Biologie: Teppichboden, der lebt

Eine Kruste aus Mikroorganismen bedeckt in manchen Wüsten den Sandboden, liefert Nährstoffe und verhindert Erosion

Nachdem im Jahre 1982 die Sinai-Halbinsel an Ägypten zurückgegeben und die Grenze zu Israel geschlossen worden war, wandelte sich auch die Natur: Das auf israelischer Seite liegende und zuvor von Ziegen und Kamelherden ägyptischer Beduinen überweidete Negev-Gebiet erholte sich erstaunlich rasch.

Als israelische Wissenschaftler unter Leitung des Geomorphologen Aaron Yair von der Hebräischen Universität in Jerusalem und deutsche Forscher den Ursachen dafür nachgingen, stießen sie auf ein Phänomen, dessen ökologische Bedeutung bislang völlig unterschätzt worden war: die Bildung eines biologischen "Teppichs" aus Mikroorganismen, der den Boden für die Besiedlung höherer Pflanzen vorbereitete, den Sand stabilisierte und als Dünger wirkte.

Diese Kruste, bis fünf Millimeter dick, besteht aus Cyanobakterien (Blaualgen), Grünalgen, Moosen sowie zum Teil aus Flechten. Damit dieser Teppich überleben kann, muss sich regelmäßig Tau bilden, der in der israelischen Negev-Wüste immerhin ein Drittel der jährlichen Niederschlagsmenge von 90 Millimeter Niederschlag ausmacht.

Tatsächlich sind weite Teile der Sanddünen des Negev mit solchen Bioteppichen bedeckt. Von den Kleinstlebewesen ausgeschiedene Zuckerverbindungen halten die Sandkörner zusammen und stabilisieren auf diese Weise die Dünen. "Man kann die Kruste förmlich abheben, so sehr sind Sandkörner und Organismen miteinander verklebt", sagt Maik Veste vom Institut für Allgemeine Botanik der Universität Hamburg, einer der an den Forschungen beteiligten Wissenschaftler

Eine zweite Eigenschaft des Wüstenteppichs: Dessen Blaualgen können Stickstoff aus der Luft holen ("fixieren"), in ihre eigene Substanz einbauen und dadurch auch höheren Pflanzen als Dünger zur Verfügung stellen.

60 bis 80 Prozent des Stickstoff-Pools in den Sanddünen stammen aus den Cyanobakterien. Damit leisten diese einen wichtigen Beitrag für das Gedeihen der Wüstenvegetation, deren Wachstum vor allem an Stickstoff gebunden ist.

Der Mikrobenbelag bildet sich, so haben die Forscher ermittelt, erstaunlich schnell: Kleinere Störungen des Bodens, etwa Fußtritte, sind bereits nach Tagen wieder von Mikroorganismen besiedelt, große Flächen innerhalb von vier Jahren von einer Kruste bedeckt.

Die Bioteppiche sind nicht nur auf den Negev beschränkt - auch auf Sanddünen in der Inneren Mongolei und in Südafrika hat Veste sie entdeckt. Und in Namibia untersuchen der Würzburger Geomorphologe Horst Hagedorn und seine Mitarbeiter Krusten aus Flechten, welche die Oberflächen der Namib-Wüste überziehen und die ihren Wasserbedarf aus dem Nebel in Küstennähe decken.

Die Grundlagenforschung könnte nach Ansicht der Wissenschaftler durchaus zu Anwendungen führen. Zum Beispiel lohne sich der Versuch, bestimmte Kulturen von Bakterien zu züchten und gezielt aufzutragen, sagt Maik Veste - als ein Spray, um die Wüste ergrünen zu lassen.

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