Die Rolle der Flechten und Moose im Klimawandel

13. Dezember 2022, von Heiko Fuchs

Foto: Axel Kleidon, MPI Biogeochemie, Jena

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg hat untersucht, welche Auswirkungen der Klimawandel auf Nicht-vaskuläre Vegetation (Moose, Flechten) und ihre Funktionen in Ökosystemen weltweit haben könnte. Basierend darauf haben die Forschenden ein Konzept entwickelt, in dem die nächsten wichtigen Schritte für das Forschungsgebiet vorgeschlagen werden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „New Phytologist“ publiziert.

Die sogenannten Nicht-vaskulären Photoautotrophen (NVP), darunter Moose, Flechten, terrestrische Algen und Cyanobakterien, sind Organismen, die ihre Energie aus Licht beziehen, denen aber das Gefäßgewebe fehlt, das bei vaskulären Pflanzen Wasser und Nährstoffe transportiert. Mangels Wurzeln sind sie auf die direkte Aufnahme von Wasser aus der Atmosphäre oder aus der oberflächennahen Schicht des Bodens angewiesen. Da der Wasserverlust nicht aktiv gesteuert werden kann, trocknen die Organismen häufig aus. Im Gegensatz zu den meisten vaskulären Pflanzen sind NVP jedoch in der Lage, ihren Stoffwechsel weitgehend an diese großen Schwankungen des Wassergehalts anzupassen, was sie zu einer weit verbreiteten Form der Vegetation in vielen trockenen Ökosystemen macht, beispielsweise in Wüsten, in Tundren und in hohen Lagen. 

Die NVP werden als essenziell für das Funktionieren von Ökosystemen in vielen Regionen der Welt angesehen, denn zum Beispiel über ihre Verbindung mit stickstofffixierenden Bakterien sind sie für etwa 50 % des Stickstoffeintrags in natürliche Ökosysteme verantwortlich, kontrollieren in Wäldern die Aufteilung sowie Verdunstung des Niederschlags, haben Auswirkungen auf die bodennahe Lufttemperatur, tragen zu den Ökosystemen der Moore bei, die schätzungsweise 30 % des globalen Bodenkohlenstoffs speichern oder bilden Biokrusten, die Bodenoberflächen vor Erosion durch Wasser und Wind schützen.

Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Klimawandel eine erhebliche Bedrohung für die NVP darstellen könnte, was erhebliche Auswirkungen auf viele Regionen der Erde haben könnte. Es ist aber höchst ungewiss, in welchem Ausmaß sich dies auf die damit verbundenen Ökosysteme auswirken wird.

„Wir haben festgestellt, dass die Ökosystemfunktionen von NVP durch den Klimawandel wahrscheinlich erheblich beeinträchtigt werden und dass ein besseres quantitatives Verständnis einiger Schlüsselprozesse erforderlich ist, zum Beispiel das Potenzial zur Akklimatisierung, die Reaktion auf erhöhtes Kohlendioxid, die Rolle des Mikrobioms und die Rückkopplung von den Änderungen im Ökosystem auf das Klima. Wir schlagen einen integrativen Ansatz mit innovativen, methodenübergreifenden Labor- und Feldexperimenten und ökophysiologischer Modellierung vor, für den eine nachhaltige wissenschaftliche Zusammenarbeit bei der NVP-Forschung unerlässlich ist“, berichtet der Erstautor der Studie, Jun.-Prof. Dr. Philipp Porada vom Fachbereich Biologie der Universität Hamburg.