Die Rhizosphäre als Vermittlerin von Rückkopplungseffekten zwischen Biosphäre und Klima – Untersuchungen zu Klimawandeleffekten auf Blue Carbon

• Antragsteller: Dr. Peter Mueller
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502681570

Klimabedingte Veränderungen abiotischer Umweltbedingungen können direkten Einfluss auf mikrobielle Gemeinschaften des Bodens nehmen und somit Kohlenstoff (C)- bzw. Treibhausgas (THG)-Flüsse an die Atmosphäre modifizieren. Zusätzlich zu direkten Klimawandeleffekten (KWE) auf bodenmikrobielle Prozesse können KWE auf Pflanzen einen indirekten, oftmals übergeordneten Einfluss auf bodenmikrobielle Prozesse ausüben. Diese pflanzenvermittelten KWE sind in der Rhizosphäre besonders ausgeprägt und werden durch funktionelle Pflanzenmerkmale bestimmt. Der Zusammenhang von Pflanzenmerkmalen, bodenmikrobieller Funktion und der Dynamik von C-Flüssen ist jedoch unzureichend verstanden, was eine wichtige Wissenslücke hinsichtlich des Verständnisses und der Modellierbarkeit von Rückkopplungseffekten zwischen Ökosystemen und Klima darstellt. In Feuchtgebieten erlangen pflanzenvermittelte KWE auf bodenmikrobielle Prozesse eine besondere Relevanz: In diesen Ökosystemen kontrollieren Pflanzen nicht nur den Substratfluss an bodenmikrobielle Gemeinschaften, sie liefern zudem Elektronenakzeptoren durch Sauerstoffeintrag in ein reduzierendes Bodensystem. Gleichzeitig spielt der mikrobielle C-Umsatz in Feuchtgebieten eine überproportional wichtige Rolle im globalen C-Kreislauf, weil diese Ökosysteme aufgrund geringer mikrobieller Aktivität den größten organischen C-Vorrat in den Böden der Biosphäre beherbergen. Im Zuge des Klimawandels stellt dieser C-Vorrat eine große potenzielle Quelle für THG-Flüsse an die Atmosphäre dar.Die zentrale Zielsetzung dieses Emmy Noether-Projektes ist es, die Mechanismen pflanzenvermittelter KWE auf die Stabilität von Boden-C-Vorräten und THG-Emissionen in Feuchtgebieten aufzudecken. Die geplanten Studien fokussieren auf tidebeeinflusste Feuchtgebiete, semiterrestrische Ökosysteme im Übergangsbereich von Land und Meer, die für ihren starken Einfluss auf den globalen C-Kreislauf zunehmend Beachtung unter dem Schlagwort Blue Carbon finden. In vier komplementären Teilprojekten (TP) werden KWE auf bodenmikrobiologische C-Umsatzprozesse aus der Perspektive funktioneller Pflanzenmerkmale untersucht. In TP1 wird die mechanistische Grundlage erarbeitet, indem Pflanzenmerkmale charakterisiert werden, die den Abbau organischer Bodensubstanz über Rhizosphären-Priming-Effekte steuern. Diese Erkenntnisse werden in TP2 angewendet, um zu ermitteln, wie pflanzliche Klimawandelanpassungen das Wechselspiel von Pflanzenmerkmalen und Mikroorganismen verändern. TP2 fokussiert dabei auf Anpassungen auf Ebene von Pflanzenindividuen (d.h. phänotypische Plastizität) und Pflanzengemeinschaften. TP3 wird diese Arbeiten komplementieren, indem pflanzenvermittelte Effekte auf der bislang kaum berücksichtigten Populations-Ebene (d.h. intraspezifische genotypische Variabilität) untersucht werden. Schließlich werden in der Synthese, TP4, die Ergebnisse der experimentellen TP vergleichend zusammengefasst und ihre Einbindung in numerische Modellierungen koordiniert.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor James Patrick Megonigal, Ph.D.