Mikroben-Gemeinschaften im Boden aus Bakterien, Pilzen und Protisten sind zentral für das Funktionieren der Ökosysteme. Wir erforschen, wie diese Biodiversität durch Klimawandel, Landnutzungsänderungen oder intensive Bewirtschaftung verändert wird, zum Beispiel in der Arktis und im Permafrost in den Alpen, aber auch in Schweizer Wäldern.
Inhalt
Mikrobielle Vielfalt
Biodiversität ist von fundamentaler Bedeutung für das Funktionieren der globalen Ökosysteme. Mikrobielles Leben umfasst den grössten Teil dieser Biodiversität und erstreckt sich in jedes erdenkliche Habitat, vom menschlichen Körper bis zu den tiefsten Ozeanen. Die Diversität der Mikroorganismen in Böden ist immens und noch weitgehend unbekannt. Erst dank genetischen Methoden, mit denen man das Erbgut der Lebewesen untersuchen kann, ist es möglich viele dieser Arten nachzuweisen und voneinander zu unterscheiden.
Nicht nur die Artenvielfalt im Boden ist wesentlich, sondern auch die funktionelle Diversität, also wie viele verschiedene Funktionen durch diese Arten ausgeübt werden. Mikrobielle Bodenprozesse spielen eine kritische Rolle in globalen und ökologischen Stoffkreisläufen. Untereinander abhängige und interagierende Einheiten der Lebensgemeinschaften beeinflussen massgeblich den globalen Nährstoffzyklus, den Abbau von organischen Materials und toxischen Substanzen sowie die Entwicklung des Klimas. Ohne Mikroorganismen gäbe es kein Leben auf der Erde.
Umwelt im Wandel
Globale Veränderungen wie Klimaerwärmung, Umweltverschmutzungen oder intensive Bewirtschaftungen üben starke Kräfte auf die terrestrischen und aquatischen Ökosysteme aus. Diese Kräfte beeinflussen auch die Boden-Biodiversität und ziehen nachhaltige Veränderungen nach sich. Negative Veränderungen reichen vom Verlust essentieller Ökosystem-Funktionen bis zur Invasion pathogener Organismen.
In Anbetracht der zentralen Rolle der mikrobiellen Vielfalt ist es naheliegend, dass Diversität, Aktivität und Funktionen dieser Gemeinschaften aussagekräftige Indikatoren (Zeiger) für solche Umweltveränderungen gelten. Diverse und funktionell intakte mikrobielle Gemeinschaften sind somit essentiell für die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der globalen Ökosysteme. Diesbezüglich bestehen noch grosse Ungewissheiten und enormer Forschungsbedarf. Hier gilt es ein besseres Verständnis der Funktion von Mikroorganismen in biogeochemischen Stoffkreisläufen zu erlangen.
In der Forschungsgruppe „Rhizosphären-Prozesse“ erkunden wir in internationalen Kooperationsprojekten unter anderem, wie Bodenmikroben in der Arktis oder den Alpen auf den Klimawandel reagieren. Wir erforschen weiter das überraschend reichhaltige mikrobielle Leben im Permafrost, also im dauerhaft gefrorenen Boden. Es ist noch unklar, wie die an die Kälte angepassten Mikroorganismen im Permafrost überleben, wie Zellen Metabolismus und sogar Reproduktion betreiben können. Andere Forschungsarbeiten widmen sich menschengemachten Einflüssen auf die Bodenorganismen, etwa der Bodenverdichtung durch schwere Forstmaschinen oder Quecksilber-Einträgen in die Böden.
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Publikationen
Projekte
Multimedia
Der Permafrost taut auf: Unberechenbare Gefahr fürs Klima. Mit Marcia Phillips und Beat Frey. "Einstein" auf TV SRF1 vom 1. April 2021
Reges Leben im Boden. Neue Aufgabe für den Sendeturm Beromünster, SRF2 Wissenschaftsmagazin vom 20. Februar 2018
Wie das Leben an Boden gewinnt (in Geopanorama 3/2015)
Bodenforscher finden Mikroorganismen in Gletscher, SRF Tagesschau, 4. Juli 2015
Die Steinwüste lebt: 3SAT, Nano, 12. Oktober 2015
Eine Schatzkammer auf dem Engadiner Schafberg. In gefrorenem Boden lebt eine erstaunliche Vielfalt an Mikroorganismen. Tages-Anzeiger, 20.3.2016
Eine Gletschermikrobe mag es eiskalt. Zürcher Forscher haben eine neue Bakterienart entdeckt, die selbst bei Minustemperaturen wächst. Tages-Anzeiger, 21.3.2016
Grossflächige Untersuchungen der Bodendiversität sind endlich realisierbar
Hotspot 32/2015: Biodiversität im Boden
Junior
Gibt es Leben im ständig gefrorenen Boden?