Bodenmikroben, die schwierige Klimabedingungen überlebt haben, können jungen Bäumen helfen, dasselbe zu tun.

Mikrobieller Stress kann für junge Bäume von Vorteil sein.

Forscher berichten in der Ausgabe vom 26. Mai in Science, dass Setzlinge, die in Bodenmikroben heranwachsen, die Dürre, Kälte oder Hitze erfahren haben, wahrscheinlicher überleben, wenn sie mit denselben Bedingungen konfrontiert werden. Folgetests deuten darauf hin, dass die Schutzbeziehung der Mikroben zu den Bäumen über den ursprünglichen Anbau hinaus bestehen bleiben kann. Die Ergebnisse des Teams könnten massiven Baumpflanzaktionen helfen, indem sie neuen Setzlingen auf lange Sicht die besten Überlebenschancen bieten, sagt Ian Sanders, ein Pflanzen- und Pilzekologe an der Universität Lausanne in der Schweiz. "Wenn Sie kontrollieren können, welche Mikroben in einer Baumschule auf den Baumsetzling aufgebracht werden, können Sie wahrscheinlich bestimmen, ob er überleben wird oder nicht, wenn er auf dem Feld transplantiert wird".

Während der Klimawandel die globalen Temperaturen immer weiter erhöht, müssen viele Arten entweder an neue Bedingungen angepasst werden oder ihrem idealen Klima an neue Orte folgen. Während sich die Verbreitungsgebiete von Wäldern im Verlauf von Hunderten von Millionen Jahren bei der Erwärmung und Abkühlung der Erde geändert haben, ist das Tempo des aktuellen Klimawandels zu schnell für Bäume, um Schritt zu halten. Bäume leben lange und bewegen sich oder entwickeln sich nicht sehr schnell, sagt Richard Lankau, ein Waldökologe an der University of Wisconsin-Madison. Sie haben jedoch enge Beziehungen zu schnell anpassungsfähigen Mikroben im Boden, einschließlich Pilzen, die Pflanzen helfen können, stressige Bedingungen zu überleben.

Es war jedoch unklar, ob Mikroben, die zuvor verschiedene Klimata und Belastungen überlebt hatten, unerfahrenen Babybäumen, die sich einem sich ändernden Klima gegenübersehen, helfen könnten. Mit Freunden im Boden "könnten Bäume mehr Werkzeuge in ihrem Toolkit haben, als wir ihnen zutrauen", um schwierige Bedingungen zu überleben, sagt Lankau.

Für die Studie sammelten Lankau und die Ökologen Cassandra Allsup und Isabelle George - beide auch an der UW-Madison - Böden von 12 Orten in Wisconsin und Illinois, die sich in Temperatur und Regenmenge unterscheiden. Das Team verwendete dann die Böden, um eine Vielzahl von 12 einheimischen Baumarten, darunter Weiß-Eichen (Quercus alba) und Silber-Ahorn (Acer saccharinum), zu pflanzen. Insgesamt hatten wir "tausende von Pflanzen, die wir überwachten", sagt Allsup.

Diese Setzlinge wuchsen in den Böden in einem Gewächshaus für zwei Monate, bevor sie an einem der beiden Feldstandorte transplantiert wurden - einem warmen und einem kalten. Um Dürre zu simulieren, wurden einige Bäume an jedem Standort unter transparenten Plastikfolien platziert, die Direktregen verhinderten.

Ein Standort im Norden von Wisconsin lag am nördlichen Rand des Verbreitungsgebiets der Bäume und stellte dar, wie Bäume in einem neuen Gebiet Wurzeln schlagen könnten, das warm genug für sie ist, um zu wachsen. Dort überlebten Bäume, die in Böden mit kältetoleranten Mikroben gepflanzt waren, die eisigen Wintertemperaturen von Wisconsin besser. Pflanzen, die zusätzlich zur Kälte von Dürre betroffen waren, hatten jedoch nicht denselben Vorteil.

Der andere Standort, der in Mittel-Illinois eingerichtet wurde, sollte eine Region darstellen, in der das Klima zu heiß oder zu trocken für Baumarten ist. Setzlinge, die in Böden mit Mikroben aus ariden Gebieten herangezogen wurden, überlebten eher einen Mangel an Regen. Diejenigen, die in Böden mit hitzetoleranten Mikroben gewachsen waren, überlebten jedoch nur geringfügig häufiger, wenn sie normale Niederschläge erhielten.

Bereits in der Gegend ansässige Arten konnten nicht alle transplantierten Mikroben auskonkurrieren. Neu eingeführte Pilze hielten sich drei Jahre lang im Boden, was darauf hinweist, dass möglicherweise schützende Wirkungen zumindest so lange anhalten könnten, fand das Team heraus.

Es ist noch unklar, welche Mikroben den Bäumen am besten helfen. Die Analysen der im Boden lebenden Mikroben deuteten darauf hin, dass Pilze, die in Pflanzenwurzeln leben, Bäumen bei Dürre besser helfen können. Kaltangepasste Böden scheinen weniger Pilzarten zu haben. Aber Böden enthalten auch Bakterien, Archaeen und Protisten, sagt Sanders. "Wir wissen noch nicht, was es ist, was offenbar das Überleben der Pflanzen in diesen sich ändernden Klimazonen beeinflusst."

Als nächstes auf der Liste steht, herauszufinden, welche Mikroben am wichtigsten sind und ob es spezifische Bedingungen gibt, die dem Boden am besten entsprechen. Kann trockenangepasster Boden aus Iowa beispielsweise helfen, wenn Bäume in Illinois gepflanzt werden? "Wir müssen mehr über Böden, Kombinationen und [Transplantations]erfolg nachdenken... um den Wald tatsächlich zu retten", sagt Allsup.

Eine Vorsichtsmaßnahme, sagt Sanders, ist, dass der Transport von Mikroben von einem Ort zum anderen in Massen das Schlechte mit dem Guten bringen könnte. Einige Mikroben könnten in dem neuen Ort, an dem sie transplantiert werden, Krankheitserreger sein. "Das ist auch eine große Gefahr."

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