Anhaltende Erdölverschmutzung verändert mikrobiologische Reaktionen im Boden in Bunger Hills, Ostantarktika

Verborgenes Leben in einer eisigen Wüste

In einer der trockensten, kältesten Ecken der Antarktis hält mikroskopisches Leben leise das Bodenökosystem am Laufen. Selbst hier, fernab von Städten und Ölfeldern, haben kleinere Kraftstoffleckagen aus früheren Forschungsaktivitäten nachhaltige Spuren hinterlassen. Diese Studie untersucht, wie ein jahrzehntealter Erdölloch in der Nähe eines antarktischen Hubschrauberlandeplatzes die unsichtbaren mikrobiellen Gemeinschaften im Boden neu geformt hat — und wie diese Veränderungen beeinflussen können, wie diese fragile Umgebung Gase austauscht und Kohlenstoff speichert.

Eine ferne Oase vom Kraftstoff berührt

Die Untersuchungen fanden in den Bunger Hills statt, einer eisfreien felsigen Oase, umgeben von mächtigen Eisschilden in Ostantarktika. In den 1980er Jahren sickerte für Flugzeugoperationen verwendeter Treibstoff in den Boden in der Nähe einer kleinen Forschungsstation. Obwohl das Leck geringfügig war und vor etwa vierzig Jahren geschah, sind in einem Fleck Boden um den alten Hubschrauberlandeplatz noch Erdölrückstände nachweisbar. Das Team sammelte 26 Bodenproben entlang zweier sauberer Referenzlinien und innerhalb der kontaminierten Landeplatzzone, wobei sie sowohl flache als auch tiefere Kernproben ausgruben, wo der ausgelaufene Treibstoff nach unten gesickert war. Sie bestimmten grundlegende Bodenchemie, prüften auf verbleibende Kohlenwasserstoffe und nutzten DNA-basierte Methoden, um zu identifizieren, welche Mikroben dort lebten und wozu sie fähig waren.

Wie Mikroben mit fast nichts leben

Antarktische Wüstenböden sind extrem arm an Nährstoffen und organischer Substanz. Unter diesen kargen Bedingungen überleben viele Mikroben, indem sie winzige Energiemengen aus Spurengasen in der Luft ernten, wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid, und indem sie Kohlendioxid im Dunkeln "fixieren". Dieser Prozess, manchmal als atmosphärische Chemosynthese bezeichnet, erlaubt es ihnen, als Primärproduzenten zu fungieren, selbst wenn Sonnenlicht während des langen Polarpwinters knapp oder gar nicht vorhanden ist. Die Forscher stellten fest, dass in den relativ ungestörten Böden der Bunger Hills große Anteile der bakteriellen Gemeinschaft zu Gruppen gehörten, die dafür bekannt sind, Spurengase zu oxidieren und Kohlenstoff mit speziellen Versionen des RuBisCO-Enzyms zu fixieren, das normalerweise mit der Photosynthese assoziiert wird. Labortests zeigten, dass diese sauberen Böden Wasserstoff innerhalb weniger Stunden auf Werte unterhalb seines natürlichen Atmosphärenniveaus schnell abbauen konnten, was auf sehr aktive gasaufsammelnde Mikroben hinweist.

Kraftstoffleckagen kippen das Gleichgewicht der Gemeinschaft

In der Landeplatzzone sah das Bild sehr anders aus. Chemische Analysen bestätigten erhöhte Konzentrationen von Erdölrückständen, obwohl im Laufe der Zeit ein gewisser Abbau stattgefunden hatte. Mikrobielle DNA zeigte, dass sich die Gemeinschaften dort in Richtung Organismen verschoben hatten, die Stress, niedrigen Sauerstoffgehalt und toxische Verbindungen tolerieren, darunter viele Bakterien und Pilze, die dafür bekannt sind, Kohlenwasserstoffe zu zersetzen. Gleichzeitig wurden mehrere Mikrobenarten, die üblicherweise in nährstoffarmen, sauerstoffreichen antarktischen Böden gedeihen, seltener. Die kontaminierten Böden beherbergten außerdem mehr räuberische und parasitäre Mikroben, was darauf hindeutet, dass das zusätzliche organische Material aus Treibstoff und toten Zellen reichhaltige Nahrungsgründe bot und das mikroskopische Nahrungsnetz intensivierte.

Von luftgetriebener Existenz zu treibstoffgestütztem Wachstum

Durch die Verknüpfung genetischer Daten mit kontrollierten Experimenten zeigte das Team, dass die kontaminierten Böden deutlich schlechter darin waren, atmosphärischen Wasserstoff zu nutzen. Die Raten der Wasserstoffoxidation in den stärksten Proben lagen um das Hundertfache niedriger als an sauberen Standorten, und wichtige Gene für die Wasserstoffverarbeitung waren weniger häufig. Doch als die Wissenschaftler verfolgten, wie Bodenmikroben radioaktives Kohlendioxid im Dunkeln einbauten, fixierten die kontaminierten Böden mehr Kohlenstoff pro Einheit mikrobieller Biomasse als die sauberen. Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Mikroben in der durch Treibstoff beeinflussten Zone Kohlenwasserstoffe als Hauptenergiequelle verbrennen und dabei Kohlendioxid und andere Nebenprodukte freisetzen, die von benachbarten Zellen schnell wieder fixiert werden. Im Gegensatz dazu müssen Mikroben in saubereren Böden stärker auf Energie aus Spurengasen zurückgreifen und kommen mit sehr wenig organischem Kohlenstoff aus, obwohl sie über ein beeindruckendes Genrepertoire für diese Überlebensstrategien verfügen.

Lange Schatten menschlicher Fußabdrücke

Die Studie zeigt, dass selbst ein relativ kleines, lokal begrenztes Treibstoffleck einen tiefen und langanhaltenden Abdruck im verborgenen Leben antarktischer Böden hinterlassen kann. Jahrzehnte nach dem ersten Leck haben sich einheimische, an Kälte angepasste Mikroben zu Gemeinschaften umorganisiert, die sich auf den Abbau von Kohlenwasserstoffen spezialisieren, während gasaufsammelnde Lebensweisen, die einst dominierten, in den Hintergrund gedrängt wurden. Diese Umverteilung der Energiequellen — von Luft zu Treibstoff — verändert auch, wie effizient der Boden Kohlenstoff aufnimmt und speichert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gezielte Unterstützung der vorhandenen mikrobiellen «Aufräumtrupps» durch ergänzende Nährstoffe helfen könnte, solche Standorte zu sanieren, ohne fremde Organismen einzubringen. Allgemeiner hebt die Arbeit hervor, wie subtile menschliche Störungen durch polare Ökosysteme hallen können, die wir oft für unberührt halten, und sowohl ihre mikroskopischen Bewohner als auch ihre Rolle im Klimageschehen der Erde verändern.

Zitation: Tan, K.K.Y., Vázquez-Campos, X., Price, G.A.V. et al. Persistent petroleum pollution shifts soil microbial responses in Bunger Hills, East Antarctica. Commun Earth Environ 7, 278 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03299-0

Schlüsselwörter: Bodenmikroben der Antarktis, Erdölkontamination, Spurgasoxidation, dunkle Kohlenstofffixierung, Bioremediation