnis empfindlicher und dynamischer Ökosysteme wie vergletscherter Fjorde. Deshalb sind Studien in diesen Regionen selten, obwohl ihre Erforschung angesichts der aktuellen Veränderungen von besonders hoher Dringlichkeit ist.“

Quelle

Ludwig-Maximilians-Universität München (06/2026)