{"id":29783,"date":"2025-04-29T11:15:10","date_gmt":"2025-04-29T10:15:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.idiv.de\/?p=29783"},"modified":"2025-04-30T08:02:21","modified_gmt":"2025-04-30T07:02:21","slug":"was-mikroorganismen-in-baumkronen-ueber-biodiversitaet-des-waldes-berichten-koennen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.idiv.de\/de\/was-mikroorganismen-in-baumkronen-ueber-biodiversitaet-des-waldes-berichten-koennen\/","title":{"rendered":"Was Mikroorganismen in Baumkronen \u00fcber Biodiversit\u00e4t des Waldes berichten k\u00f6nnen"},"content":{"rendered":"
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29.04.2025 | iDiv, iDiv Members<\/p>

Was Mikroorganismen in Baumkronen \u00fcber Biodiversit\u00e4t des Waldes berichten k\u00f6nnen<\/h1>\n <\/div>\n <\/div>\n\n \n <\/div>\n\n <\/div>\n<\/div>\n\n
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Drei Billionen B\u00e4ume auf unserer Erde decken rund ein Drittel der Landfl\u00e4che des Planeten ab. Mit ihren Bl\u00e4ttern, der Borke, den \u00c4sten und Zweigen bilden ihre Baumkronen die gr\u00f6\u00dfte biologische Schnittstelle zwischen Erdkruste und Atmosph\u00e4re. Die gesamte Blattoberfl\u00e4che der Kronen ist mehr als doppelt so gro\u00df wie die Landfl\u00e4che der Erde. Der Kronenraum bietet einen riesigen Lebensraum f\u00fcr andere Pflanzen, Tiere, Pilze und Mikroorganismen. Man k\u00f6nnte also meinen, dass dieser \u201eHotspot\u201c der Biodiversit\u00e4t bereits ausgiebig erforscht wurde. Tats\u00e4chlich jedoch stellte die H\u00f6he der Baumwipfel die Wissenschaft lange vor Herausforderungen \u2013 insbesondere, wenn es um die Untersuchung der Kleinsten unter den Lebewesen geht.<\/strong><\/p>\n

von Julia Prawitz\u00a0<\/em><\/p>\n

Hier setzt das Forschungsprojekt micDiv an. micDiv steht f\u00fcr microbial diversity (mikrobielle Vielfalt) und wurde von 2018 bis 2024 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gef\u00f6rdert und in enger Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum f\u00fcr integrative Biodiversit\u00e4tsforschung (iDiv) durchgef\u00fchrt. Unter der Leitung von Prof. Dr. Martin Schlegel von der Universit\u00e4t Leipzig und Prof. Dr. Michael Bonkowski von der Universit\u00e4t K\u00f6ln beprobte und analysierte das Team mit moderner Technik und molekularen Methoden Baumwipfel im Leipziger Auwald sowie in Papua-Neuguinea. Ziel war es, fehlendes Wissen \u00fcber die Verbreitung der Mikroorganismen im Kronenraum zu generieren, sowohl f\u00fcr die gem\u00e4\u00dfigte als auch die tropische Klimazone. Dabei fanden die Forschenden nicht nur eine gro\u00dfe Zahl unbekannter Arten, sondern auch Verteilungsmuster, mit welchen sie nicht gerechnet hatten.<\/p>\n

Zur Untersuchung des Kronenraums der gem\u00e4\u00dfigten Klimazone kam der Leipziger Auwaldkran zum Einsatz, ein 33 Meter hoher Turmdrehkran inmitten des Auwaldes, der seit 2014 als Forschungsplattform von iDiv fungiert. Der Kran, welcher auf einer 120 Meter langen Schiene verl\u00e4uft, verf\u00fcgt \u00fcber einen um 360 Grad schwenkbaren Arm mit einer kleinen Gondel. Von dieser aus wurden systematisch Proben des Kronendachs gesammelt.<\/p>\n

In den Proben identifizierten die Forschenden Protisten. Das sind winzige Eukaryoten \u2013 also einzellige Lebewesen mit einem Zellkern, in dem die Erbinformationen gespeichert sind. Zu den Protisten geh\u00f6ren unter anderem kleine Algen, Am\u00f6ben und andere winzige Organismen. Sie stellen eine evolution\u00e4r alte Gruppe dar, aus der alle heutigen Vielzeller wie Tiere, Pilze und Pflanzen hervorgegangen sind. Obwohl sie mikroskopisch klein sind, spielen sie eine gro\u00dfe Rolle im Nahrungsnetz, indem sie andere Mikroorganismen fressen oder als Parasiten lebende Organismen angreifen und damit den Kreislauf von N\u00e4hrstoffen in der Natur antreiben.<\/p>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n

