Tage der Biodiversität 2027

Die Biodiversität im Boden beeinflusst die Stabilität von Kohlenstoffflüssen, wird jedoch wesentlich durch den physiologischen Zustand mikrobieller Gemeinschaften bestimmt – ein Parameter, der unter Feldbedingungen bislang kaum zuverlässig messbar ist. Konventionelle eDNA‑basierte Abundanzen sind hierfür ungeeignet, da sie große Anteile z.T. langlebiger extrazellulärer DNA (exDNA) enthalten können, die nicht aus intakten Zellen stammt und daher nicht mit der aktuellen mikrobiellen Aktivität korreliert. Durch die gezielte Entfernung von exDNA und die Nutzung von intrazellulärer DNA (iDNA) entsteht ein realistischeres Maß für die Anzahl intakter – aktiver oder ruhender – Mikroorganismen. Aufbauend darauf wurde das Konzept der gene‑copy‑normierten heterotrophen Bodenatmung (SR_GC) entwickelt, welche die gemessene heterotrophe Bodenatmung durch iDNA‑basierte 16S‑ und ITS‑Genkopien normalisiert. SR_GC bildet damit das Verhältnis von respiratorischer Aktivität zu mikrobieller Abundanz ab und erlaubt Rückschlüsse auf Dormanz, physiologische Aktivität und Kohlenstoffnutzungseffizienz (CUE).

In Böden alpiner und montaner Wiesen zeigte SR_GC deutliche Gradienten entlang von Temperatur, pH und C:N‑Verhältnissen und war negativ mit der Diversität der Bodenfauna verknüpft – ein Hinweis auf trophische Regulation mikrobieller Kohlenstoffverluste. Ein ergänzender Inkubationsversuch bestätigte die regulierende Rolle der Bodenfauna: Böden ohne Tiere zeigten stärkere Birch‑Effekte nach Wiederbefeuchtung, während Böden mit Fauna geringere CO₂‑Pulse aufwiesen. Die mikrobielle Diversität blieb dabei konstant, während das Verhältnis ex:iDNA Hinweise auf Unterschiede in mikrobieller Integrität und potenzieller Dormanz lieferte.

Zum einen zeigen Feld‑ und Labordaten, dass SR_GC und ex:iDNA‑Verhältnisse komplementäre Informationen über physiologische Mikrobiomzustände liefern. Zum anderen, dass sowohl die Biodiversität der Bodenfauna als auch der Bodenmikroorganismen direkten oder indirekten Einfluss auf Kohlenstoffflüsse im Boden nehmen. Das neuartige integrierte Konzept verschneidet physiologische Aktivitäten mit molekularen Nachweisen und eröffnet neue Möglichkeiten, Biodiversitätseffekte auf alpine Kohlenstoffdynamiken skalierbar zu erfassen.