Tief unter der Erdoberfl?che, in den Poren und Spalten von Gestein, leben riesige Gemeinschaften von Mikroorganismen. Sie sind für das blo?e Auge unsichtbar – und doch spielen sie eine zentrale Rolle für die Qualit?t des Grundwassers und für globale Stoffkreisl?ufe. Ein Forschungsteam um Dr. Martin Taubert vom Exzellenzcluster ?Balance of the Microverse? an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena zeigt nun: Das Leben im Untergrund folgt zwei grundlegend unterschiedlichen Strategien – mit weitreichenden Folgen für Umweltforschung und Praxis.

Bisherige Einblicke in mikrobielle Gemeinschaften im Grundwasser basieren vor allem auf Proben von frei im Wasser schwebenden Mikroorganismen. Vorangegangene Studien deuteten jedoch bereits darauf hin, dass dies nur einen kleinen Teil des Bildes erfasst. Tats?chlich leben die allermeisten Mikroorganismen im Untergrund als Biofilme fest an Gesteinsoberfl?chen – sie sind dort bis zu tausendmal h?ufiger als freischwimmende Organismen.

Um die bislang kaum untersuchte Lebensweise dieser ?angehefteten? Mikroorganismen besser zu verstehen, analysierte das Team mikrobielle Gemeinschaften, die sich auf Karbonatgestein in einem natürlichen Grundwasserleiter im Thüringer Hainich angesiedelt hatten. Mithilfe moderner Genom-Analysen verglichen die Forschenden die angehefteten Gemeinschaften mit freilebenden Mikroorganismen aus dem gleichen System.

Zwei kontrastierende mikrobielle ?kosysteme

Das Ergebnis ist eindeutig: Trotz ihres engen r?umlichen 欧洲杯投注地址_明升体育-竞彩足球比分推荐s und m?glicher Wechselwirkungen bilden die Mikroorganismen im Wasser und am Gestein zwei stark kontrastierende ?kologische Gemeinschaften. Nicht nur unterscheiden sich die Arten stark, auch ihre F?higkeiten sind grundlegend verschieden.

?Wir haben herausgefunden, dass die Lebensweise der Mikroorganismen – angeheftet am Gestein oder frei im Wasser schweben – einen st?rkeren Einfluss auf die Struktur der Lebensgemeinschaft haben als Umweltfaktoren, wie beispielsweise die Verfügbarkeit von Sauerstoff?, erl?utert Alisha Sharma, die die Studie im Rahmen ihrer Promotion durchgeführt hat.

Die an Gestein gebundenen Mikroben sind hoch spezialisiert. Sie k?nnen Energie aus anorganischen Stoffen wie Eisen oder Schwefel gewinnen und dabei Kohlendioxid binden. Damit tragen sie aktiv zur Kohlenstoffspeicherung im Untergrund bei. Die frei im Wasser lebenden Mikroorganismen sind dagegen funktionell deutlich eingeschr?nkter.

?Wenn wir die an Gestein angeheftete Gemeinschaft ignorieren, übersehen wir einen wichtigen funktionellen Akteur im Grundwassersystem?, erkl?rt Dr. Martin Taubert, Arbeitsgruppenleiter im Exzellenzcluster. ?Diese Mikroorganismen leisten einen wichtigen Beitrag zu zentralen chemischen Prozessen wie dem Kohlenstoffkreislauf.?

Bedeutung für Umwelt, Wasserwirtschaft und Klimamodelle

Die Erkenntnisse haben konkrete praktische Relevanz. Grundwasser ist eine der wichtigsten Trinkwasserressourcen weltweit. Ein besseres Verst?ndnis der mikrobiellen Prozesse im Untergrund hilft, Stoffumsetzungen im Untergrund realistischer zu bewerten, etwa bei der natürlichen Selbstreinigung von Grundwasser oder bei der langfristigen Speicherung von Kohlenstoff.

Zudem legen die Ergebnisse nahe, dass Grundwasser?kosysteme in Karbonatgestein deutlich mehr Kohlendioxid im Untergrund binden k?nnen als bisher angenommen – ein Aspekt, der für Klimamodelle und Bewertungen natürlicher Kohlenstoffsenken relevant ist.

Beitrag zum Exzellenzcluster ?Balance of the Microverse?

Die Studie steht exemplarisch für den Forschungsansatz des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse?. Ziel des Clusters ist es, zu verstehen, wie mikrobielle Gemeinschaften ihre Umwelt formen – und wie umgekehrt Umweltbedingungen das mikrobielle Gleichgewicht beeinflussen.

?Mikroorganismen halten viele natürliche Systeme im Gleichgewicht, ohne dass wir es bemerken?, sagt Prof. Kirsten Küsel, Professorin für Aquatische Geomikrobiologie und Sprecherin des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse?. ?Indem wir ihre verborgenen Lebensr?ume erschlie?en, verstehen wir besser, wie stabil – oder verletzlich – diese Systeme wirklich sind.?

Die Arbeit zeigt eindrücklich, dass das mikrobielle Leben im Untergrund kein passiver Hintergrund ist, sondern ein aktiver Gestalter der Umwelt – mit Bedeutung weit über den Boden unter unseren Fü?en hinaus.