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Stefan Schaffer und Jule Freudenthal (Universit\u00e4t K\u00f6ln) beim Probensammeln in der Gondel des Auwaldkrans.<\/p><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n

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Protisten sind sehr vielf\u00e4ltig in Aufbau und Form, au\u00dferdem \u00fcberall zu finden: im Boden, auf Bl\u00e4ttern und in der Luft. Um die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften zu untersuchen und die Funktionen der Protisten zu erforschen, verwendeten die Forschenden die Methoden Metabarcoding und Metatranskriptomik, die wie ein genetischer Detektiv funktionieren:<\/p>\n

Beim Metabarcoding wird aus den gesammelten Proben die Erbsubstanz (DNA) extrahiert und gereinigt \u2013 als w\u00fcrde man Beweise von einem Tatort sicherstellen. Um gezielt nach den \u201eVerd\u00e4chtigen\u201c, den Protisten, zu suchen, wird die Polymerase-Kettenreaktion eingesetzt. Dabei kommen sogenannte Primer zum Einsatz. Das sind kurze DNA-Abschnitte, die nur die gesuchte Protisten-DNA finden und sich gezielt daran binden. F\u00fcr die beiden untersuchten Hauptgruppen, Cercozoa und Oomycota (Eipilze), gibt es Primer, die nur an spezifische Erbgut-Fragmente andocken. Sobald die \u201eBeweise\u201c gefunden sind, werden diese DNA-Abschnitte millionenfach vervielf\u00e4ltigt, damit sie besser lesbar sind. Anschlie\u00dfend erfolgt die Analyse mit bioinformatischen Werkzeugen, um die Identit\u00e4t der Protisten zu bestimmen. So lassen sich nicht nur die \u201eT\u00e4ter\u201c identifizieren, sondern auch ihre H\u00e4ufigkeit und ihr Verbreitungsmuster entschl\u00fcsseln. Am Ende entsteht ein vollst\u00e4ndiges Bild dieser beiden wichtigen Protisten-Gruppen in den Baumkronen.<\/p>\n

Hohe Diversit\u00e4t je nach Habitat und Jahreszeit<\/h2>\n

In verschiedenen Teilprojekten wurde die Art-Zusammensetzung und -H\u00e4ufigkeit der Protisten in mehreren Baumarten und Mikrohabitaten (Rinde, Bl\u00e4tter, Moos, Flechten und Bauml\u00f6cher) sowie im Boden und in der Luft untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Diversit\u00e4t von Cercozoa und Oomycota, welche sich jedoch je nach Habitat und Jahreszeit unterscheidet.<\/p>\n

\u00dcberraschenderweise stellte sich heraus, dass in der gem\u00e4\u00dfigten Zone die Protisten-Diversit\u00e4t in den Baumkronen genauso hoch ist wie im Boden, sich in ihrer Zusammensetzung jedoch deutlich unterscheidet. Diese Entdeckung widersprach den Erwartungen der Forschenden und hebt die Bedeutung der micDiv-Forschung hervor. Erwartungsgem\u00e4\u00df fanden sich deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Mikrohabitaten innerhalb der Baumkronen, welche oft gr\u00f6\u00dfer waren als zwischen den Baumarten. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Mikrohabitate scheinen eine entscheidendere Rolle f\u00fcr die mikrobielle Besiedlung zu spielen als die Baumart.<\/p>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n

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\"idiv-\"\/\"idiv-\"\/\n\n \n \n \n \n \n <\/g>\n <\/g>\n<\/svg>\nS. Schaffer<\/span><\/a><\/div>

Jule Freudenthal beim Untersuchen der Laborproben. <\/p><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n

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Insgesamt konnten hunderte Gruppierungen mit \u00e4hnlicher Protisten-DNA, sogenannte Taxa, identifiziert werden, darunter zahlreiche bislang unbekannte Arten. Mehr als ein Achtel der gefundenen Oomyceten konnte keiner bekannten Art zugeordnet werden, in tropischen Baumkronen war sogar die H\u00e4lfte der gefundenen Oomyceten unbekannt. Baumkronen scheinen also ein bisher untersch\u00e4tzter Lebensraum f\u00fcr die Artenvielfalt von Mikroorganismen zu sein \u2013 eine Erkenntnis, die besonders relevant ist, da Oomyceten oft wenig Beachtung finden, obwohl sie Krankheiten oder Waldsterben verursachen k\u00f6nnen. \u201eWir entdeckten zahlreiche Parasiten, die belegen, dass der Kronenraum ein bislang unentdeckter Lebensraum f\u00fcr parasitische Protisten ist \u2013 darunter Hyaloperonospora, ein falscher Mehltau, der erhebliche wirtschaftliche Sch\u00e4den verursachen kann\u201c, so Martin Schlegel.<\/p>\n

