Übergangen, übersehen, unterschätzt

Wie sogenannte Kryptogamen (Moose, Flechten, Algen und Cyanobakterien) globale Stoffkreisläufe beeinflussen
Teeblatt mit auf der Oberfläche wachsenden Grünalgen der Gattung Cephaleuros sp. (runde gelb-orangefarbene Flecke), Lebermoosen (schwarzbraune Struktur mit dünnen Ästen) und Flechten (grau und weiß). ©B. Büdel (PresseBox) (Kaiserslautern, ) Sie bereiten Rohböden für die Besiedlung nachfolgender Pflanzen vor und schützen vor Erosion durch Wind und Wasser. Sie tragen zur Fruchtbarkeit der Böden bei, indem sie CO2 und Stickstoff aus der Atmosphäre aufnehmen und diese in Form von Biomasse binden. Nun haben Wissenschaftler der TU Kaiserlautern herausgefunden, welche große Bedeutung die bisher eher verkannten Kryptogamen tatsächlich für die Funktion der globalen Stoffkreisläufe haben. Durch Aufarbeitung und Zusammenfassung von mehr als 200 Studien kamen Dr. Bettina Weber und Professor Dr. Burkhard Büdel zu dem überraschenden Ergebnis, dass Kryptogamen so viel CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen, wie jährlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt wird. Zudem machen sie etwa die Hälfte des natürlichen Stickstoffeintrages an Land aus, was den Ökosystemen vor allem in trockenen und nährstoffarmen Gebieten zu Gute kommt. Die Sorge über die Auswirkungen anstehender Klimaveränderungen auf die Kryptogamen und ihre Aktivitäten erfordern weitere Untersuchungen.

Wer hat sich nicht schon einmal über sie geärgert: Die kleinen Moose, die als Polster den schönen Rasen oder die Algen, welche als schmutzig-grüne Schichten Dächer, Hauswände und Gehwege verschandeln. Trotz ihrer unscheinbaren Größe und ihres schlechten Rufes im Wohnumfeld, sind sie große Klimapfleger. Zusammen mit Flechten, Algen und Cyanobakterien werden Moose als Kryptogamen bezeichneten. Gemeinsam bewachsen sie die obersten Bodenschichten und werden dann biologische Bodenkrusten genannt. Aber auch andere Oberflächen wie etwa Gesteine und andere Pflanzen werden besiedelt. Der relative Anteil der einzelnen Gruppen bei der Zusammensetzung solcher Kryptogamen-Gemeinschaften variiert dabei je nach Lebensraum.

Wie eine Haut bedecken sie etwa 30 Prozent der globalen Landflächen und kommen in allen Klimazonen vor. Sogar in den Kältewüsten der Arktis und Antarktis. Selbst in der Sahara können Kryptogamen unter der lichtdurchlässigen Oberfläche von Steinen wachsen. Zu verdanken haben die Überlebenskünstler dies ihrer außergewöhnlichen Fähigkeit, auch lange Austrocknungsperioden zu überstehen und bei Befeuchtung aus ihrem scheinbaren Todeszustand wiederaufzuerstehen. Ihre Lebensprozesse, zu denen auch die Photosynthese gehört, werden wieder aufgenommen.

Kryptogamen sind die Pioniere der Pflanzenwelt. Sie sind in der Lage, den Gesteinsuntergrund zu zersetzen und machen durch Verwitterungsprozesse das Ansiedeln höherer Pflanzen möglich. Gleichzeitig schützen ihre krustenförmigen Überzüge vor Erosion. Um ihre herausragende Bedeutung für das Leben zu würdigen, wurde ihnen der Name "Ökosystemingenieure" zugesprochen. Zahlreiche ökologische Untersuchungen belegen diese Erkenntnisse.

Die so unscheinbaren Organismen halten noch weitere Überraschungen bereit. Gleich zwei davon kamen Dr. Bettina Weber und Prof. Dr. Burkhard Büdel aus der Abteilung Pflanzenökologie und Systematik der TU Kaiserslautern auf die Spur. Gemeinsam mit ihren Kollegen vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie und des Biodiversitäts- und Klima-Forschungszentrums in Frankfurt/Main analysierten sie mehr als 200 Studien und berechneten daraus den Beitrag der Kryptogamen an den Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen in den verschiedenen Ökosystemen.

"Pro Jahr entziehen diese besonderen Lebensgemeinschaften der Atmosphäre so viel Kohlenstoff, wie durch die Verbrennung von Biomasse bzw. von fossilen Energieträgern freigesetzt wird.", so Burkhard Büdel. Eine noch größere Bedeutung kommt wohl der Umwandlung des Luftstickstoffs, der sogenannten Stickstofffixierung, zu. Stickstoff, wie er in der Luft vorliegt, kann von Pflanzen nicht ohne weiteres genutzt werden. Zudem ist Stickstoff in vielen Böden ein Mangelelement. Die Cyanobakterien unter den Kryptogamen können Luftstickstoff aufnehmen, umwandeln und für andere Pflanzen verfügbar machen. Nach den aktuellen Ergebnissen der Wissenschaftler aus Kaiserslautern, Mainz und Frankfurt beträgt der relative Beitrag der Gesamtfixierungsrate in Europa und Südamerika um die 30 Prozent, in Asien und Nordamerika sogar an die 80 Prozent. Die Ergebnisse von Büdel, Weber und Kollegen zeigen, dass die Fixierung durch Kryptogamen in den Gebieten am größten ist, wo die Stickstoffverfügbarkeit für andere Pflanzen am niedrigsten ausfällt. Da die Effektivität der Photosynthese direkt an die Verfügbarkeit von Stickstoff gekoppelt ist, haben Kryptogamen eine fördernde Wirkung auf die Kohlenstoffbindung landlebender Pflanzen und treiben so elementare Stoffwechselprozesse voran.

Nach Meinung der Wissenschaftler müssen die Ergebnisse deshalb auch in Klimamodellen neue Berücksichtigung finden. "Bei beiden Aspekten, CO2-Aufnahme und Stickstoff-Fixierung, gibt es noch viele Gebiete, bei denen uns keine Daten vorliegen. Diese weiße Flecken auf der Landkarte gilt es noch zu erforschen", so Bettina Weber. Ebenso betrachten die Wissenschaftler mit Sorge ihre Reaktion auf den Klimawandel. Dieser könnte sowohl die geographische Verbreitung der Kryptogamen-Gemeinschaften als auch ihre Aktivität beeinträchtigen. Es gibt also in Zukunft noch viele Geheimnisse zu lüften.

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Prof. Dr. Burkhard Büdel
Pflanzenökologie und Systematik
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Dr. Bettina Weber
Pflanzenökologie und Systematik
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