Wie reagieren Bodenökosysteme auf zukünftige Klimaveränderungen?

Bodenorganismen spielen eine entscheidende Rolle: Sie zersetzen abgestorbenes Material, recyceln Nährstoffe, die Pflanzen zum Wachsen benötigen, erhalten die Bodenstruktur und tragen letztlich zur Gesundheit von Pflanzen und Menschen bei.

Auswirkungen von Hitze auf das Bodenleben

Wenn Pflanzen durch Hitze oder Dürre gestresst werden, verlangsamt sich ihr Wachstum, und sie verändern die Menge und Qualität der Wurzelexsudate, die sie an den Boden abgeben. Dadurch verringern sich die Nahrungsressourcen für das Bodenleben. Gleichzeitig stellen trockene und heiße Bedingungen für viele Organismen eine direkte Herausforderung dar, da sie die zum Überleben benötigte Feuchtigkeit einschränken.

Veränderungen in den Pflanzengemeinschaften können zudem die Vielfalt der unterirdisch verfügbaren Nahrungsquellen verringern. Wiederholte Dürren und Hitzewellen können die Bodenbedingungen verschlechtern, indem sie den Boden austrocknen und seine Wasserverfügbarkeit verringern. Dadurch werden die Lebensräume vieler Bodenorganismen eingeschränkt.  Zusammengenommen können diese Veränderungen die Bodenökosysteme schwächen. 

Besseres Verständnis der Zusammenhänge

Um diese Auswirkungen besser zu verstehen, wurde im schweizerischen Graubünden durch das FiBL ein Klimawandel-Experiment durchgeführt. Die Alpen sind für solche Forschungsarbeiten von hoher Relevanz, da sie äußerst empfindlich auf Erwärmung reagieren und Umweltveränderungen früher und intensiver zeigen als viele andere Gebiete. Zudem erbringen die Alpen wichtige Ökosystemleistungen, wie beispielsweise die Trinkwasserversorgung für weite Teile Europas. Deshalb können Veränderungen in dieser Region weitreichende Auswirkungen haben.

An drei Standorten mit Grünland unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensität simulierten das Projektteam mithilfe von Dachkonstruktionen zukünftige Klimabedingungen. V-förmige Regenrinnen reduzierten den Niederschlag um etwa 50 Prozent, während nach oben offene Kammern die Lufttemperatur um etwa zwei Grad Celsius erhöhten. An jedem der drei Standorte wurden je fünf Kontrollparzellen mit normalen Klimabedingungen und fünf Versuchsbereiche mit simulierten zukünftigen Klimabedingungen eingerichtet. Das Experiment fand im Zeitraum zwischen Mai 2024 und 2026 statt. 

Wichtige Forschungsfragen und -grundlagen

Die Proben werden auf physikalische, chemische und biologische Indikatoren untersucht, darunter Bodenstruktur, Nährstoffgehalt sowie die Vielfalt und Funktion bodenlebender Organismen. Dazu gehört die Identifizierung von Bakterien, Archaea, Pilzen, Protisten, Mikroarthropoden, Isopoden, Tausendfüßern, Insekten, Spinnen, Nematoden und Regenwürmern mittels verschiedener Methoden, darunter auch DNA-basierte Analysen. Erste Ergebnisse aus der Auswertung der Probenahmen können Ende 2027 erwartet werden. 

Bisher wurden in der Schweiz lediglich 13 Prozent der landwirtschaftlichen Böden detailliert untersucht und klassifiziert. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, das Verständnis der Schweizer Böden weiter zu vertiefen. Sie können zudem als wertvolle Grundlage für Entscheidungen zur Landnutzung in einem sich rasch wandelnden Klima, sowie für zukünftige Forschungsarbeiten dienen. 

Das Projekt wird durch die europäische Kommission und das Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) finanziell unterstützt. 

Dominika Kundel, Ralf Müller, beide FiBL 

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