Auswirkungen von Moosen auf mikrobielle Prozesse in Böden

In borealen und arktischen Ökosystemen stellen Moose einen großen Anteil der Biomasse dar und haben wesentliche Bedeutung für ökosystemare Prozesse. Infolge des Klimawandels wurde jedoch eine Abnahme in der Verbreitung der Moose beobachtet, was sich wiederum auf Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreislauf und dadurch auf das Klima auswirkt. Die Einflüsse von Moosen auf Bodenmikroorganismen und ihre Abbautätigkeit organischer Substanz sind jedoch bislang wenig bekannt. Ziel dieses Projektes ist daher, zu erforschen, wie sich Moose im Vergleich zu höheren Pflanzen auf mikrobielle Prozesse und mikrobielle Gemeinschaften in Böden auswirken und wie diese Wechselwirkung die Nährstoffverfügbarkeit für höhere Pflanzen beeinflußt. Zur Untersuchung dieser Fragestellung werden Feldversuche in einer Tundra-Heide in N- Schweden durchgeführt, sowie Manipulations-Experimente, bei denen die Auswirkung von Moosen auf Bodenfeuchte, -temperatur und Stickstoffverfügbarkeit simuliert wird. Wir analysieren die Auswirkung von Pflanze-Boden-Interaktionen auf unterschiedliche mikrobielle Prozesse, wie z.B. extrazelluläre Enzym-Aktivitäten, Stickstoff-Mineralisierung und Nitrifizierung, sowie die Verfügbarkeit von Kohlenstoff und Stickstoff und die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft. Die Ergebnisse dieses Projektes sollen Aufschlüsse geben über die Interaktionen von Pflanzen und Boden auch abseits von höheren Pflanzen. Dadurch sollen Änderungen in ökosystemaren Prozessen, die durch zukünftige Veränderungen der Pflanzengesellschaften in borealen und Tundra Ökosystemen verursacht werden, vorhersagbar werden.

Auswirkungen von Moosen auf mikrobielle Prozesse in Böden und Stickstoff-Kreislauf In borealen und arktischen Ökosystemen stellen Moose einen großen Anteil der Biomasse dar und haben wesentliche Bedeutung für Ökosystem-Prozesse. Infolge des Klimawandels wurde jedoch eine Abnahme in der Verbreitung der Moose beobachtet, was sich wiederum auf Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreislauf und dadurch auf das Klima auswirkt. Die Einflüsse von Moosen auf Bodenmikroorganismen und ihre Abbautätigkeit organischer Substanz sind jedoch bislang wenig bekannt. Ziel dieses Projektes war daher, zu erforschen, wie sich Moose im Vergleich zu höheren Pflanzen auf mikrobielle Prozesse und mikrobielle Gemeinschaften in Böden auswirken und wie diese Wechselwirkung die Nährstoffverfügbarkeit in Böden beeinflusst. Wir untersuchten diese Fragestellung in Feldversuchen in einer Tundra-Heide in Nord-Schweden, sowie durch ein Experiment in einem subarktischen Birkenwald, in dem wir mittels einer künstlichen Bodenabdeckung die Auswirkung von Moosen auf Bodenfeuchte und -temperatur simulierten. Die Ergebnisse dieses Projektes zeigten, dass sich die Effekte von Moosen auf mikrobielle Bodenprozesse und Nährstoffkreisläufe zwischen Ökosystemen stark unterscheiden, abhängig von der Pflanzengesellschaft, den vorkommenden Moos-Arten und den Faktoren, die die mikrobielle Aktivität im jeweiligen Ökosystem am stärksten limitieren. Im subarktischen Birkenwald bewirkte die dicke flächendeckende Moosschicht niedrige Stickstoffverfügbarkeit im Boden und langsame Stickstoff-Kreislauf Prozesse. Diese Effekte hängen mit der isolierenden Eigenschaft der Moosdecke zusammen und der dadurch bedingten niedrigen Bodentemperatur im Sommer, sowie den geringen täglichen Bodentemperaturschwankungen und damit verbundenen reduzierten Häufigkeit von Gefrier- und Tauprozessen in Herbst und Frühling. In der Tundren-Heide hingegen, bei eher fleckigem Vorkommen von Moosen und Zwergsträuchern, war im Boden unter Moosen relativ hohe Stickstoff-Verfügbarkeit feststellbar, was sich auch in den Enzymaktivitäten im Boden, sowie der Häufigkeit von Boden-Bakterien zeigte. Diese Unterschiede zwischen den mit Moosen bzw. Zwergsträuchern bewachsenen Stellen waren hauptsächlich durch Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der abgestorbenen Pflanzen und der organischen Substanz im Boden bedingt, sowie durch Unterschiede im pH-Wert des Bodens. Im Transplantations-Experiment schlussendlich zeigte sich, dass sich bei Trockenheit Moose auch durch ihre feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften positiv auf die Aktivität von Bodenmikroorganismen auswirken können, sowie weiters durch die Auswaschung von löslichen Substanzen aus der Moos-Biomasse. In diesem Projekt beleuchteten wir die komplexen Wechselwirkungen zwischen Moosen und Bodenmikroorganismen. Unsere Ergebnisse verdeutlichen die zentrale Rolle von Moosen im Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf von arktischen und subarktischen Ökosystemen und die weitreichenden Folgen von Änderungen in der Vegetationszusammensetzung für Ökosystem-Prozesse und Kohlenstoffspeicherung.