Gemeinschaften von Mikroben, die zusammenarbeiten, setzen mehr Kohlendioxid frei als konkurrierende Gemeinschaften und tragen so mehr zum Klimawandel bei.
Obwohl sie klein sind, tragen Mikroben und insbesondere Bakterien viel zum globalen Kohlenstoffkreislauf bei – der Bewegung von Kohlenstoff in verschiedenen Formen durch die Natur. Sein Gehalt in der Atmosphäre und damit sein Einfluss auf den Klimawandel wird durch eine Reihe von Quellen und Senken wie Atmung bzw. Photosynthese gesteuert.
Jetzt haben neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern des Imperial College London und der University of Exeter gezeigt, dass Bakteriengemeinschaften, die zur Zusammenarbeit gereift sind, bei Erwärmung mehr Kohlendioxid (CO2) freisetzen2) als Gemeinschaften, die miteinander im Wettbewerb stehen.
Die Ergebnisse werden in veröffentlicht Naturmikrobiologie.
Co-Autor Dr. Tom Clegg, der die Theorieentwicklung vom Department of Life Sciences (Silwood Park) am Imperial leitete, sagte: „Unsere Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen angesichts der bedeutenden Beiträge, die Bakteriengemeinschaften zum Kohlenstoffkreislauf leisten. Wir zeigen dass Änderungen in den Wechselwirkungen zwischen Bakterienarten die Kohlenstoffemissionen aus natürlichen Ökosystemen weltweit schnell und erheblich erhöhen können.“
Bakterien – wie Menschen – atmen, nehmen Sauerstoff auf und setzen CO frei2. Von den vielen Faktoren, die ihre Atmung steuern, ist die Temperatur besonders wichtig.
Bakterien bilden Gemeinschaften verschiedener Arten in allen bewohnbaren Umgebungen, einschließlich im Boden, in Pfützen und in unserem Darm. Wenn sich Gemeinschaften bilden, sind die Bakterienarten oft „konkurrenzfähig“, wobei jede versucht, die besten Ressourcen zu erhalten.
Im Laufe der Zeit entwickeln sich diese Gemeinschaften jedoch zur Zusammenarbeit, indem sie sich gegenseitig die Ressourcennutzung erleichtern. In diesem Szenario spielt jede Art eine Rolle in der Gemeinschaft, die ihre allgemeine „Gesundheit“ gewährleistet, zum Beispiel arbeiten mehrere Arten zusammen, um Laub zu zersetzen, um Zugang zu den Nährstoffen zu erhalten.
Bisher waren Forscher davon ausgegangen, dass die Reaktion von Bakteriengemeinschaften auf steigende Temperaturen hauptsächlich von Veränderungen des Stoffwechsels einzelner Arten bestimmt wird: Je wärmer die Umgebung wird, desto schneller müssen einzelne Zellen atmen, um zu überleben. Da diese Arten jedoch interagieren, wollte das Team hinter dem neuen Papier testen, ob der Grad der Zusammenarbeit in der Gemeinschaft dieses Bild verändert hat.
Sie erstellten ein mathematisches Modell, das zeigte, dass Genossenschaften empfindlicher auf Erwärmung reagieren, was bedeutet, dass sie bei steigenden Temperaturen CO freisetzen2 in beschleunigtem Tempo. Das Team testete sein Modell in Laborexperimenten mit Gemeinschaften aus geothermischen Flüssen in Island, die zeigten, dass eine Verlagerung von Konkurrenz zu Erleichterung eine 60%ige Erhöhung der Empfindlichkeit der Atmung der Gemeinschaft gegenüber Erwärmung verursachte.
Dr. Francisca García vom Environment and Sustainability Institute an der University of Exeter (Penryn) sagte: „Forscher sollten dieses Phänomen in Modelle einbeziehen, da es das Potenzial hat, die Genauigkeit von Vorhersagen über die Auswirkungen des laufenden und zukünftigen Klimawandels auf die globalen Kohlenstoffkreislauf.
„In der Tat versammeln sich neue Bakteriengemeinschaften auf schmelzenden Gletschern und Permafrost, angetrieben durch den Klimawandel, während wir hier sprechen, und wenn sie kooperativer werden, wird dies wahrscheinlich die Kohlenstoffemissionen aus diesen sich schnell verändernden Umgebungen verstärken.“