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Tiefseeforschung Der Tiefsee auf der Spur - Neue Erkenntnisse zum Stoffwechsel ozeanischer Bakterien

Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Die Tiefsee spielt als riesiger Wärmepuffer und Kohlenstoffspeicher eine entscheidende Rolle beim Klimawandel und ist gleichzeitig der größte und am wenigsten erforschte Lebensraum der Erde. Forscher haben jetzt erstmals Bakterien entdeckt, die wie Pflanzen das Enzym Ribulose-Biphosphat-Karboxylase (RuBisCO) besitzen. Dieses Enzym spielt bei der Photosynthese der Pflanzen eine wichtige Rolle.

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Abb. 1: Wasserproben aus 3000 m Tiefe kommen an Bord des Forschungsschiffes Pelagia. (Bild: Alexander Bochdansky)
Abb. 1: Wasserproben aus 3000 m Tiefe kommen an Bord des Forschungsschiffes Pelagia. (Bild: Alexander Bochdansky)

Wien/Österreich – Gerhard J. Herndl, Professor für Meeresbiologie/aquatische Biologie an der Universität Wien ist den Rätseln des in der Tiefsee vorherrschenden Kohlenstoffkreislaufes auf der Spur. Etwa zwei Drittel aller Mikroorganismen des Meeres finden sich in der dunklen Region des Ozeans unterhalb von 200 m Tiefe, wo es kein Sonnenlicht gibt. Der überwiegende Teil dieser Mikroben der Tiefsee ernährt sich von abgestorbenen organischen Partikeln, die als pflanzliches Plankton im sonnendurchfluteten Wasser der obersten 150 m der Ozeane produziert werden und als organischer Partikel-Regen ins Tiefenwasser absinkt. "Wie alle Pflanzen wandelt auch das pflanzliche Plankton, das so genannte Phytoplankton, Kohlendioxid mithilfe von Sonnenlicht in organische Verbindungen um. Bei diesem Prozess – bekannt als Photosynthese – spielt das Enzym Ribulose-Biphosphat-Karboxylase (RuBisCO) eine wesentliche Rolle", erklärt Herndl.

Nitrifizierer: Kohlendioxid-fixierende Mikroben

So genannte heterotrophe Mikroorganismen nehmen organisches Material auf, um neue Zellen zu bilden. Der überwiegende Teil des aufgenommenen organischen Materials wird aber in anorganisches Material umgewandelt und als Nährstoffe und Kohlendioxid in das Wasser abgegeben. Nur wenige Mikroorganismen im finsteren Tiefwasser der Ozeane können so wie das Phytoplankton aus Kohlendioxid organische Kohlenstoffverbindungen herstellen. Die am besten untersuchten Kohlendioxid-fixierenden Mikroben der Tiefsee sind die sogenannten Nitrifizierer, die Ammonium in Nitrat umwandeln und durch diesen Prozess ihre Energie gewinnen.

Hohe Kohlendioxid-Fixiering im tiefen Ozean

Messungen der Kohlendioxid-Fixierung im Atlantik haben allerdings ergeben, dass die Kohlendioxid-Fixierung um ein Vielfaches höher ist, als durch die Umwandlung von Ammonium zu Nitrit und nachfolgend zu Nitrat erklärt werden kann. Herndl schlussfolgert daraus: "Es muss also weitere, bisher unbekannte Mikroorganismen im ozeanischen Tiefenwasser geben, die Kohlendioxid in organische Verbindungen umwandeln. Dazu benötigen sie eine zum Sonnenlicht alternative Energiequelle, die nur von chemischen Verbindungen stammen kann."

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