Die unsichtbaren Welten unter unseren Füßen

Tief unter der Erdoberfläche, in den Poren und Spalten von Gestein, leben riesige Gemeinschaften von Mikroorganismen. Sie spielen sie eine zentrale Rolle für die Qualität des Grundwassers und für globale Stoffkreisläufe. Ein Forschungsteam um Dr. Martin Taubert vom Exzellenzcluster „Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena zeigt nun: Das Leben im Untergrund folgt zwei grundlegend unterschiedlichen Strategien – mit weitreichenden Folgen für Umweltforschung und Praxis.

Bisherige Einblicke in mikrobielle Gemeinschaften im Grundwasser basieren vor allem auf Proben von frei im Wasser schwebenden Mikroorganismen. Tatsächlich leben aber die allermeisten Mikroorganismen im Untergrund als Biofilme fest an Gesteinsoberflächen – sie sind dort bis zu tausendmal häufiger als freischwimmende Organismen.

Das Ergebnis der Studie ist eindeutig: Trotz ihres engen räumlichen Kontakts und möglicher Wechselwirkungen bilden die Mikroorganismen im Wasser und am Gestein zwei stark kontrastierende ökologische Gemeinschaften. Die an Gestein gebundenen Mikroben sind hoch spezialisiert. Sie können Energie aus anorganischen Stoffen wie Eisen oder Schwefel gewinnen und dabei Kohlendioxid binden. Damit tragen sie aktiv zur Kohlenstoffspeicherung im Untergrund bei. Die frei im Wasser lebenden Mikroorganismen sind dagegen funktionell deutlich eingeschränkter.

Die Erkenntnisse haben konkrete praktische Relevanz. Grundwasser ist eine der wichtigsten Trinkwasserressourcen weltweit. Ein besseres Verständnis der mikrobiellen Prozesse im Untergrund hilft, Stoffumsetzungen im Untergrund realistischer zu bewerten, etwa bei der natürlichen Selbstreinigung von Grundwasser oder bei der langfristigen Speicherung von Kohlenstoff.

Foto: Beatrix M. Heinze