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Nahrung aus dem All Außerirdische Äcker: Bodenbakterien können Mars-Erde fruchtbarer machen

Schon seit Längerem arbeitet die Wissenschaft an Plänen, den Mars zu kolonisieren. Im Fokus der Überlegungen steht auch der Anbau von Nahrungsmitteln
Schon seit Längerem arbeitet die Wissenschaft an Plänen, den Mars zu kolonisieren. Im Fokus der Überlegungen steht auch der Anbau von Pflanzen und Nahrungsmitteln
© Pavel Chagochkin - Shutterstock
Die Bedingungen auf dem Planeten Mars sind harsch. Landwirtschaft wie auf der Erde ist dort schwer möglich - aber vielleicht auch nicht unmöglich. Bodenbakterien könnten einer künftigen Mars-Kolonie beim Ackerbau helfen

Irdische Bodenbakterien können das Wachstum von Pflanzen in Mars-Boden verbessern. Sie würden sie mit lebenswichtigem Stickstoff versorgen, der im Mars-Regolith nicht vorhanden ist, berichten US-Forscher im Fachmagazin "Plos One". Die Bakterien könnten eine kostengünstige Möglichkeit darstellen, den Mars-Boden mit Blick auf eine langfristige Kolonisierung des Planeten fruchtbarer zu machen und die Herstellung von Nahrungsmitteln vor Ort zu ermöglichen. Regolith wird das lockere Material genannt, dass sich durch Verwitterung des Ausgangsgesteins von Gesteinsplaneten oder etwa auch auf dem Mond bildet.

Angesichts von Klimawandel, Seuchen oder anderen Ereignissen mit dem Potenzial, die Menschheit auszulöschen, sei es unwahrscheinlich, dass der Mensch eine "Ein-Planeten-Spezies" bleiben könne, schreiben die Forschenden um Franklin Harris von der Colorado State University (USA). Aus diesem Grund sei es nötig, Methoden für eine außerirdische Landwirtschaft auf anderen Himmelskörpern, etwa dem Mars, zu entwickeln.

Die harschen Bedingungen dort stellten den Ackerbau allerdings vor zahlreiche Herausforderungen. So fehlten dem Oberflächenmaterial des Mars viele Nährstoffe, die auf der Erde ein Pflanzenwachstum überhaupt ermöglichen, etwa Stickstoff. Zudem sei die Atmosphäre dünner, die Strahlung höher, die Temperaturen extremer.

Bakterien-Zugabe führt zu einem verbesserten Pflanzenwachstum

In ihrer Studie nahmen sich die Forschenden dem Problem des fehlenden Stickstoffs an. Sie pflanzten Gelben Steinklee (Melilotus officinalis) in herkömmlicher Erde sowie in von Menschen hergestelltem Regolith an. Dann versetzten sie jeweils die Hälfte der Kulturen mit stickstofffixierenden Bakterien (Sinorhizobium meliloti).

Solche Knöllchenbakterien sind auf der Erde an den Wurzeln zahlreicher Pflanzenarten zu finden, etwa bei Erbsen, Bohnen und Klee. Sie sind in der Lage, Stickstoff (N) aus der Atmosphäre zu binden und diesen dann in löslicher Form den Pflanzen zur Verfügung zu stellen. Im Gegenzug erhalten die Bakterien von den Pflanzen Stoffe, die sie zum Leben brauchen.

Kleepflanzen im Studien-Versuch
Durch die Bakterien-Zugabe verbesserte sich das Pflanzenwachstum des Gelben Steinklees (Melilotus officinalis) nachweislich
© Harris et al., 2021, PLOS ONE, CC-BY 4.0

Die Bakterien-Zugabe verbesserte das Pflanzenwachstum vor allem im irdischem Boden, aber auch im Regolith. So waren die Triebe der Pflanzen im Boden mit Bakterien 2,5 mal länger als in dem ohne, die Biomasse von Trieben und Wurzeln wuchs auf mehr als das Doppelte an. Tatsächlich gingen die Pflanzen auch im Regolith eine Lebensgemeinschaft mit den Bakterien ein und bildeten entsprechende Knöllchen an ihren Wurzeln. Allerdings war die Zahl der Knöllchen im Regolith erheblich geringer als im irdischem Boden: durchschnittlich 14,5 im Vergleich zu 63.

Eine Anreicherung des Regoliths mit Stickstoff, der dann anderen Pflanzen in der Umgebung zur Verfügung stehen könnte, stellten die Forschenden nicht fest. Vermutlich hatten die wachsenden Pflanzen allen Stickstoff selbst verbraucht. Zudem seien die Pflanzen im kurzen Zeitraum der Experimente nicht verrottet. Der Stickstoff sei damit in den Wurzeln verblieben und nicht in die Umgebung gelangt.

"Diese Arbeit verbessert unser Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben und wird dazu beitragen, das Regolith auf dem Mars irdischem Boden ähnlicher zu machen", schreiben die Forschenden. Für die Entwicklung praktikabler "astrolandwirtschaftlicher Techniken" seien allerdings noch zahlreiche weitere Untersuchungen nötig.

Analysen der Mars-Rover zufolge fehlen demnach im Regolith außer Stickstoff zahlreiche andere Mikronährstoffe wie Kupfer, Bor und Molybdän. Wie die dünne Mars-Atmosphäre das Pflanzenwachstum beeinflusse, sei ebenfalls unklar. Zudem erhalte die Atmosphäre nur einen Bruchteil des Stickstoffs, der in der irdischen Atmosphäre für Stickstoff fixierende Bakterien verfügbar ist - 1,2 versus 78 Prozent.

Anja Garms, dpa

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