Der Bo­den als Bio­re­ak­tor

Bis­her ist je­doch nicht be­kannt, war­um so viel Koh­len­stoff in Bö­den ge­spei­chert wird und wie sich die­ser rie­si­ge Spei­cher im Zuge des Kli­ma­wan­dels ver­hal­ten wird. Nun hat ein Wis­sen­schaft­ler­team un­ter Be­tei­li­gung von Prof. Dr. Thors­ten Ditt­mar vom In­sti­tut für Che­mie und Bio­lo­gie des Mee­res (ICBM) der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg das Schick­sal die­ser Ver­bin­dun­gen auf­ge­klärt. Die For­sche­rin­nen und For­scher um Dr. Mar­kus Lan­ge vom Max-Planck-In­sti­tut für Bio­geo­che­mie in Jena be­rich­ten in der Zeit­schrift Na­tu­re Geo­sci­ence, dass die ge­lös­ten Mo­le­kü­le nicht, wie lan­ge an­ge­nom­men, un­ver­än­dert im Bo­den blei­ben. Wäh­rend die Sub­stan­zen mit dem Was­ser durch den Bo­den si­ckern, wer­den sie viel­mehr von Mi­kro­ben ab- und um­ge­baut. Da­bei ent­ste­hen auch neue, grö­ße­re Mo­le­kü­le.

Für ihre Stu­die un­ter­such­ten die Wis­sen­schaft­ler das Bo­den­was­ser mit­tels ul­tra-hoch­auf­lö­sen­der Mas­sen­spek­tro­me­trie. Die Un­ter­su­chun­gen fan­den in Ol­den­burg in der Brü­cken­grup­pe für Ma­ri­ne Geo­che­mie des ICBM und des Max-Planck-In­sti­tuts für Ma­ri­ne Mi­kro­bio­lo­gie in Bre­men statt. Die von Ditt­mar ge­lei­te­te Grup­pe ver­fügt über ei­nes der leis­tungs­fä­higs­ten Mas­sen­spek­tro­me­ter der Welt. Es ist in der Lage, die Mas­se ein­zel­ner Mo­le­kü­le in kom­ple­xen Mi­schun­gen au­ßer­ge­wöhn­lich ge­nau zu mes­sen.

„Mit die­ser hoch­sen­si­blen Tech­nik kön­nen wir erst­mals bis zu zehn­tau­send ver­schie­de­ne Mo­le­kü­le in ei­ner Was­ser­pro­be er­fas­sen; zu­sätz­lich kön­nen wir be­stim­men, aus wel­chen Ato­men die ver­schie­de­nen Mo­le­kü­le be­ste­hen“, er­klärt Dr. Va­nes­sa-Nina Roth, ehe­ma­li­ge Wis­sen­schaft­le­rin am Max-Planck-In­sti­tut für Bio­geo­che­mie und Er­st­au­to­rin der Stu­die.

Bis­her kam das Ol­den­bur­ger Ge­rät haupt­säch­lich in der Mee­res­for­schung zum Ein­satz. Ditt­mar und sein Team er­for­schen da­mit ge­lös­tes or­ga­ni­sches Ma­te­ri­al im Meer­was­ser, das ähn­lich wie das jetzt un­ter­such­te Stoff­ge­misch im Bo­den­was­ser als schwer ab­bau­bar gilt. „Das Meer und die Bö­den ge­hö­ren zu den größ­ten Koh­len­stoffspei­chern an der Ober­flä­che un­se­res Pla­ne­ten. Da­mit spie­len sie eine ent­schei­den­de Rol­le für un­ser Kli­ma, weil sie das Treib­haus­gas Koh­len­di­oxid in gro­ßen Men­gen auf­neh­men und ab­ge­ben kön­nen“, er­läu­tert Ditt­mar. Es sei eine span­nen­de Her­aus­for­de­rung ge­we­sen, für die Stu­die die Bö­den an Land mit dem Blick ei­nes Mee­res­for­schers zu un­ter­su­chen. „Da­bei hat sich her­aus­ge­stellt, dass die mo­le­ku­la­ren Ab­läu­fe in Bö­den und im Meer gar nicht so un­ter­schied­lich sind“, be­rich­tet der For­scher.

Das Bo­den­was­ser ver­bin­det die Bio­sphä­re auf der Land­ober­flä­che mit Bo­den und Grund­was­ser. Wie das For­scher­team schreibt, gibt die Zu­sam­men­set­zung der or­ga­ni­schen Mo­le­kü­le nicht nur Auf­schluss über bio­lo­gi­sche und che­mi­sche Vor­gän­ge im Bo­den. Viel­mehr könn­te es die Me­tho­de auch er­lau­ben, Um­welt­ver­än­de­run­gen oder Vor­gän­ge in Öko­sys­te­men bes­ser zu ver­ste­hen.