Bakterien als Baumeister und Ökosystem-Ingenieure

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Biostabilisierung von Sedimenten

Es gibt kein Sediment ohne Organismen, ob große (Makrofauna 2 bis 20 mm), mittlere (Meiofauna 0,3 bis 1 mm) oder kleine (Mikrofauna < 0,2 mm) und unabhängig von Standort oder Tiefe. Diese Organismen beeinflussen nicht nur biogeochemische Stoffumsätze, sondern auch die Struktur des Sediments durch ihre zahlreichen Aktivitäten, sodass das Sediment entweder stärker aufgelockert oder stärker verfestigt werden kann. Letzteres nennt man „Biostabilisierung“, ein zumeist in Feinsedimenten bedeutendes Phänomen. Tierische Baustrukturen können zur Strömungsberuhigung führen, sodass sich neues Sediment ablagert. Altes und neues Sediment werden allmählich verfestigt. Dies geschieht durch Gravitation und allmählichen Wasserentzug, aber vor allem durch die Aktivität der darin lebenden Organismen. Die biologische Verfestigung wird durch einen „Klebstoff“ ermöglicht, der aus langkettigen (polymeren) Substanzen wie Zuckern, Eiweißen, Fetten, Nukleinsäuren sowie Mischverbindungen besteht und in der Fachsprache EPS (Extrazellular Polymeric Substances) genannt wird. Dieser Klebstoff wird aktiv von den Organismen produziert. Die ausgeschiedene EPS-Matrix dient nicht nur der Anheftung der Organismen, sondern auch dem Schutz vor Austrocknung, giftigen Stoffen, Fraßfeinden sowie als Nährstoffspeicher für schlechte Zeiten. „Ganz nebenbei“ stabilisiert sich so der Lebensraum, in dem sich die Organismen angesiedelt haben.

Bakterien als Ökosystem-Ingenieure

Seit einiger Zeit ist bekannt, dass auch Kieselalgen nachhaltige Veränderungen des Lebensraumes initiieren, indem sie das Sediment verfestigen. Sie wurden daher in die Liste der „Ökosystem-Ingenieure“ aufgenommen [1]. Zuvor beschränkte sich dieser Begriff auf große, charismatische Tiere, deren Einfluss auf ihren Lebensraum mit bloßem Auge leicht zu erkennen und daher längstens bekannt war, wie Biber, Elefant oder Hummer. Völlig übersehen wurde, dass noch weitaus kleinere, unscheinbare Einzeller die Fähigkeit besitzen EPS auszuscheiden: Bakterien. Klassischerweise galten sie bislang als Abbauer organischer Materie wie EPS und wurden daher in der Sedimentforschung als „Destabilisierer“ betrachtet. Dabei ist aus anderen Bereichen schon lange bekannt, dass Bakterien mittels EPS sehr erfolgreich im Anheften und Verkleben sind, so in der Medizin (Besiedlung von Kathedern, Zahn-oberflächen), der Schifffahrt (Besiedlung von Schiffsrümpfen/Biofouling), im Abwasserbereich (Ausflockung durch bakterielle EPS) oder in der Biotechnologie (Bindungsmittel in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie, Kosmetikindustrie).

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