Eine neue Studie von Forschenden der Freie Universität Berlin kommt zu dem Ergebnis, dass Umweltfaktoren wie Bodenerwärmung, Trockenheit und Verschmutzung in ihrer Kombination deutlich andere – und teils schädlichere – Effekte auf Böden haben können als bei isolierter Betrachtung. Die Arbeit wurde unter dem Titel „Global change factors differ in effect when acting alone and in a multi-factor background“ in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Vor dem Hintergrund des globalen Wandels nehmen die Belastungen für Ökosysteme weltweit zu. Neben dem Klimawandel wirken auch Landnutzungsänderungen sowie verschiedene Formen der Umweltverschmutzung auf Böden ein. Besonders urbane Böden sind laut der Studie unter anderem Mikroplastik, Streusalzen, erhöhten Stickstoffeinträgen oder Tensiden aus Waschmitteln ausgesetzt. Diese Einflüsse treten in der Umwelt meist gemeinsam auf, wurden bislang jedoch häufig getrennt untersucht.
Die nun veröffentlichte Untersuchung zeigt, dass genau dieses Zusammenspiel entscheidend ist. Stressoren wie Erwärmung, Dürre oder chemische Belastungen können in Kombination die Bodenstruktur verschlechtern oder die Aktivität ökologisch wichtiger Mikroorganismen hemmen – selbst dann, wenn einzelne Faktoren für sich genommen neutral oder sogar positiv wirken. Besonders deutlich wurde dieser Effekt bei der Bodenerwärmung: Während höhere Temperaturen isoliert betrachtet die Aktivität bodenstabilisierender Mikroorganismen fördern können, erwiesen sie sich in Kombination mit weiteren Stressoren als schädlich.
Eine mögliche Erklärung sehen die Forschenden darin, dass höhere Temperaturen die Verdunstung verstärken und dadurch Schadstoffe im Bodenwasser stärker konzentriert werden. Dies könne Mikroorganismen schädigen und zu instabileren Bodenaggregaten führen – ein Effekt, der erst in Versuchsansätzen mit mehreren gleichzeitigen Stressfaktoren sichtbar werde.
Erstautorin Rebecca Rongstock, wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie der Freien Universität Berlin, erklärt:
„In Experimenten zeigt sich immer wieder, dass einzelne Faktoren des globalen Wandels wie erhöhte Temperaturen auch positive Effekte auf Böden haben können. Da stellt sich die Frage, warum wir unsere Böden trotzdem vor solchen Faktoren schützen sollten? Ein wichtiger Grund ist, dass wir schlicht nicht wissen, wie Stressfaktoren in Kombination wirken.“
Gemeinsam mit ihren Kolleginnen und Kollegen untersuchte Rongstock in einem neuartigen Versuchsaufbau 140 Bodenproben. Dabei verglich das Team die Wirkung von sechs kombinierten Bodenstressoren mit Szenarien, in denen jeweils ein Faktor fehlte. Gemessen wurden unter anderem die Aktivität von Bodenmikroorganismen sowie die Stabilität von Bodenaggregaten – Strukturen, die für Durchlüftung, Wasserspeicherung und das Bodenleben von zentraler Bedeutung sind.
Auch der Letztautor der Studie, der Bodenökologe Matthias Rillig, betont die Relevanz der Ergebnisse für den Umweltschutz:
„Wenn man Ökosysteme schützen will, ist es nicht zwingend am effektivsten, auf jene Faktoren zu fokussieren, die die größten Einzeleffekte zeigen. Da nahezu überall mehrere Faktoren des Globalen Wandels zusammenwirken, könnte es sinnvoller sein, gezielt diejenigen anzugehen, die gemeinsam die stärksten negativen Folgen haben.“
Zugleich sehen die Forschenden auch ein positives Signal: Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich zentrale Bodenfunktionen erholen könnten, wenn einzelne Stressoren reduziert oder vermieden werden – selbst dann, wenn diese isoliert betrachtet als wenig problematisch gelten. Die Studie unterstreicht damit, dass ökologische Risiken realistisch nur dann eingeschätzt werden können, wenn Umweltfaktoren systematisch in ihrem Zusammenspiel untersucht werden.
