Entschlüsselung der kombinierten Auswirkungen von Trockenheit und Mikroplastik auf Pflanzen und Bodengemeinschaften und ihrer Folgewirkungen durch Rückkopplung zwischen Pflanze und Boden

• Antragstellerin: Sara Tomiolo, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565846157

Terrestrische Ökosysteme sind aufgrund bekannter ökologischer Stressfaktoren, z. B. klimabedingter Trockenheit, und neuartiger Stressfaktoren, z. B. Verunreinigung durch Mikroplastik (MP), einem beispiellosen Wandel ausgesetzt. Während die einzelnen Auswirkungen dieser Stressfaktoren untersucht werden, sind die kombinierten Auswirkungen weniger bekannt. Die Schließung dieser Wissenslücke ist von entscheidender Bedeutung, da sich beide Stressoren auf die Bodenstruktur, den Wassergehalt und die mikrobiellen Gemeinschaften und damit auf die Pflanzenleistung auswirken. Die Verwendung von Mulchfolien in der Landwirtschaft gilt als eine wichtige Quelle für die Verunreinigung mit Mikroplastik auf verschiedenen räumlichen Ebenen. Sobald die aus der Fragmentierung von Mulchfolien stammenden MP-Partikel in den Boden gelangen, verringern sie den Wassergehalt des Bodens und die Stabilität der Bodenaggregate - was die negativen Auswirkungen von Trockenheit auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens verstärken kann - und erhöhen den Anteil der für das Pflanzenwachstum nützlichen mikrobiellen Gilden - was wiederum einige positive Auswirkungen von Trockenheit verstärken kann. Es ist jedoch nicht bekannt, ob die positiven Auswirkungen die negativen überwiegen und welche Folgen dies für die Pflanzen hat. Ich werde diese Wissenslücke in einem Gewächshausexperiment schließen, das die Auswirkungen von Trockenheit und MP auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens und die mikrobiellen Gemeinschaften im Boden und damit auf die Leistung der Pflanzen aufschlüsselt. Rückkopplungen zwischen Pflanzen und Boden, bei denen die Pflanzen die Bodenmikroben beeinflussen (indem sie spezialisierte Krankheitserreger und Symbionten anziehen), die wiederum die Leistung der Pflanzen beeinflussen, sind für Populationen und Gemeinschaften von entscheidender Bedeutung. Die kombinierten Auswirkungen von Trockenheit und Mikroplastik auf diesen Prozess sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Die vorliegende Studie schließt diese Lücke, indem sie die generationenübergreifenden Auswirkungen von Trockenheit und Mikroplastik auf Bodengemeinschaften und die Leistungsfähigkeit von Pflanzen (d. h. die Rückkopplung zwischen Pflanze und Boden) untersucht. Es werden Boden- und einjährige Pflanzenarten aus dem östlichen Mittelmeerraum verwendet, weil 1) die Häufigkeit extremer Dürren zunimmt, 2) die Verwendung von Mulchfolien in der Landwirtschaft weit verbreitet ist und 3) die Region ein Hot Spot der Biodiversität ist. Die Ergebnisse dieses Projekts werden Aufschluss über die Mechanismen geben, die den kombinierten Auswirkungen von Dürre und MP zugrunde liegen, sowie über die relative Bedeutung dieser beiden Stressfaktoren. Die Ergebnisse dieses Projekts werden für die Erforschung der biologischen Vielfalt und des Klimawandels von Bedeutung sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel, Niederlande, Tschechische Republik
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Roey Angel, Ph.D.; Dr. Michal Gruntman, Ph.D.; Professor Dr. Wim van der Putten; Professorin Merav Seifan, Ph.D.