Können Mikroben unser Klima retten? von Jörg Schnecker
am 10. April 2018
ungefähr 4 Minuten
Themen: Biologie , Forschende , Forschung , Klimaforschung , Semesterfrage , Wissenschaft

Können Mikroben unser Klima retten?

Landwirtschaftlich genutzte Böden mit Kohlenstoff anzureichern könnte helfen die CO2 Konzentration in der Atmosphäre zu verringern. Wie das funktionieren kann und was Mikroben damit zu tun haben, erklärt Jörg Schnecker vom Department of Microbiology and Ecosystem Science in seinem Blogbeitrag zur aktuellen Semesterfrage „Wie retten wir unser Klima?“.

Bereits als Kind habe ich gerne im Garten meiner Eltern mit Erde gespielt. Das Arbeiten im Feld und die Forschung in der freien Natur wecken bei mir diese Eerinnerungen – einer der vielen Gründe warum mir die Arbeit mit Böden Freude bereitet. Im Biologiestudium habe ich das Interesse an Boden wiederentdeckt: Seine Bedeutung im globalen Kohlenstoffkreislauf hat mich sofort fasziniert.

Während meiner Dissertation an der Universität Wien habe ich zu Arktischen Böden geforscht. Arktische Böden enthalten in etwa das dreifache an Kohlenstoff wie die heutige Atmosphäre und doppelt so viel wie alle Bäume auf der Erde zusammen. Diese unglaublichen Mengen an Kohlenstoff können, wenn sie in die Atmosphäre gelangen, den Klimawandel noch weiter ankurbeln. Die beste Strategie im Hinblick auf den Klimawandel ist es, den Kohlenstoff im Boden zu bewahren und möglichst wenig einzugreifen.

Das ist bei landwirtschaftlichen Böden anders. Durch die jahrhundertelange Bearbeitung haben viele Agrarflächen Kohlenstoff verloren und können deshalb auch potentiell wieder vermehrt Kohlenstoff aufnehmen. Da landwirtschaftliche Böden ohnehin bearbeitet werden, können hier Bearbeitungsmethoden gewählt werden, die den Bodenkohlenstoff anreichern.  Zusätzlich nimmt die Landwirtschaft in etwa 37 Prozent der globalen Landflächen ein; in Europa sind es sogar 44 Prozent.

Werden Mikroben unser Klima retten?

Ein Gram Boden enthält bis zu 10 Milliarden Mikroorganismen.

Ein Weg überschüssigen Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu bekommen könnte sein, landwirtschaftliche Praktiken den Bedürfnissen von Mikroben im Boden anzupassen.

Mikroben, wie etwa Bakterien und Pilze, arbeiten im Boden als Kohlenstoffpumpe. Sie nehmen Kohlenstoff auf und verwenden ihn entweder um zu wachsen und mikrobielle Biomasse aufzubauen oder um zu atmen und Energie zu gewinnen. Bei der mikrobiellen Atmung entsteht allerdings wieder CO2, das zurück in die Atmosphäre gelangt.

Es ist daher wünschenswert, Bedingungen zu schaffen, die zu einem möglichst effizienten Aufbau von mikrobieller Biomasse und einer geringen CO2 Produktion führen. Nach dem Absterben der Mikroben kann der wieder freie Kohlenstoff an Tonminerale im Boden binden – somit wird er stabil und ist vor weiterem Abbau geschützt.

Jörg Schnecker gemeinsam mit Taru Sandén von der Österreichischen Agentur für Ernährungssicherheit bei der Bodenprobennahme.

Können wir die Mikroben unterstützen?

In meinem aktuellen Forschungsprojekt am Department of Microbiology and Ecosystem Science der Universität Wien untersuche ich, welche Bedingungen zu einem effizienten Funktionieren der mikrobiellen Kohlenstoffpumpe führen, ob ein direkter Zusammenhang zwischen mikrobieller Effizient und Anlagerung von Kohlenstoff an Tonminerale besteht und wie sich diese Zusammenhänge im jahreszeitlichen Verlauf ändern.

Zusammen mit Projektpartnern an der Universität für Bodenkultur, der Österreichischen Agentur für Ernährungssicherheit, der University of New Hampshire und der Northern Arizona University werde ich in den nächsten drei Jahren diese grundlegenden Fragen bearbeiten. Das Ziel des Projektes ist es, die Mechanismen zu erforschen, die helfen können landwirtschaftliche Bewirtschaftungsformen so zu adaptieren, dass Kohlenstoff effektiv von der Atmosphäre über Mikroben in stabile Reservoirs im Boden transferiert wird.

Vorteil für Klima und Landwirtschaft

Eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes in landwirtschaftlichen Böden könnte also helfen die CO2 Konzentration in der Atmosphäre zu verringern. Mehr Kohlestoff im Boden kann aber auch zu höherer Bodenfruchtbarkeit und Bodengesundheit beitragen. Einige regionale aber auch internationale Initiativen haben sich dieses Thema auf die Fahnen geschrieben (Ökoregion Kaindorf, California’s Healthy Soils Initiative, 4 per 1000).

Das Potential der landwirtschaftlichen Böden Kohlenstoff aufzunehmen und substanziell dem Klimawandel entgegenzuwirken, wird in der wissenschaftlichen Gemeinschaft lebhaft diskutiert. Dabei geht es vor allem um die praktische Umsetzbarkeit und um Wechselwirkungen mit Düngebedarf und dem Ausstoß anderer Treibhausgase wie etwa N2O. Hier bedarf es noch weiterer Untersuchungen.

Dass landwirtschaftliche Böden potentiell Kohlenstoff aufnehmen können, ist allerdings weitgehend anerkannt. Die Ergebnisse meines laufenden Projektes sollen weitere Grundsteine liefern, die helfen können, landwirtschaftliche Praktiken so zu adaptieren, dass sie zu einem effizienten Transfer von Kohlenstoff aus der Atmosphäre über Pflanzen und Mikroben, in stabile Formen im Boden führen. In einer Kombination mit einer massiven Reduktion der Treibhausgasemissionen könnten also Mikroben in landwirtschaftlichen Böden tatsächlich helfen unser Klima zu retten.

Dieser Blogbeitrag ist ein Beitrag zur aktuellen Semesterfrage „Wie retten wir unser Klima?”. Weitere Antworten, Interviews und Beiträge zum Thema Klima findet ihr im uni:view Magazin unter www.semesterfrage.univie.ac.at.

Semesterfrage 2018 (© Universität Wien)


Jörg Schnecker

Jörg Schnecker arbeitet am Department of Microbiology and Ecosystem Science. Er leitet das FWF- Forschungsprojekt „SeaCUE – Seasonal dynamics of soil microbial carbon sequestration“. In dem Projekt untersucht er die Rolle von Bodenmikroben im effizienten Aufbau von stabilem Bodenkohlenstoff.
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