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Kieler Geomar : Bakterien fehlt wichtiges Eisen für Algenproduktion

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Wissenschaftler entdecken entscheidenden Prozess für den Nährstoffkreislauf im tropischen Nordatlantik.

shz.de von
erstellt am 19.Mai.2017 | 10:24 Uhr

Kiel | Eisen ist ein unersetzlicher Nährstoff für Algen und den Stickstoffkreislauf in den Ozeanen. Doch es herrscht Mangel - und der ist wohl größer als gedacht. Forscher vom Geomar Kiel fanden nun heraus, dass auch marine Mikroorganismen, wie Bakterien, für die Verarbeitung von Phosphor ebenfalls Eisen benötigen - sonst können sie nicht richtig arbeiten.

Die Ergebnisse der Studie von Forschenden des Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und der britischen Universität Southampton erweitern das Verständnis um die Nährstoffkreisläufe der Meere.

Die Wissenschaft beschreibt den tropischen Ozean gerne als „blaue Wüste“. Der Grund dafür ist das geringere Wachstum von Algen im Vergleich zu anderen ozeanischen Regionen. Um zu wachsen, sind Algen auf lebensnotwendige Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor angewiesen. Doch in den tropischen Meeren sind sie nur in geringeren Mengen vorhanden oder schwer zugänglich. Das hat Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem, denn diese „Ozeanpflanzen“ stellen die Nahrungsgrundlage für viele andere Meeresbewohner dar.

Grundsätzlich gibt es auch im tropischen Ozean Stickstoff und Phosphor. Beide Nährstoffe sind aber häufig in tote Pflanzen- und Tierteile eingebaut, die zum Meeresboden sinken. „Mikroorganismen sind in der Lage, an diese versteckten Nährstoffe heranzukommen und totes Material zu zersetzen. Mittels ihrer Enzyme wird zum Beispiel Phosphor aus toten Lebewesen herausgelöst und wieder für Algen verfügbar gemacht. Ein entscheidendes Schlüsselelement für diesen Prozess stellt Eisen dar. Enzyme benötigen dieses Spurenmetall, um richtig arbeiten zu können“, erklärt der Biologe Dr. Thomas Browning vom Geomar Kiel.

„Wenn man sich die Verteilung dieser Nährstoffe in den Ozeanen auf einer Weltkarte ansieht, erkennt man eindeutige Unterschiede zwischen einzelnen Regionen“, sagt Browning. „Interessanterweise haben wir schon früher beobachtet, dass ausgerechnet dort, wo das Wachstum von Algen durch weniger Nährstoffe gehemmt wird, nicht alle Nährstoffe verwertet werden. Wir wollten herausfinden, warum das so ist?“, so Browning weiter.

So wurden in Feldexperimenten Meerwasserproben das Eisen zugegeben und die Enzymaktivität von Mikroorganismen untersucht. „Wir haben festgestellt, dass die Aktivität einer weitverbreiteten Enzymgruppe von Mikroben vom Eisengehalt im Meerwasser abhängig war“, erklärt Dr. Browning.

Mit diesen Ergebnissen konnte das wissenschaftliche Team eine frühere Studie der Universität Oxford untermauern. „In Laborexperimenten konnten diese zeigen, dass Enzyme von Mikroben Eisen benötigen, um Phosphor verarbeiten zu können. Wir konnten nun zeigen, dass das auch für die Umsetzung von Phosphor im Ozean zutrifft“, erläutert Browning.

Innerhalb der Schlüsselnährstoffe Stickstoff und Phosphor ist man bislang davon ausgegangen, dass hauptsächlich der Mangel an Stickstoff zu einem eingeschränkten Wachstum der Algen führt. Indem wir Menschen immer mehr Stickstoff in die Ozeane eintragen, könnte sich dies Verhältnis in Zukunft aber ändern. Die Bedeutung von Phosphor als begrenzender Faktor des Algenwachstums könnte wichtiger werden und das Vorkommen von Eisen würde dabei eine entscheidende Rolle spielen.

Diese Veränderungen für die Algen könnten auch Auswirkungen auf deren Sauerstoffproduktion und Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre haben.

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