Kabelbakterien machen Reisanbau klimafreundlicher - Wissenschaftsjahr 2020 - Bioökonomie

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28.04.2020

Kabelbakterien machen Reisanbau klimafreundlicher

Kurz & Knapp
  • Reis gehört zu den Nutzpflanzen mit der schlechtesten Klimabilanz. Grund sind die Methanemissionen von Mikroben auf den unter Wasser stehenden Reisfeldern.
  • Die erst seit wenigen Jahren bekannten Kabelbakterien leben im Wasser und verändern durch einen Trick die Geochemie des Bodens – und damit auch das mikrobielle Ökosystem.
  • Im Laborversuch konnte ein deutsch-dänisches Forscherteam zeigen, dass Kabelbakterien auf diese Weise die Methanemissionen beim Reisanbau um mehr als 90 Prozent verringern könnten.

Mikroben verringern die Methan-Emission

Reis ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel, doch sein Anbau erzeugt hohe Mengen Treibhausgase. Eine deutsch-dänische Forschungskooperation hat nun im Labor gezeigt: Der Einsatz von Kabelbakterien auf Reisfeldern könnte deren Methanemissionen um mehr als 90 Prozent senken und so das Klima schützen.

Reis ist für viele Menschen auf der Erde ein Grundnahrungsmittel und für seine Anbauregionen ein wichtiges Exportprodukt. Sein Anbau erzeugt jedoch große Mengen des extrem klimaschädlichen Gases Methan. „Damit die Pflanzen wachsen, werden Felder überflutet. Das Wasser macht den Boden sauerstoffarm und schafft die richtigen Bedingungen für Mikroorganismen, die Methan produzieren“, erklärt Rainer Meckenstock, Mikrobiologe an der Universität Duisburg-Essen.

In einem gemeinsamen Projekt mit der Universität Aarhus hat das Forschungsteam nun eine mögliche Lösung aufgezeigt und im Labor getestet. Die Grundlage dafür bilden sogenannte Kabelbakterien, Wasserbewohner mit einer faszinierenden Eigenschaft, die erst seit 2012 bekannt sind.

Kabelbakterien formen das Mikrobiom

Kabelbakterien wurden erstmals in der Bucht vor Aarhus entdeckt. Sie leben jedoch weltweit auf Meeresböden, in Seen, Bächen und auch im Grundwasser. Und sie haben einen Trick gefunden, sich selbst in diesen sauerstoffarmen Lebensräumen mit Sauerstoff zu versorgen: Die Einzeller schließen sich zu Ketten zusammen.

Am unteren Ende der Kette ernähren sie sich von sauerstoffarmem, schwefelhaltigen Sediment und leiten die so gewonnenen Elektronen nach oben. Am oberen Ende steht der Sauerstoff zur Verfügung, um mittels der Elektronen aus der Tiefe zu atmen. Auf diese Weise beeinflussen Kabelbakterien die Umweltbedingungen und damit das mikrobielle Ökosystem um sie herum.

„Erwartungen wurden weit übertroffen“

Für die Studie wurden nun Reispflanzen in Töpfen kultiviert, deren Erde Kabelbakterien enthielt. „Unsere Erwartungen wurden weit übertroffen: Die Reis-Töpfe mit den Kabelbakterien emittierten 93 Prozent weniger Methan als die Töpfe ohne“, berichtet Vincent Valentin Scholz, Doktorand der Uni Aarhus.

Den Effekt erklärt er so: „Kabelbakterien transportieren Elektronen entlang ihrer Filamente, also den Ketten, und verändern so die geochemischen Bedingungen des wassergesättigten Bodens. Sie recyceln die Schwefelverbindungen des Bodens und halten dort eine große Menge Sulfat zurück.“ Dies habe zur Folge, dass die Methan-produzierenden Mikroben ihre Aktivität reduzieren. Als nächstens sollen Feldstudien zeigen, ob sich die Laborbeobachtung in die Anbaupraxis übertragen lässt.