Mikroben und die Erderwärmung Die wahren Herrscher der Welt

Welche Rolle spielen Mikroben beim Klimawandel? Forscher zeigen sich alarmiert: Die Mini-Lebewesen sind viel zu lange ignoriert worden.
Ein Interview von Christoph Seidler
Eine Planktonblüte im Atlantik aus dem All gesehen

Eine Planktonblüte im Atlantik aus dem All gesehen

Foto: HO/ AFP

Sie sind die Herrscher der Welt. Seit rund dreieinhalb Milliarden Jahren bevölkern einfache Lebensformen unsere Erde - in unvorstellbar großer Zahl. So bestehen etwa 90 Prozent der gesamten Biomasse in den Ozeanen aus Mikroben. Phytoplankton etwa nimmt Sonnenlicht und CO2 aus der Atmosphäre auf, wird so zur Basis aller Nahrungsketten im Meer - und produziert außerdem so viel Sauerstoff wie alle Pflanzen der Erde zusammengenommen.

Im Boden wiederum leben Bakterien, die abgestorbene Organismen zersetzen und Nährstoffe für Pflanzen produzieren. Diese Mikroben sind extrem wichtig, aber in gewisser Weise auch ein Problem, denn sie setzen CO2 frei. Vor wenigen Tagen haben deswegen rund 30 führende Mikrobiologen im Fachblatt "Nature Reviews Microbiology"  eine Warnung veröffentlicht, die Bakterien bei der Erforschung des Klimawandels nicht länger zu ignorieren. Eine der Verfasserinnen des Aufrufs ist Antje Boetius, Chefin des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven. Im Interview erklärt sie die Hintergründe des Aufrufs.

SPIEGEL ONLINE: Wenn von Dunkler Materie die Rede ist, denkt man normalerweise ans Weltall. Nun haben sie mit gut 30 anderen Forschenden einen Aufruf verfasst, dass die eigentlich spannende Dunkle Materie hier bei uns auf der Erde liegt. Die Rede ist von Mikroben und ihrer unterschätzten Bedeutung für den Klimawandel.

Antje Boetius: Es sind vor allem immer noch Einzeller, die für die großen Stoffkreisläufe auf der Erde verantwortlich sind: Kohlenstoff, Stickstoff-, Schwefel, Phosphor. Und da gibt es Rückkopplungen mit dem Klima, mit denen wir uns bisher nicht genug beschäftigt haben. Zum Beispiel: Wenn die Umwelt von Mikroben wärmer wird, produzieren sie mehr CO2. Viele mikrobielle Rückkopplungen sind bisher in den Klima- und Erdsystemmodellen nicht ausreichend berücksichtigt wie die möglichen Änderungen der mikrobiellen Aktivität in Permafrostböden, Wäldern, Meeren. Wir müssen mit unseren Experimenten und Analysen mit der Realität Schritt halten.

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Plankton-Fotos: Verborgene Schönheiten

Foto: Tara Expéditions/ S.Bollet

SPIEGEL ONLINE: Mikrobiologen fordern also mehr Forschung an Mikroben. Das ist nicht sonderlich überraschend.

Boetius: Wir wollten mit der Veröffentlichung vor allem eine Warnung aussprechen. Mikroben können den Klimawandel erheblich zu unseren Ungunsten verstärken. Man muss sich mit ihren Aktivitäten beschäftigen. Noch spielt ihr Beitrag aber erstaunlicherweise keine Rolle in unseren Synthesen, zum Beispiel der des Weltbiodiversitätsrates. Wir wollen mit unserem Aufrufen klar sagen: Achtung, da kommt noch was! Zu den mehr als 400 ppm Kohlendioxid, die wir bereits jetzt in der Erdatmosphäre haben, werden bei einer Erwärmung um zwei Grad möglicherweise nochmal 100 ppm aus biologischen Prozessen dazu kommen - wie schon früher in der Erdgeschichte.

SPIEGEL ONLINE: Dass die Erde auch ohne den Einfluss von uns Menschen CO2 produziert, ist ein klassisches Argument der Klimawandel-Leugner.

Boetius: Die denken zu kurz. Die sagen: Die Erde produziert allein doch auch mehr CO2, wenn sie wärmer wird, deswegen sei nicht der Mensch Verursacher. Diese Schlussfolgerung ist falsch. Es ist eindeutig belegt, dass der Mensch massiv CO2 Emissionen verursacht durch die Nutzung fossiler Brennstoffe, die Land und Ozean nicht aufnehmen können. So wird die Erde jetzt durch den Treibhauseffekt wärmer, dann kommt noch jede Menge CO2 zum Beispiel aus Böden, aus Waldbränden, dem Ozean dazu. Und daran sind Mikroben massiv beteiligt.