Neben der Vielfalt an bestimmten Standorten untersuchten die Forschenden auch die Luftverbreitung von Protisten. Besonders im windigen Herbst wurden viele Protisten aus dem Wurzelbereich in den Baumkronen nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass Baumkronen nicht nur als Lebensraum, sondern auch als Filter und Ausbreitungsweg f\u00fcr Mikroorganismen fungieren. Interessanterweise konnten viele Protisten-Arten sowohl in Bodenn\u00e4he als auch in den Baumkronen nachgewiesen werden \u2013 obwohl sich die Verh\u00e4ltnisse der Arten in Boden- und Kronenproben sehr stark unterschieden. Protisten scheinen sich also leicht durch die Luft zu verteilen und im gesamten Wald zu zirkulieren.<\/p>\n

Neue Methoden mit viel Potenzial<\/h2>\n

Mit ihren Metatranskriptom-Analysen, bei denen nicht nur die DNA, sondern auch die RNA untersucht wurde, erfassten die Forschenden zus\u00e4tzlich alle auf den Baumborken lebenden Mikroorganismen, mit und ohne Zellkern. Mit fast 1500 Gattungen konnten sie eine hohe Vielfalt nachweisen, verteilt auf drei Baumarten mit unterschiedlichen Borkenstrukturen (Eiche, Linde und Ahorn). In Bezug auf Cercozoa und Oomycota ergaben sich hohe \u00dcbereinstimmungen mit den Metabarcoding-Analysen. Diese Ergebnisse best\u00e4tigen das gro\u00dfe Potenzial der noch neuen Methode. Damit konnte beispielsweise nachgewiesen werden, dass bestimmte Pilze Lebensgemeinschaften mit Algen eingehen, aus denen beide profitieren, also Flechten in mikroskopischer Gr\u00f6\u00dfe.<\/p>\n

Die micDiv-Untersuchungen zeigen neben methodischen Fortschritten, dass selbst in vermeintlich gut erforschten W\u00e4ldern noch zahlreiche verborgene Lebenswelten existieren, in denen winzige Organismen eine entscheidende Rolle spielen. Letztlich unterstreicht die Erforschung der Baumkronen, wie die kleinsten Lebewesen ein wesentlicher Bestandteil des gro\u00dfen \u00f6kologischen Puzzles sind, das unsere W\u00e4lder zu stabilen und funktionierenden \u00d6kosystemen macht.<\/p>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n

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\"idiv-\"\/\"idiv-\"\/\n\n \n \n \n \n \n <\/g>\n <\/g>\n<\/svg>\nS. Schellhorn<\/span><\/a><\/div>

Der Auwaldkran wird f\u00fcr Feldstudien von der Universit\u00e4t Leipzig, der Stadt Leipzig, dem Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Umweltforschung (UFZ) und iDiv genutzt, um Ver\u00e4nderungen im Leipziger Auwald zu beobachten.<\/p><\/div>\n <\/div>\n

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(Der Beitrag entstand im Rahmen eines Praktikums in der Abteilung Medien und Kommunikation bei iDiv.)<\/em><\/p>\n

Ansprechpartner<\/h3>\n

Dr. Volker Hahn<\/strong>
\nLeiter Medien und Kommunikation
\nDeutsches Zentrum f\u00fcr integrative Biodiversit\u00e4tsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
\nTelefon: ++49 341 97 33 154
\nWeb: www.idiv.de\/medien<\/a>
\nE-Mail: volker.hahn@idiv.de<\/a><\/p>\n

Hinweis f\u00fcr die Medien: Die von iDiv bereitgestellten Bilder d\u00fcrfen ausschlie\u00dflich f\u00fcr die Berichterstattung im Zusammenhang mit dieser Medienmitteilung und unter Angabe des\/der Urhebers\/in verwendet werden.<\/em><\/p>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[21,18],"tags":[],"class_list":["post-29783","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-idiv","category-idiv-members"],"acf":{"thumb":29805,"thumbmobile":29805,"copyright":"S. 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