Auf Svalbard, einem abgelegenen Archipel in der Arktis zwischen dem norwegischen Festland und dem Nordpol, bleiben die Böden den größten Teil des Jahres gefroren. Diese kalten, nährstoffarmen und weitgehend vegetationslosen Umgebungen enthalten dennoch große Mengen an Kohlenstoff, der im Permafrost eingeschlossen ist.
Mit der schnellen Erwärmung der Arktis tauen diese Böden jetzt jeden Sommer über längere Zeiträume auf. Eine neue Studie zeigt, dass dieses Auftauen nicht zu einer vollständigen Aktivierung des mikrobiellen Lebens führt. Tatsächlich bleibt etwa die Hälfte der in diesen Böden vorhandenen Mikroorganismen selbst nach mehreren Monaten des Auftauens inaktiv.
Die Wiederaufnahme der mikrobiellen Aktivität verfolgen
Trotz ihres kargen Aussehens beherbergen arktische Böden vielfältige mikrobielle Gemeinschaften, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre spielen. Wenn der Boden auftaut, wird flüssiges Wasser verfügbar, sodass die Mikroorganismen ihre Aktivität wieder aufnehmen können.
Um diesen Prozess besser zu verstehen, hat ein internationales Team, darunter Wissenschaftler des CNRS am Institut Méditerranéen d'Océanologie (MIO), Böden aus Svalbard inkubiert und das mikrobielle Wachstum direkt mithilfe einer isotopischen DNA-Markierungstechnik verfolgt. Dieser Ansatz ermöglichte es, genau zu identifizieren, welche Mikroorganismen sich nach dem Auftauen entwickeln.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich einige Mikroorganismen schnell aktivieren, während andere erst nach mehreren Wochen zu wachsen beginnen. Ein großer Teil der Gemeinschaft bleibt jedoch inaktiv.
Diese Arbeit wurde im Rahmen des Projekts
ERC SIESTA durchgeführt, das darauf abzielt, die Rolle der mikrobiellen Dormanz in extremen Umgebungen besser zu verstehen.
Über die Zersetzung hinaus: biologische Schlüsselinteraktionen
Unerwarteterweise beschränken sich die aktiven Mikroorganismen nicht nur auf Zersetzer organischer Substanz. Die Studie zeigt auch das Wachstum von räuberischen Bakterien, die andere Mikroorganismen verzehren können. Dieses Ergebnis unterstreicht, dass die Wechselwirkungen innerhalb der mikrobiellen Nahrungsnetze eine wichtige Rolle für die Funktionsweise arktischer Böden nach dem Auftauen spielen.
Eine große Herausforderung für das Klima
Arktische Böden speichern etwa ein Drittel des weltweiten Bodenkohlenstoffs. Mit der Beschleunigung der Erwärmung hängt das Schicksal dieses Kohlenstoffs eng mit der mikrobiellen Aktivität zusammen.
Diese Studie zeigt, dass die Kohlenstoffemissionen nicht allein durch die Temperatur gesteuert werden, sondern auch durch die Identität der Mikroorganismen, die aktiv werden, und den Zeitpunkt ihrer Aktivierung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass aktuelle Klimamodelle die Reaktion arktischer Böden auf die Erwärmung möglicherweise zu stark vereinfachen.
Quelle: CNRS INSU