Klimawandel, Schneedecke und Mikrobielle Diversität in Gebirgsböden: kritische Vorgänge während der Schneeschmelze

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Anna-Maria Fiore-Donno; Dr. Christian Rixen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417506366

Die globale Erwärmung beeinflusst die Gebirge indem sie die jährliche Durchschnittstemperatur erhöht, die Schneedecken verringert, die Schneeschmelze beschleunigt und die Frequenz der Frost- und Tauzyklen erhöht. Das Verständnis wie das Mikrobiom im Boden von der globalen Erwärmung beeinflusst wird und rückwirkend die globale Erwärmung beeinflusst, z.B. durch Freisetzung zusätzlicher Treibhausgase, ist essentiell um Zukunftsvoraussagen zu erstellen. In alpinen Gebieten hängt die mikrobielle Diversität und Aktivität in Böden von den jährlichen Veränderungen der Schneedecke ab. Unter der isolierenden Winterschneedecke findet man die höchste mikrobielle Biomasse. Während der Schneeschmelze gibt es drastische und nicht völlig verstandene Sukzessionen der Mikroorganismen: die bakteriellen und pilzlichen Gemeinschaften des Winters verschwinden und werden von Frühlingsgemeinschaften ersetzt. Wir planen eine Untersuchung der mikrobiellen Biodiversität des Bodens (einschließlich der erstmaligen Untersuchung von Protistengemeinschaften) und deren Funktionen vor, nach und während der Schneeschmelze, die Sukzession der mikrobiellen Gemeinschaften und wie sie durch die globale Erwärmung beeinflusst wird. Die Studie wird an drei Bergen in den Alpen (Davos, Schweiz), auf drei Höhenlagen in drei Jahreszeiten mit einer Probenahme von mehr als 200 Bodenproben durchgeführt. Vegetationsdaten sowie relevante Boden- und Klimaparameter werden zusätzlich aufgezeichnet. Darüber hinaus werden wir die Effekte der Klimaerwärmung nachahmen indem die Schneedecken experimentell modifiziert werden, hierbei werden an sechs Probestellen die Schneedecken verdichtet und/oder entfernt um eine frühe Schmelze zu simulieren. Wir werden highthroughput Sequenzierungen von RNAs verwenden um gleichzeitig Informationen über die Zusammensetzungen und Funktionen der Bodengemeinschaften zu erhalten. Kurz gefasst, werden wir die Gemeinschaften der Bakterien, Pilze und Protisten und deren Interaktionen identifizieren und die bakteriellen und pilzlichen funktionellen Profile und Stoffwechselwege vor, während und nach der Schneeschmelze charakterisieren und untersuchen wie die experimentellen Modifizierungen der Schneedecke diese Dynamiken beeinflussen. Unsere Studie wird zu einem grundlegenden Verständnis der mikrobiellen Dynamik des Frühjahrsbodens in Bergen beitragen, die für die Mineralisierung der organischen Substanzen beim Auftauen und biogeochemischen Kreisläufen als Folge der Klimaerwärmung zu Treibhausgasemissionen beitragen, verantwortlich sind. Die vielfachen Qualifikationen unseres kollaborativen Deutsch-Schweiz Projekts (Antragstellerin: Protistologie, enviromental PCR und Bioinformatik; T. Urich: Metatranscriptomic, bakterielle Funktionen in Böden; C. Rixen: Effekt von Schneedecken auf Böden und Vegetation, Wissen über die Probenahmeorte; M. Bonkowski: Ökologie, Pflanzen-Mikroben Interaktionen, Bodennahrungsnetzwerke) stellen einen erfolgreichen Abschluss des Projekts sicher.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)