Globaler Vergleich der Mykorrhiza-induzierten Verwitterungsraten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein wesentlicher Beitrag der biogenen Verwitterung zur Ernährung von Ökosystemen, insbesondere durch symbiotische Mikroorganismen, wurde schon oft vermutet, aber bisher fehlten groß angelegte In-vivo-Studien. Hier vergleichen wir eine Reihe von Ökosystemen, die von gemäßigten bis zu tropischen Wäldern reichen im Hinblick auf ihre potenzielle biogene Verwitterung und deren Ursachen. Um die biogenen Verwitterungsraten zu untersuchen, haben wir mineralische Mesokosmen, die nur für Bakterien und Pilze zugänglich sind, für bis zu 4 Jahre im Boden installiert. Diese Mesokosmen enthielten frisch gebrochene und definierte nährstoffhaltige Minerale und wurden im A-Horizonten von Ökosystemen entlang eines Gradienten der Bodenentwicklung, die sich in Klima und Pflanzenartengemeinschaften unterscheiden, installiert. Die Veränderungen der vergrabenen Minerale wurden durch Rasterelektronenmikroskopie, konfokale Laserscanning-Mikroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie an der Oberfläche und an Dünnschliffen analysiert. An ausgewählten Stellen wurden die Kohlenstoffflüsse durch 13C-Markierung verfolgt, und die mikrobielle Gemeinschaft wurde durch DNA-Sequenzierung identifiziert. Die Nährstoffverfügbarkeit erwies sich in allen beobachteten Waldökosystemen als Hauptfaktor für die biogene Verwitterungsrate. Mykorrhizapilze spielten dabei eine weitaus wichtigere Rolle als Bakterien. Wir fanden einen engen Zusammenhang zwischen der biogenen Verwitterung nährstoffhaltiger Gesteine durch Pilze und der Verfügbarkeit von Nährstoffen im Boden an allen 16 untersuchten Waldstandorten, unabhängig vom vorherrschenden Mykorrhizatyp (AM oder EM), dem Klima und der Zusammensetzung der Pflanzenarten. Wir kommen zu dem Schluss, dass Nährstoffbeschränkungen auf Ökosystemebene im Allgemeinen durch angepasste biogene Pilzverwitterung ausgeglichen werden. Die enge Beziehung zwischen pilzlicher Verwitterung und pflanzenverfügbaren Nährstoffen über einen großen Bereich von stark kontrastierenden Ökosystemen deutet auf eine direkte energetische Unterstützung dieser Verwitterungsprozesse durch die photoautotrophe Gemeinschaft hin, was die biogene Verwitterung zu einem gerichteten On-Demand-Prozess macht, der in allen Arten von Ökosystemen üblich sein dürfte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Global comparison reveals biogenic weathering as driven by nutrient limitation at ecosystem scale. EGU (meeting of the European Geociences Union) 2017, Vienna
Boy, J., Godoy, R., Dechene, A.,Shibistova, O.,Amir, H.,Iskandar, I.,Fogliano, B.,Boy, D., McCulloch, R., Andrino, A., Gschwendtner, S., Marin, C., Sauheitl, L., Dultz, S., Mikutta, R., Guggenberger, G.
