Vielfalt der Bakterien in der Atmosphäre des Amazonas

Klein aber oho: Bioaerosole

Mehr über Aerosole herauszufinden, ist eine unserer Hauptaufgaben an ATTO. Dazu gehören anorganische Aerosole wie Ruß und andere Partikel, die z. B. bei der Verbrennung von Biomasse entstehen. Aber auch Bioaerosole, die vom Wald selbst emittiert werden, gehören dazu. Sie interessieren uns deshalb so sehr, weil sie für eine ganze Reihe von Prozessen wichtig sind. In der Atmosphäre streuen und absorbieren alle Aerosole Licht oder wirken als Wolkenkondensationskeime. Darüber hinaus verbreiten Bioaerosole wie Bakterien, Pilzsporen und Pollen biologisches Material und Arten in alle Welt.

Wir müssen jedoch mehr über die Zusammensetzung, die Menge, die Ausbreitung sowie die Quellen und Senken von Bioaerosolen in entlegenen Gebieten erfahren, um den vorindustriellen Hintergrundzustand der Atmosphäre besser zu verstehen. Die Kenntnis ihrer Rolle im Klimasystem wird uns dann helfen, zukünftige Klimaveränderungen abzuschätzen.

Der Amazonas ist eine jener abgelegenen Regionen, die in Teilen noch eine nahezu unberührte Atmosphäre aufweisen. Außerdem ist er eine so große Quelle von Bioaerosolen, dass sie auch im globalen Maßstab relevant sein könnte.

Deshalb haben Luciano Huergo und sein Team, zu dem auch die Doktoranden Felipe Souza und Price Mathai gehören, die Vielfalt der Bioaerosole, insbesondere der Bakterien, im Amazonas-Regenwald unter die Lupe genommen. Sie sammelten Luftproben in unterschiedlichen Jahreszeiten und in verschiedenen Höhen über dem Boden an ATTO. Dann filterten sie alle Bioaerosole heraus und sequenzierten ein Stück der DNA von Bakterien. Insbesondere analysierten sie die Sequenzen, die die 16S rRNA kodieren, einen Genmarker, der für die bakterielle Klassifizierung verwendet wird.

Probenahme-Setup für Bioaerosole nahe dem Waldboden
Probenahme-Setup für Bioaerosole nahe dem Waldboden

Jahreszeiten statt Höhe

Ihre Daten zeigen, dass die Bakterien des Amazonas-Regenwaldes vielfältig sind. Felipe Souza, Price Mathai und ihre Co-Autoren fanden bis zu 1000 Arten in einer einzigen Probe. Von diesen waren 128 Arten in allen Proben vorhanden. Diese scheinen die Basis der Bakterienarten in der Region zu bilden. Die Zusammensetzung der anderen Arten variierte hauptsächlich mit den jahreszeitlichen Veränderungen der Temperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und des Niederschlags. Diese meteorologischen Parameter können sich direkt oder indirekt auf die Bakteriengemeinschaften auswirken, da sie den saisonalen Zyklus der Pflanzengemeinschaften beeinflussen.

Andererseits konnten sie keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Boden und dem Kronendach feststellen. Die gesammelten Daten deuten darauf hin, dass der Boden nicht der Hauptlieferant für schwebende Bakterien im Amazonas-Regenwald ist. Stattdessen deutet die Identität einiger Bakterien darauf hin, dass die Blattoberfläche von Pflanzen als Quelle für schwebende Bakterien dienen kann. Aufgrund der immensen Anzahl von Pflanzen im Amazonas-Regenwald ist die Oberfläche der Pflanzenblätter um einige Größenordnungen größer als die Bodenoberfläche. Es mag also nicht überraschen, dass dieser Lebensraum eine so große Bakterienpopulation fördert.

Sie identifizierten in den Aerosolproben auch Bakterienarten, die am Stickstoffkreislauf beteiligt sind. Insbesondere identifizierten sie Arten, die das träge atmosphärische Stickstoffgas in andere Stickstoffformen umwandeln können, die Pflanzen zum Aufbau von Biomasse nutzen können. Diese Bakterienarten könnten als Bio-Dünger im Amazonaswald wirken.

Souza et al. veröffentlichten die Studie “Influence of seasonality on the aerosol microbiome of the Amazon rainforest” in der Zeitschrift Science of the Total Environment. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144092

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