Warum scheinbar harmlose Einflüsse Böden schädigen können

Infolge des Globalen Wandels, der neben dem Klimawandel auch Phänomene wie Landnutzungsänderungen oder diverse Formen der Umweltverschmutzung umfasst, nimmt die Belastung unserer Ökosysteme global zu. Insbesondere urbane Böden werden durch Mikroplastik, Salze aus der Straßenenteisung, erhöhte Stickstoffeinträge oder Tenside aus Waschmitteln belastet. Obwohl all diese Faktoren in der Umwelt nahezu immer in Kombination auftreten, wurden ihre Auswirkungen bislang häufig getrennt untersucht. Eine neue Studie von Forschenden der Freien Universität Berlin zeigt, dass sich die Wirkung solcher Faktoren auf Böden im Zusammenspiel grundlegend verändern kann: Selbst Einflüsse, die einzeln betrachtet neutrale oder gar positive Effekte haben, können in Kombination eine zusätzliche Belastung für die Bodengesundheit darstellen. Die Studie mit dem Titel "Global change factors differ in effect when acting alone and in a multi-factor background" ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen: https://doi.org/10.1038/s41467-025-68155-9

Experiment zur Erforschung kombinierter Stressoren des Globalen Wandels in einer Klimakammer der Freien Universität Berlin
Bildquelle: Matthias Rillig

Die Studie untersucht, wie sich Stressoren wie Erwärmung, Dürre oder Umweltverschmutzungen sowohl isoliert als auch in Kombination auf die Bodengesundheit auswirken. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst Faktoren, die einzeln neutral oder sogar positiv wirken, in Kombination die Bodenstruktur verschlechtern oder die Aktivität von ökologisch wichtigen Mikroorganismen im Boden hemmen können. Besonders deutlich wurde dies bei der Erwärmung von Böden: Während höhere Temperaturen isoliert betrachtet die Aktivität bodenstabilisierender Mikroorganismen fördern können, schadeten höhere Temperaturen in Kombination mit weiteren Stressoren den Böden. Eine mögliche Erklärung ist, dass erhöhte Temperaturen die Verdunstung verstärken und dadurch schädliche Stoffe im Bodenwasser stärker konzentriert werden, was wiederum die Mikroorganismen schädigt und zu weniger stabilen Bodenaggregaten führt - ein Effekt, der erst in Experimenten mit mehreren Stressoren sichtbar wird.

"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", erklärt die Biologin Rebecca Rongstock, Erstautorin der Studie und Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe "Ökologie der Pflanzen" im Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie der Freien Universität Berlin. Gemeinsam mit ihren Kolleg*innen Dr. Huiying Li und Prof. Dr. Matthias Rillig verglich Rongstock anhand von 140 Bodenproben in einemneuartigen Versuchsaufbau die Wirkung von sechs kombinierten Bodenstressoren mit der von Kombinationen, bei denen jeweils ein Faktor fehlte. In dem Experiment maßen die Forschenden unter anderem die Aktivität von Bodenmikroorganismen sowie die Stabilität von Bodenaggregaten - krümelige Strukturen, die zentral sind für Durchlüftung, Wasserspeicherung und das Leben im Boden.

Die Studie unterstreicht, dass ökologische Risiken nur dann realistisch bewertet werden können, wenn Umweltfaktoren systematisch in Kombination betrachtet werden. "Wenn man Ökosysteme schützen will, ist es nicht zwingend am effektivsten, auf jene Faktoren zu fokussieren, die die größten Einzeleffekte zeigen", sagt Bodenökologe Prof. Dr. Matthias Rillig, Letztautor der Studie. "Da nahezu überall mehrere Faktoren von des Globalen Wandels zusammenwirken, könnte es sinnvoller sein, gezielt diejenigen anzugehen, die gemeinsam die stärksten negativen Folgen haben." Gleichzeitig weisen die Ergebnisse auf ein Erholungspotenzial hin: Gelingt es, einzelne Stressoren zu verringern oder ganz zu vermeiden - selbst wenn sie isoliert betrachtet harmlos oder sogar förderlich erscheinen -, könnten sich zentrale Bodenfunktionen spürbar erholen. (jkr)