Es gibt einen interessanten Artikel in PLOS One, der mir gefällt. Es ist eines dieser Dinge, das sehr clever ist, aber die Grundidee ist sehr einfach.

Die Temperaturen steigen, und es gibt viel Forschung darüber, wie sich das auf Pflanzen auswirken könnte. In PLOS One diesen Monat Gschwendtner et al. untersuchen, wie sich steigende Temperaturen auf den Boden auswirken. Tatsächlich betrachten sie die Mikrobengemeinschaft darin. Bakterien und Archaeen sind Teil des biologischen Prozesses, Stickstoff in eine für Pflanzen nutzbare Form zu bringen. Es wäre hilfreich zu wissen, wie sie auf den Klimawandel reagieren könnten.

Das Experiment war sehr einfach. An der Versuchsstation Tuttlingen in Süddeutschland nahmen Gschwendtner und ihr Team einige Buchensetzlinge und die Erde um sie herum, die an einem nach Nordwesten ausgerichteten Hang wuchsen, und pflanzten einige von ihnen an einem nach Südwesten ausgerichteten Hang neu. Sie haben mehr Sonnenlicht auf den Boden bekommen und so verändern Sie effektiv das Klima für diese Bodenproben. Vergleichen Sie einen mit dem anderen und Sie sehen, welche Art von Änderungen wärmeres Wetter haben könnte.

Das klingt einfach, birgt aber einige offensichtliche Probleme. Wenn die Geologie des neuen Hangs grundlegend anders ist, misst man möglicherweise nur die geologischen Veränderungen und nicht die klimatischen. Deshalb wurde der Boden gekernt, um sicherzustellen, dass die neuen Standorte den alten möglichst genau entsprachen.

Das ist in Ordnung, aber es gibt noch ein anderes Problem. Die umgepflanzten Setzlinge werden gerührtDas könnte zu Stressfaktoren führen, denen die anderen Sämlinge nicht ausgesetzt waren. In diesem Fall würde man Stress und nicht das Klima messen. Um dieses Problem zu umgehen, wurden die Kontrollpflanzen an neuen Standorten am Nordwesthang neu angepflanzt, sodass auch sie denselben Stressfaktoren ausgesetzt waren.

Das Ziel war zu sehen, wie die Stickstoffproduktion im Boden beeinflusst wird. Den Boden zu messen und nach Ausgasungen zu schnüffeln, wäre mühsam, also verwendeten sie eine andere Technik. Sie testeten den Boden auf bestimmte Gene. Proben aus dem Boden zu nehmen und die relativen Anteile und Mengen bestimmter Gene im Boden zu vergleichen, würde ein Maß für die Art der Aktivität geben, die vor sich geht. Zum Beispiel suchten sie nach den Genen nirK, nirS, cnor und nosZ als Denitrifikationsmarker. Dies sind Gene, die mit Mikroben assoziiert sind, die Nitrate im Boden aufnehmen und in Gase umwandeln. Wenn mehr Bakterien und Archaeen an der Denitrifikation arbeiten, dann werden sie mehr Kopien dieser Gene finden.

Sie fanden heraus, dass diese Gene in Bodenproben von Sämlingen, die an einen sonnigeren Standort gebracht wurden, viel häufiger vorkamen. Sie verfolgten das Experiment auch, indem sie Dürre und Überschwemmungen simulierten. Sie fanden heraus, dass die denitrifizierenden Mikroben unter diesen Bedingungen besser abschneiden.

Dies hat einen doppelten Schlag für Pflanzen. Erstens konkurrieren die Pflanzen mit diesen Mikroben um Stickstoff. Wir denken an Pflanzen, die von Kohlendioxid und Wasser leben, aber der Aufbau von Proteinen benötigt auch Stickstoff. Der zweite Schlag ist, dass der Stickstoff aus dem Boden verloren geht, wenn die Mikroben ihn als Lachgas N abgeben₂O. Es ist als Lachgas bekannt, aber es ist auch ein Treibhausgas und verschärft somit die Klimaprobleme, mit denen die Pflanzen ohnehin schon zu kämpfen haben.

Mich fasziniert an der Studie der clevere Ansatz zur Denitrifikation. Wollte ich die Stickstoffveränderung im Boden messen, würde ich den Stickstoff direkt messen. Die Suche nach DNA-Markern ist einfacher und gibt zudem Aufschluss über die möglichen Ursachen dieser Veränderung. Auch die Einfachheit des Ansatzes, Sämlinge von dort aus umzusetzen, gefällt mir. werden auf dieser Seite erläutertzu dortUnd die Tatsache, dass auch die Kontrollpflanze neu bepflanzt wurde. Im Nachhinein ist es leicht gesagt, dass das hätte getan werden sollen, aber ich wette, mir wäre das erst gegen Ende des Experiments eingefallen.

Da es in PLOS One veröffentlicht wurde, können Sie es jetzt als Open-Access-Artikel abrufen.

Gschwendtner S., Tejedor J., Bimueller C., Dannenmann M., Kögel Knabner I. & Schloter M. (2014). Der Klimawandel führt zu Veränderungen in der Häufigkeit und den Aktivitätsmustern von Bakterien und Archaeen, die große Transformationsschritte im Stickstoffumsatz in einem Boden aus einem mitteleuropäischen Buchenwald katalysieren, PLoS ONE, 9 (12) e114278. DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0114278