FELD 01/2018

Mikroorganismen

Mikroorganismen Mikroorganismen Mit Hilfe automatischer Gasmesshauben werden die Umsetzungsraten von Treibhausgasen auf den Versuchsfeldern des ZALF ermittelt (links). Im Labor werden einzelne Arten von Bodenbakterien isoliert und in Reinkulturen vermehrt. So kann anschließend spezifisch untersucht werden, in welchem Umfang sie Spurengase umsetzen können (rechts). Welche Gase in welchen Konzentrationen unterschiedliche Kulturpflanzen und ihre winzigen Lebenspartner bilden, untersucht Kolb mit seinem Team unter anderem mithilfe von zylinderförmigen Behältern, sogenannten Inkubationskammern, die im hauseigenen Gewächshaus des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. stehen. In diesen luftdicht verschließbaren Röhren, in denen einzelne Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen wachsen, können Gase gezielt zu- und abgeführt werden. So lässt sich genau analysieren, welche Emissionen zum Beispiel während des Wachstums entstehen. UNTERSCHÄTZTE PARTNERSCHAFT Um diese Beobachtungen auch in größerem Maßstab und für ganze Agrarökosysteme durchzuführen, arbeiten die Forschenden im Freiland mit sogenannten Gashauben. Die bis zu vier Meter hohen Konstrukte aus transparentem Plastik stülpen sie über die Kulturpflanzen und messen die Gaskonzentrationen im Inneren. So erhalten sie Daten über den gesamten Jahresverlauf und können errechnen, in welcher Jahreszeit oder mit welchen Kulturpflanzen besonders viele Treibhausgase wie Methan, Lachgas oder Kohlendioxid gebildet oder eben verbraucht werden. Kolb und sein Team wollen aber nicht nur messen, sondern auch die biologischen Treiber dieser Prozesse verstehen – nämlich jene Systeme, die er als »Symbiome« bezeichnet: die ökologische Einheit zwischen Pflanze und Mikroorganismen. Dabei stehen sie vor einer schier unfassbaren Vielfalt: »In einem Gramm Boden sind locker 20.000 verschiedene Mikroorganismenarten«, erklärt er. Bei deren Analyse hilft die Molekularbiologie: Aus Bodenund Pflanzenproben bestimmen die Forschenden nicht nur, welche Arten von Bakterien, Pilzen, Hefen und Pflanzen vorkommen. Mit ausgeklügelten Methoden spüren sie in Laborversuchen auch auf, welche Organsimen welche Gase nutzen oder bilden und ob Stress wie Hitze oder Trockenheit die Emissionsmuster verändern. »Zwischen Pflanzen und Mikroorganismen gibt es Interaktionen, die wir völlig unterschätzen«, betont Kolb. Der Forschungsbedarf ist entsprechend groß – zumal das empfindliche Gleichgewicht der Atmosphäre von diesen Wechselwirkungen bestimmt wird. »Wir beeinflussen dieses System ständig, ohne genau zu wissen, wie sich das auswirkt«, mahnt der Forscher. Seine Forschung im »Kleinen« ist ein wichtiges Puzzleteil für die Lösung großer Fragen. So wichtig sogar, dass noch in diesem Jahr am ZALF mit dem Bau des »Hauses der Kulturbiomforschung« begonnen wird, um die Lebensgemeinschaften von Kulturpflanzen und Mikroorganismen in Zukunft noch besser zu verstehen. www.zalf.de/feld 32 33