Die Arktis wird grüner – doch das könnte unerwartete Folgen für das Klima haben. Eine neue Studie mit Beteiligung der BOKU University zeigt: Nährstoffreiche Wurzelausscheidungen aktivieren Mikroorganismen in tauenden Permafrostböden. Dadurch könnte der Abbau der organischen Substanz im Boden gefördert werden, der dort seit Jahrtausenden gespeichert ist.

Permafrostböden der Arktis speichern enorme Mengen organischen Kohlenstoffs. Mit steigenden Temperaturen tauen diese Böden zunehmend auf und machen das bislang gefrorene organische Material für Mikroorganismen zugänglich. Gleichzeitig führen die Erwärmung und längere Vegetationsperioden dazu, dass sich Pflanzen stärker ausbreiten.

Welche Folgen diese „Begrünung“ für den Kohlenstoff im Permafrost hat, untersuchte ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung von Christoph Rosinger vom Institut für Pflanzenbau der BOKU. Im Fokus standen sogenannte Yedoma-Böden im Nordosten Sibiriens – eisreiche Permafrostablagerungen aus der letzten Eiszeit, in denen große Mengen alten organischen Materials gespeichert sind.

Pflanzen aktivieren Mikroorganismen

Im Labor simulierten die Forschenden den Eintrag von nährstoffreichen Wurzelausscheidungen in aufgetaute Permafrostsedimente. Über sieben Wochen beobachteten sie, wie Bakterien und Pilze darauf reagierten. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Aktivierung des Bodenlebens: Die mikrobielle Atmung nahm zu, Bakterien und Pilze wuchsen stärker und die Mikroorganismen produzierten mehr Enzyme, um gebundene Nährstoffe zu erschließen. Dabei könnten sie nicht nur die nährstoffreichen Wurzelausscheidungen nutzen, sondern auch den Abbau der bereits vorhandenen alten organischen Substanz fördern. Dieser Vorgang wird als „Priming-Effekt“ bezeichnet.

„Die zunehmende Begrünung der Arktis bedeutet nicht automatisch, dass mehr Kohlenstoff langfristig im Boden gespeichert wird. Frische Einträge aus Pflanzen können Mikroorganismen im aufgetauten Permafrost aktivieren und möglicherweise auch den Abbau von sehr altem organischem Material fördern“, erklärt Christoph Rosinger.

Entscheidend ist das Zusammenspiel im Boden

Die Studie zeigt zudem, dass Permafrostböden unterschiedlich reagieren. Eine wichtige Rolle spielen die Zusammensetzung des organischen Materials, die Nährstoffverfügbarkeit und andere Standortbedingungen.

Wie stark die zunehmende Vegetation den Abbau alten Permafrost-Kohlenstoffs unter natürlichen Bedingungen tatsächlich beeinflusst und welche Rolle dabei unterschiedliche Vegetationstypen im Zuge der natürlichen Sukzession von Gräsern über Tundra- bis hin zu Taigavegetation spielen, sollen nun Folgestudien zeigen. Die Ergebnisse machen jedoch deutlich, dass für die künftige Entwicklung der arktischen Kohlenstoffspeicher nicht nur das Auftauen selbst entscheidend ist.

„Um abschätzen zu können, wie sich die Kohlenstoffspeicher der Arktis in einem wärmeren Klima entwickeln, müssen wir das Zusammenspiel von Vegetation, Mikroorganismen und tauendem Permafrost noch besser verstehen“, so Rosinger.

Originalpublikation
André Faust, Christoph Rosinger, Jan Olaf Melchert & Janet Rethemeyer: Simulating Arctic Greening: Microbial Responses in Thawing Yedoma Permafrost. Permafrost and Periglacial Processes, 2026. DOI: 10.1002/ppp.70048

Fotos: © Janet Rethemeyer

BOKUbox: https://bokubox.boku.ac.at/#eb485d0d18f789e38382490a29844124 

Bild 1: Permafrostböden – wie hier in Nordostsibirien – bedecken weltweit rund 14 Millionen Quadratkilometer und speichern große Mengen an organischem Kohlenstoff.

Bild 2: Yedoma-Permafrost besteht aus eisreichen Sedimenten und ist daher besonders anfällig für das Auftauen und die damit verbundene Kollabierung der Bodenstruktur.

Bild 3: Treibhausgasmessungen sind ein wichtiger Bestandteil der Arbeitsgruppe, um die Auswirkungen des Auftauens auf den Kohlenstoffkreislauf zu erfassen.

Wissenschaftlicher Kontakt
Priv.-Doz. Dr. Christoph Rosinger, M.Sc.
BOKU University
Institut für Pflanzenbau
Email: christoph.rosinger(at)boku.ac.at
Telefon: +43 1 47654 95113