Auswirkung zunehmender Persistenz abwechselnder Dürre- und Niederschlagsereignisse auf Grasland-Bodenmikroben verstärkt sich im Laufe der Zeit

Warum sich veränderte Wetterlagen unter der Erde bemerkbar machen

Wenn wir an den Klimawandel denken, stellen wir uns oft vertrocknete Ernten, überflutete Flüsse oder sengende Hitze vor. Unter unseren Füßen spielt sich jedoch ein stilleres Drama ab: Umfangreiche Mikroben‑Gemeinschaften im Boden versorgen Pflanzen, recyceln Nährstoffe und speichern Kohlenstoff. Diese Studie untersucht, wie ein subtiler, aber wichtiger Aspekt des sich wandelnden Klimas — längere Phasen mit Trockenheit oder Nässe — diese verborgenen Bodenlebensgemeinschaften im Laufe der Zeit in Graslandökosystemen umgestaltet.

Längere Trocken- und Nassperioden als neue Norm

Wissenschaftler haben beobachtet, dass sich in vielen Regionen der mittleren Breiten das Wetter stärker „persistiert“: Trockenperioden und Regenperioden dauern jeweils länger, bevor sie wechseln. Anstatt schlicht mehr oder weniger Jahresniederschlag zu bekommen, sehen sich Ökosysteme nun verlängerten Dürren gefolgt von ausgedehnter Durchfeuchtung gegenüber — und wieder zurück. Da die Wasserverfügbarkeit stark bestimmt, wie Bodenleben atmet, wächst und organische Substanz abbaut, wollten die Forschenden wissen, wie sich solche langwierigen Wetterlagen über viele Trocken‑Nass‑Zyklen hinweg auf Bodenmikroben auswirken.

Ein kontrolliertes Testfeld für künftiges Wetter

Um diese Frage zu beantworten, richtete das Team Graslandgemeinschaften in großen Außenbehältern mit sandigem Boden und typischen mitteleuropäischen Graslandarten ein. Sie legten acht verschiedene Bewässerungsmuster fest, die alle dieselbe Wassermenge erhielten, aber sehr unterschiedliche Rhythmen aufwiesen: Einige wechselten zwischen trocken und nass jeden Tag oder alle paar Tage, andere blieben bis zu 60 Tage am Stück trocken oder nass, bevor sie wechselten. Diese Muster bilden ein Spektrum von heutigen Bedingungen bis hin zu möglichen, stärker persistierenden zukünftigen Wetterlagen ab. Das Experiment lief über zwei Vegetationsperioden; die Böden wurden dreimal beprobt — nach etwa vier Monaten, dann in der Mitte der zweiten Saison und erneut am Ende. Bei jeder Probe bestimmten die Forschenden die Zusammensetzung bakterieller und pilzlicher Gemeinschaften mittels DNA‑Sequenzierung und maßen gleichzeitig Pflanzenwachstum und Bodenfeuchte.

Mikrobielle Gemeinschaften drifteten im Laufe der Zeit weiter auseinander

Das deutlichste Muster war, dass der Einfluss persistenter Wetterlagen mit der Zeit stärker wurde. In der ersten Saison waren die Unterschiede der mikrobiellen Gemeinschaften zwischen den Bewässerungsbehandlungen noch moderat. Im zweiten Jahr hatten sich Bakterien und Pilze unter den verschiedenen Trocken‑Nass‑Mustern deutlich stärker auseinanderentwickelt. Das deutet darauf hin, dass Mikroben nicht sofort neu geordnet werden, wenn sich Wetterverhältnisse ändern; stattdessen filtern wiederholte lange Trocken‑ oder Nassphasen nach und nach jene Arten heraus, die damit zurechtkommen, was zu zunehmend unterschiedlichen Gemeinschaften zwischen den Behandlungen führt. Gleichzeitig nahm die Pflanzenbiomasse im zweiten Jahr ab und reagierte weniger stark auf das Bewässerungsmuster, wahrscheinlich weil Nährstoffe knapper wurden. Mit nachlassender Pflanzenvitalität schwächte offenbar deren Fähigkeit, Bodenmikroben gegen Klimastress abzupuffern, sodass die Effekte persistenter Wetterlagen deutlicher zutage traten.

Stabilität, Gedächtnis und unterschiedliche mikrobielle Strategien

Die Forschenden untersuchten auch, wie stark sich mikrobielle Gemeinschaften innerhalb jeder Bewässerungsbehandlung im Laufe der Zeit veränderten. Für die meisten Mikroben wurden die zeitlichen Schwankungen zwischen den Probenahmen kleiner, je länger Trocken‑ oder Nassphasen andauerten — ein Hinweis darauf, dass starker, anhaltender Stress eine Gruppe widerstandsfähiger Organismen begünstigt, die sich einmal etabliert, nur wenig verändert. Das passt zu der Idee eines ökologischen „Gedächtnisses“: Nach wiederholten Dürren dominieren dürretolerante Typen, die durch nachfolgende Ereignisse weniger leicht aus der Balance gebracht werden. Bakterien und Pilze verhielten sich jedoch nicht identisch. Bakterien mit ihrem schnellen Wachstum und kurzen Generationszeiten zeigten komplexere Muster und waren besonders empfindlich gegenüber dem Zeitpunkt der Probenahme am Ende einer Trocken‑ oder Nassphase. Pilze, die tendenziell langsamer wachsen und dürreresistente Filamente bilden, passten sich allmählicher an und waren weniger von der unmittelbaren Feuchte‑Situation bei der Probenahme beeinflusst, sondern spiegelten eher längerfristige Bedingungen wider.

Was das für Grasländer und das Klima bedeutet

Insgesamt zeigt die Studie, dass mit der Ausdehnung von Trocken‑ und Nassphasen durch den Klimawandel die daraus resultierende Wetterpersistenz die unsichtbare Welt der Bodenmikroben in Grasländern allmählich, aber nachhaltig umgestalten kann. Im Laufe der Zeit werden Gemeinschaften über verschiedene Wetterregime hinweg unterschiedlicher, innerhalb eines bestimmten Regimes jedoch weniger veränderlich — besonders wenn das Pflanzenwachstum zurückgeht. Da diese Mikroben Nährstoffkreislauf, Pflanzenproduktivität und Kohlenstoffspeicherung im Boden tragen, könnten solche Verschiebungen weitreichende Folgen für die Funktionsweise von Graslandökosystemen in einem volatileren Klima haben. Auch wenn dieses Experiment in kontrollierten Behältern durchgeführt wurde, lautet die wichtige Botschaft: Nicht nur die Menge des fallenden Regens, sondern die zeitliche Verteilung entscheidet mit darüber, wie gesund und widerstandsfähig Böden künftig sein werden.

Zitation: Li, L., Radujković, D., Nijs, I. et al. Effect of increasing persistence of alternating drought and rainfall events on grassland soil microbes intensifies over time. Commun Earth Environ 7, 340 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03355-9

Schlüsselwörter: Bodenmikroben, Graslandökosysteme, Dürre und Niederschlag, Klimawandel, Wetterpersistenz