Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Brennpunkt Gletscher: Mikroben auf dem Eis heizen ein

14.06.2016

Bakterien könnten eine wichtigere Rolle beim Abschmelzen von Gletschern spielen als bisher angenommen. In einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Nature Biofilms and Microbiomes zeigen Forscher von der Montana State University und dem MPI Bremen, wie die räumliche Anordnung der Mikroben einen effizienten Nährstoffaustausch ermöglicht und ein Abschmelzen beschleunigen kann.

Gletscher bedecken etwa zehn Prozent der Landfläche der Erde. Sie sind wichtig für unser Klima, da sie große Mengen an Süßwasser speichern und Sonnenlicht, das auf die Erde trifft, reflektieren. Das zunehmende Abschmelzen von Gletschern führt zum Anstieg des Meeresspiegels und verringert die Reflektion von Sonnenlicht und trägt so zur globalen Erwärmung bei.


Blick in eine Probe von einem Kryokonit: Freilebende Bakterien (grün) und solche, die an fadenförmige Cynobakterien (violett) angeheftet sind.

Heidi Smith

Das Leben auf Gletschern ist zum größten Teil mikrobisch. Doch man weiß nur wenig über die Rolle, die Mikroorganismen für die biogeochemischen Kreisläufe in Gletschersystemen spielen. Die aktuelle Veröffentlichung beschäftigt sich damit, wie Kohlenstoff – Nahrung für Bakterien - aus dem Eis und in die Umwelt transportiert wird.

Heidi Smith von der Montana State University (MSU), USA, und ein internationales Team von Wissenschaftlern untersuchte dazu die mikrobielle Gemeinschaft und ihre Aktivität auf sogenannten Kryokoniten in der Antarktis. Kryokonite – meist Staubteilchen, die vom Wind auf Gletscher verweht werden – heizen sich in der Sonne auf und schmelzen dadurch das darunterliegende Eis. Dadurch bilden sich kreisrunde Löcher im Gletscher.

“An den Kryokonitteilchen fanden wir eine vielfältige mikrobielle Gemeinschaft”, sagt Mitautor Marcel Kuypers, Direktor am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen. Die vorliegenden Ergebnisse lassen vermuten, so Smith und ihre Kollegen, dass die Kryokonitlöcher einen Nährboden bilden für die Entstehung sogenannter Biofilme, was den Nährstoffaustausch zwischen einzelnen Zellen erleichtert und Hotspots biologischer Aktivität entstehen lässt. “Dadurch sammelt sich vermutlich organisches Material an diesen Partikeln an. Das verringert die Reflektion von Sonnenlicht, der Gletscher schmilzt schneller.”

“Es ist so ähnlich wie ein Stein auf einem Gletscher, der sich in der Sonne aufheizt und das umliegende Eis schmilzt“, erklärt Christine Foreman, Heidi Smiths Betreuerin und Außerordentliche Professorin für Chemical and Biological Engineering an der MSU. “Heidis Arbeit ist deswegen besonders interessant, weil sie als eine der Ersten direkte Messungen an Biofilmen auf einem Gletscher vorgenommen hat. Wir konnten zeigen, dass Biofilme Kohlenstoff und andere Nährstoffe in Gletschersystemen transportieren, und dass das einen ökologischen Nutzen für das Überleben von Organismen in diesem extremen Lebensraum birgt.”

Das nutzt auch der Klimaforschung. Denn ein besseres Verständnis des Kohlenstoffspeichers in Gletschern und des Transports von Kohlenstoff in andere Ökosysteme kann dazu beitragen, aktuelle Klimamodelle zu verbessern. Es ist schon lange bekannt, dass organischer Kohlenstoff, der für Jahrtausende in Gletschern gespeichert war, beim Abschmelzen freigesetzt wird und Mikroorganismen als Nahrung dient. Die nun vorliegende Studie zeigt, dass auch durch die Fixierung von anorganischem Kohlenstoff durch Mikroorganismen auf Gletschern organischer Kohlenstoff entsteht, der rasch von benachbarten Organismen verbraucht wird.

“Die Zusammenarbeit mit Rachel Foster und Prof. Kuypers am MPI in Bremen hat unsere Forschung auf eine ganz neue Ebene katapultiert. Während ihrer Doktorarbeit verbrachte Heidi Smith zwei Monate am MPI, um mit der dortigen NanoSIMS-Gruppe zu arbeiten“, so Foreman.

Das NanoSIMS (Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometer) ermöglicht es, einzelne Zellen in gemischten Gemeinschaften in Umweltproben phylogenetisch zu identifizieren und ihre Stoffwechselfunktion zu messen. “Mit Hilfe der NanoSIMS-Technologie konnten wir sehen, wie die räumliche Organisation von Mikroben in Biofilmen auf einem antarktischen Gletscher zu einem effizienten Nährstoffaustausch zwischen den einzelnen Organismen führt.”

"Ich fand die Größe der Cyanobakterienfäden und die vielen angehefteten Bakterien besonders beeindruckend – schließlich waren sie in einem Gletscher eingefroren gewesen“, schwärmt auch Mitautorin Rachel Foster, die während der Studie am MPI Bremen das NanoSIMS betreute. „Mit dem NanoSIMS konnten wir darstellen und messen, wie Kohlenstoff zwischen Bakterien und Cyanobakterien ausgetauscht wird – das war eine sehr aufschlussreiche Leistung.“

“Bakterien sind für das freie Auge unsichtbar. Das macht es manchmal schwer, ihre Bedeutung zu erkennen. Aber sie sind die häufigsten Organismen auf unserer Erde“, betont Smith. “Außerdem bilden Mikroben üblicherweise die Basis aquatischer Nahrungsnetze und werden vermutlich als Erste auf Veränderungen im Ökosystem reagieren. Zusätzlich zur Gletscherschmelze und der daraus folgenden Veränderung des Lebensraums Meer trägt auch der Anstieg an Kohlendioxid zur globalen Erwärmung bei.“

Erstellt mit Material einer Pressemeldung der Montana State University.

Originalveröffentlichung

Biofilms on glacial surfaces: hotspots for biological activity
Heidi J Smith, Amber Schmit, Rachel Foster, Sten Littman, Marcel MM Kuypers, Christine M Foreman. npj Biofilms and Microbiomes 2, 16008
DOI: doi:10.1038/npjbiofilms.2016.8

Kontakt
Heidi Smith, hjsmith12@gmail.com
Marcel Kuypers, mkuypers@mpi-bremen.de

Oder die Pressestelle
Fanni Aspetsberger
Manfred Schlösser
presse@mpi-bremen.de

Weitere Informationen:

http://www.mpi-bremen.de

Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten