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Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung in Böden, zeigt eine kürzlich in Nature publizierte Studie, an der auch Forschende des Geographischen Instituts mitgearbeitet haben. Die Effizienz der mikrobiellen Kohlenstoffnutzung beeinflussst mindestens viermal stärker als andere biologische Faktoren oder Umweltbedingungen die globale Speicherung und Verteilung von Kohlenstoff im Boden. Das hat 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.
Feng Tao, Yuanyuan Huang, Bruce A. Hungate, Stefano Manzoni, Serita D. Frey, Michael W. I. Schmidt, Markus Reichstein, Nuno Carvalhais, Philippe Ciais, Lifen Jiang, Johannes Lehmann, Ying-Ping Wang, Benjamin Z. Houlton, Bernhard Ahrens, Umakant Mishra, Gustaf Hugelius, Toby D. Hocking, Xingjie Lu, Zheng Shi, Kostiantyn Viatkin, Ronald Vargas, Yusuf Yigini, Christian Omuto, Ashish A. Malik, … Yiqi Luo Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06042-3
Informationsdienst Wissenschaft: Medienmitteilung vom 26.05.2023
Bild: Landwirschaftlich genutzte Böden in Südeuropa (Antonio Jordán, imaggeo.egu.eu)