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Umwelt+Natur

Warum Boden so erdig riecht

Durch den Geruch werden Springschwänze zu „Mitfahrgelegenheiten“ für Bodenmikroben. (Bild: Henrik_L/iStock)

Beim Umgraben im Garten steigt er auf und an Nahrungsmitteln mögen wir ihn nicht: Jeder kennt den typischen Geruch von Erde. Vor allem die Bodenbakterien aus der Gruppe der als Antibiotikalieferanten bekannten Streptomyceten verströmen die verantwortlichen Substanzen. Doch wozu? Eine Studie zeigt nun: Der Geruch ist gleichsam ein Ruf nach Transporteuren: Die Boden-Mikroben verströmen ihn, um winzige Tierchen anzulocken, die für ihre Verbreitung sorgen.

Bei den Streptomyceten handelt es sich um Mikroben mit einer besonderen Bedeutung für den Menschen: Aus Vertretern dieser Bakterien wurde 1943 das Antibiotikum Streptomycin gewonnen, das viele gefährliche Krankheitserreger in die Schranken weisen konnte. Es handelt sich bei den Streptomyceten um für uns harmlose Bakterien, die im Boden pilzartige Geflechte bilden. Sie bauen organisches Material ab und besitzen dadurch eine große Bedeutung für den Stoffkreislauf und die Bodenfruchtbarkeit. Kaum jemand weiß allerdings, dass sie auch aus einem anderen Grund besonders sind: Jeder hat sie schon einmal mit der Nase wahrgenommen – sie verursachen den typischen Geruch von Erde.

Wozu der Geruch?

Zwei flüchtige Substanzen sind dafür bekanntermaßen verantwortlich: Geosmin und 2-Methylisoborneol (2-MIB). Untersuchungen haben gezeigt, dass die Produktion dieser beiden Stoffe bei den verschiedenen Vertretern der Streptomyceten weit verbreitet ist. Geosmin und 2-MIB scheinen demnach eine wichtige Funktion zu besitzen – doch welche? Die Forscher um Paul Becher von der Swedish University of Agricultural Sciences in Alnarp sind nun dem Verdacht nachgegangen, dass es sich um Lockstoffe handelt, die sich an die „Nasen“ der Springschwänze (Collembolen) richten. Dabei handelt es sich um Millimeter-große Gliedertiere, die sich von verrottendem Pflanzenmaterial ernähren sowie von den Mikroben, die auf diesem Substrat wachsen.

Im Rahmen der Studie führten die Forscher zunächst Präferenz-Tests mit Springschwänzen der Art Folsomia candida durch. Wie sie berichten, entscheiden sich die Versuchstierchen in Y-förmigen Versuchsgefäßen stets für die Abzweigung, aus der der Duft von Streptomyceten-Material strömte. Dass Geosmin und 2-MIB dabei die Lockstoffe bilden, zeigten die Forscher durch die Verwendung von Streptomyceten-Mutanten, die beide Substanzen nicht mehr bilden können. Diese Versionen ließen die winzigen Versuchstiere links liegen und entschieden sich für die „normalen“, offenbar verführerisch duftenden Streptomyceten-Proben. Die Versuche verdeutlichten zudem, dass Springschwänze Streptomyceten-Material als Nahrungsquelle schätzen: Sie verleibten sich das Probematerial gierig ein.

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Einen weiteren Nachweis der Bedeutung von Geosmin und 2-MIB als Lockstoff lieferten anschließende elektrophysiologische Untersuchungen an den Antennen der Springschwänze: Wenn die beiden Duftstoffe in der Luft lagen, stellten die Forscher charakteristische Reaktionen in den Fühlern der Tierchen fest. Sie besitzen den Ergebnissen zufolge eine ausgesprochen feine Nase für diese Substanzen, berichten Becher und seine Kollegen.

Springschwänze transportieren Sporen

Als Nächstes widmeten sich die Forscher der Untersuchung der Erbanlagen für Geosmin und 2-MIB in den Streptomyceten. Dabei konnten sie zeigen, dass die Aktivität dieser Gene mit der Sporenbildung bei den Mikroben einhergeht. Das bedeutet: Sie verströmen den Duft, wenn sie diese widerstandsfähigen Überdauerungsformen bilden, die der eigenen Verbreitung dienen. Passend dazu konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Springschwänze die Sporen an ihren Körpern mit sich tragen und sie auch unbeschadet über ihre Ausscheidungen abgeben, nachdem sie Streptomyceten-Material gefressen haben.

Becher und seine Kollegen kommen somit zu dem Fazit: Was wir als den typisch erdigen Geruch wahrnehmen, ist ein Lockstoff, den Streptomyceten nutzen, um sich „Mitfahrgelegenheiten“ zu besorgen. Springschwänze eignen sich für diese Rolle ausgesprochen gut, denn sie kommen viel herum. Wie ihr Name verdeutlicht, können sie sich mit einer kleinen Sprunggabel am Hinterteil weit durch die Luft befördern und werden darüber hinaus auch durch den Wind fortgetragen. So können sie sich neue Lebensräume erschließen – und das Gleiche gilt somit auch für ihre mikroskopisch kleinen Passagiere – die Streptomyceten.

Quelle: Nature, doi: 10.1038/s41564-020-0697-x

 

 

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