SPIEGEL ONLINE: Einer der von Ihnen angesprochenen Rückkopplungsmechanismen hat mit dem tauenden Permafrost in der Arktis zu tun.

Boetius: Im Boden dort sind alte Pflanzenreste verborgen. Die sind ein riesiger Kohlenstoffspeicher, so lange sie gefroren sind. Wenn sie auftauen, gibt es Mikroorganismen, die sich darüber hermachen und in der Folge CO2 freisetzen. Da geht es um gigantische Mengen. Schätzungen zufolge enthält der Permafrostboden der Arktis dreimal so viel Kohlenstoff wie wir derzeit in der Atmosphäre haben. Wenn also auch nur ein Teil davon von Mikroben veratmet wird, sind wir nicht in einer zwei oder drei Grad wärmeren Welt, dann sind wir bei vier oder fünf Grad wärmer.

SPIEGEL ONLINE: Kürzlich haben Forschende auch aus Ihrem Haus gezeigt, dass der Permafrostboden in Alaska mit einer viel größeren Geschwindigkeit taut als bisher angenommen. Hat dieser Prozess bereits begonnen?

Boetius: Ja. Der Permafrost taut doppelt so schnell wie vorhergesagt. Dazu kommt ein weiteres Problem: Wenn ehemalige Permafrostregionen an den arktischen Küsten erodieren und ins Meer fallen, dann fallen auch die ehemaligen Pflanzenreste mit dorthinein. Und das ist Nahrung für die marinen Mikroorganismen, zudem ist das Meerwasser wärmer als der Permafrostboden.

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Schmelzender Permafrost: Gefahr durch erwachende Mikroben

Foto: Lutz Schirrmeister/ Alfred-Wegener-Institut

SPIEGEL ONLINE: Fatalisten könnten sagen, dass der Prozess sowieso nicht mehr zu stoppen ist. Dann bräuchte man gar nicht mehr über CO2-Einsparungen etwa im Verkehr oder bei der Energieeffizienz von Gebäuden reden - weil sowieso unfassbare Mengen Kohlenstoff der Atmosphäre landen.

Boetius: Ja, man kann pessimistisch werden bei dem Tempo, mit dem Entscheidungen getroffen werden und Lösungen gefunden - im Vergleich zu dem was wir in der Natur als Auswirkung beobachten. Fakt ist: Wir haben jetzt noch ein kleines Zeitfenster, um die Dinge zu ändern. Man kann ausrechnen, wieviel CO2 wir noch in die Luft pusten können, bevor wir die Anderthalb- und die Zwei-Grad-Zielgröße für die maximale Erwärmung bis 2100 knacken. Klar ist aber nun: Das Zwei-Grad-Ziel reicht nicht aus, um den Permafrost und das Meereis vor weiterem Auftauen zu schützen. Anderthalb Grad maximale Erwärmung wäre da das Limit. Das scheint unerreichbar, daher müssen wir vor allem auch über Anpassungsmaßnahmen nachdenken.

SPIEGEL ONLINE: In Ihrem Aufruf wenden Sie sich auch direkt an Ihre Fachkollegen. Was fordern Sie von denen?

Boetius: Wir Mikrobiologen müssen noch viel klarer analysieren und sagen, welche Veränderungen durch die Mikroorganismen wir bereits beobachten. Wir wollen aber nicht nur pessimistisch kommunizieren, sondern auch die Forschung an Lösungen und Innovationen verstärken. Es geht auch um die Frage, welche positive Rolle Mikroben spielen können.

SPIEGEL ONLINE: Und die wären?

Boetius: Mikroorganismen haben beeindruckende Talente. Sie können Stickstoff fixieren, den wir mühevoll als Dünger für die Landwirtschaft herstellen müssen. Sie können Ölunfälle bekämpfen, verschmutzte Böden und Gewässer reinigen, haben Abwehrsysteme gegen Krankheiten und Viren. Und sie können Wasserstoff produzieren, der uns bei der Umstellung auf eine saubere Energieversorgung helfen kann.

SPIEGEL ONLINE: Manche Visionäre wie Elon Musk wollen mit Bakterien gar andere Planeten wie den Mars für Menschen bewohnbar machen. Terraforming heißt das. Sind solche Ideen Spinnerei?

Boetius: Grundsätzlich muss in der Forschung alles gedacht werden. Man muss auch über Zukunftsszenarien reden, die nicht schon in 20 oder 30 Jahren auf dem Plan stehen, sondern vielleicht in 500 Jahren. Aber Forscher, die sich mit Terraforming beschäftigen, sagen auch: Alles super spannend, aber keine Lösung für die nächsten Generationen.