Der Beitrag von Pilzen zum Kohlenstoffkreislauf des subarktischen und arktischen Permafrosts

Der Klimawandel führt zum Auftauen des arktischen Permafrosts, der doppelt so viel Kohlenstoff speichert wie die Atmosphäre. Auftau-Tümpel nehmen diese organische Substanz (OS) auf und gelten daher als Hotspots für den Kohlenstoffkreislauf. Mikroorganismen sind für den Abbau organischer Verbindungen verantwortlich, was zur Freisetzung von Treibhausgasen (THG) führt. Eine massive Freisetzung zuvor gefrorener OS könnte nicht nur die arktischen Ökosysteme bedrohen, sondern auch den globalen Klimawandel beschleunigen. Daher ist es wichtig, zu verstehen, wie diese OS von mikrobiellen Gemeinschaften in Auftau-Tümpeln verarbeitet wird, um die Auswirkungen eines tauenden Arktisgebiets besser bewerten zu können. Während zu diesem Thema bereits viele Forschungsarbeiten laufen, bleibt eine Gruppe von Mikroorganismen weitgehend unerforscht: die aquatischen Pilze. Trotz ihrer Rolle als Zersetzer von OS im Boden wissen wir kaum, was Pilze im Wasser bewirken können. Hier stelle ich mein Postdoc-Projekt vor, in dem ich das funktionale Potenzial und die Rolle aquatischer Pilzgemeinschaften im Kohlenstoffkreislauf in arktischen Auftau-Tümpeln untersuche. Wasser und Sediment aus den Tümpeln werden analysiert und mit metagenomischen Daten, vollständig sequenzierten Pilz-Isolaten, Daten zur Qualität gelöster OS, Einzelzellsequenzierung, Kohlenstoff- Assimilations- Assays (DNA-Stabilisotopenmarkierung) und Metatranskriptomik kombiniert, um: a) das funktionale Potenzial aquatischer Pilze in Bezug auf den Kohlenstoffabbau entlang eines Auftaugradienten (von unberührten bis zu degradierten Standorten) zu analysieren; und b) eine detaillierte funktionale Analyse der Pilzgemeinschaft an einem schwedischen Permafroststandort durchzuführen, der erheblich vom Auftauen betroffen ist. An den degradierten Standorten konzentriert sich mehr terrestrische (allochthone) OS, während die unberührten Standorte höhere Anteile autochthoner gelöster OS aufweisen, die aus der Primärproduktion stammen. Diese Veränderungen in der OS-Qualität standen in engem Zusammenhang mit der taxonomischen Vielfalt der Pilzarten. Wir haben die Hypothese aufgestellt, dass das funktionale Potenzial der am Abbau von Kohlenstoffverbindungen beteiligten Gene ebenfalls stark mit der Qualität der OS korreliert sein würde. Die Ergebnisse zeigten jedoch schwächere Korrelationen, was auf eine funktionale Redundanz der Pilzgemeinschaften hindeutet. Unser nächster Schritt ist es, die Aktivität dieser Gene durch Metatranskriptomik und Stabilisotopen-Experimente zu bewerten. Dieses Projekt wird das Verständnis über die Rolle aquatischer Pilzgemeinschaften im Kohlenstoffkreislauf in Auftau-Tümpeln verbessern ein wichtiger Schritt, um die Auswirkungen des Klimawandels in Permafrostgebieten besser abschätzen zu können.