Nährstoffrecycling-Mikroben können die Hitze spüren.

Bakterien und Pilze können Bilder von Krankheiten und verdorbener Nahrung hervorrufen, aber sie tun auch viel Gutes. Die Milliarden von Mikroben in einer Handvoll abgestorbener Blätter zum Beispiel fungieren als Recycler der Natur und regenerieren Nährstoffe, die für das Wachstum der nächsten Pflanzengeneration benötigt werden.

„Wenn es keine Bakterien und Pilze gäbe, wären wir von Massen toter Bäume und Pflanzen umgeben, so dass sie tatsächlich eine wirklich wichtige Arbeit leisten“, sagte Sydney Glassman, Assistenzprofessor am Department of Microbiology and Plant Pathology an der University of California, Riverside.

Während mikrobielle Gemeinschaften die Triebkräfte für den Abbau abgestorbener Pflanzen und Tiere sind, ist wenig darüber bekannt, ob sie für große Klimaveränderungen gerüstet sind. In einem heute in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Papier untersuchten Glassman und Kollegen von UC Irvine, was passiert, wenn mikrobielle Gemeinschaften in neue Klimabedingungen eintreten. Die Studie ist ein erster Schritt zum Verständnis der Anfälligkeit dieser Ökosysteme für den Klimawandel.

Um einen wärmenden Planeten nachzuahmen, wählten die Forscher fünf Studienorte, die sich im Klima entlang der San Jacinto Mountains in Südkalifornien unterscheiden, von denen drei in Naturschutzgebieten der University of California liegen. Jeder Standort hat seinen eigenen Satz von ansässigen Mikroben, die an das lokale Klima angepasst sind.

„Während wir wissen, dass das Klima beeinflusst, wie schnell Mikroben Pflanzenmaterial recyceln können, wissen wir nicht, wie wichtig die einzelnen Arten von Mikroben für das Recycling sind“, sagte Jennifer Martiny, eine UC Irvine Professorin und Co-Autorin der Studie.

Um die mikrobiellen Gemeinschaften zu bewegen, enthielten die Forscher die Mikroben in Nylonbehältern mit winzigen Poren. Diese „mikrobiellen Käfige“ wurden mit totem, sterilisiertem Gras und lebenden Mikroben gefüllt, die von jedem Studienort bezogen wurden. Die Behälter erlaubten es, dass Wasser und Nährstoffe – aber keine Mikroben – ein- und austreten konnten. Die Menge des von den eingesperrten Mikroben verrotteten Grases wurde nach sechs, zwölf und 18 Monaten gemessen.

Die Studie bestätigte frühere Ergebnisse, dass Standorte mit gemäßigtem Klima (nicht zu heiß oder kalt und nicht zu nass oder trocken) den größten Verfall aufweisen und daher die effektivsten Standorte für das Nährstoffrecycling sind. Noch überraschender ist jedoch, dass die Quelle der Mikroben auch den Grad des Zerfalls beeinflusst hat. Mikroben von bestimmten Standorten schnitten besser ab als andere, auch außerhalb ihrer Wohnumgebung. Zum Beispiel, wenn sie in das trockenere Strauchland gezogen wurden, übertrafen die Mikroben aus dem Grünland die Bewohner des Strauchlandes um bis zu 40 Prozent.

„Wir erwarteten eine Situation, in der sich jede mikrobielle Gemeinschaft am besten an ihrem eigenen Standort zersetzte, aber das war nicht der Fall“, sagte Glassman. „Während wir wissen, dass Mikroben in heißeren und trockeneren Umgebungen langsamer verrotten, erfahren wir erst jetzt, dass spezifische mikrobielle Gemeinschaften eine unabhängige Rolle bei der Zersetzung spielen, und es bleibt abzuwarten, wie diese Gemeinschaften von Klimawandel und Desertifikation betroffen sein werden.“

Der Titel des Papiers lautet: „Zersetzungsreaktionen auf das Klima hängen von der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft ab“.

Mehr Informationen:
Sydney I. Glassman el al., „Zersetzungsreaktionen auf das Klima hängen von der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft ab“, PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1811269115

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