Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Riff-Paradoxon auf der Spur

30.10.2015

Bremer Meeresbiologen erklären, weshalb tropische Korallenriffe trotz nährstoffarmer Umgebung so produktiv sind. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society“ veröffentlicht worden.

Tropische Korallenriffe sind die artenreichsten Lebensräume auf unserem Planeten. Gleichzeitig sind sie auch sehr produktiv, obwohl sie in extrem nährstoffarmen Meeresgebieten beheimatet sind.


Hälterung von Steinkorallen-Fragmenten für nachfolgende Inkubationsexperimente

Foto: Dr. Malik Naumann


Eine der untersuchten Korallenarten (die Griffelkoralle Stylophora) mit geöffneten Polypententakeln bei Nacht

Foto: Dr. Ulisse Cardini

Dieses sogenannte Riff-Paradoxon, das schon 1842 von Charles Darwin formuliert wurde, beschäftigt bis heute die Wissenschaft. Besonders Stickstoff ist ein absolutes Mangelelement in Korallenriffen, wenngleich dieses Element sehr wichtig ist für Wachstumsprozesse, da es in den Proteinen und der DNA aller Organismen zu finden ist.

Nun ist es einer Gruppe von Meeresbiologen unter Leitung eines Wissenschaftlers der Universität Bremen gelungen, eine plausible Erklärung für das Riff-Paradoxon zu liefern: Die Umwandlung von Stickstoff – die Stickstofffixierung – durch Mikroorganismen, die mit Korallen assoziiert sind, unterstützt offensichtlich die Umwandlung von Kohlenstoff – die Kohlenstofffixierung – durch Mikroalgen im Korallengewebe.

Dies ist die Haupterkenntnis einer Bremer Studie, die am 28. Oktober 2015 in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society“ veröffentlicht wurde.

Korallen-Holobionten

Korallen sind zwar Tiere, sogenannte Nesseltiere, aber in ihrem Gewebe leben so viele Mikroalgen und andere Mikroorganismen wie Bakterien, dass sie eigene Mikro-Ökosysteme, sogenannte Holobionten, darstellen. Mit Hilfe ihrer kleinen Mitbewohner sind Korallen-Holobionten in der Lage, einige Prozesse durchzuführen, die für Tiere völlig untypisch sind.

Besonders wichtig für die Produktivität von Korallen ist die Kohlenstofffixierung über die Photosynthese der Mikroalgen: Hier wird Kohlendioxid mit Hilfe von Lichtenergie umgewandelt in organisches Material. Durch diesen Prozess sind Korallen in der Lage, extrem hohe Wachstumsraten zu erreichen und nicht nur Lebensräume sondern auch Nahrung für andere Organismen zu schaffen. Korallen-Holobionten führen die Kohlenstofffixierung in einer außergewöhnlichen Intensität durch, und das, obwohl sie fast keinen Stickstoff zur Verfügung haben, um daraus Biomasse zu bilden.

Wie kommt das Paradoxon zustande?

Können gleichzeitig stattfindende Prozesse, vor allem Stickstofffixierung durch Bakterien und Kohlenstofffixierung durch Mikroalgen, eine Rolle gespielt haben? Genau diese unorthodoxe Fragestellung beschäftigt den Bremer Meeresökologen Professor Christian Wild seit langer Zeit.

Mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erforschte er gemeinsam mit mehreren Doktoranden – v.a. dem italienischen Nachwuchswissenschaftler Ulisse Cardini als Erstautor der Studie – und Kollegen den Zusammenhang zwischen Kohlenstoff- und Stickstofffixierung durch Korallen.

Das Team untersuchte diese Prozesse an allen dominanten Steinkorallen aus einem Korallenriff des nördlichen Roten Meers in Jordanien während mehrerer langer Expeditionen in allen Jahreszeiten des Jahres 2013. Das Besondere am Untersuchungsstandort war die hohe Saisonalität, das heißt eine starke natürliche Schwankung der Nährstoffkonzentrationen im Wasser zwischen den Jahreszeiten.

Überraschenderweise war aber die Kohlenstofffixierung aller Korallen über das gesamte Jahr sehr konstant. Das galt sogar für den Sommer, wenn die Nährstoffkonzentrationen besonders niedrig waren. Der Schlüssel für diesen Befund lag offensichtlich in der Stickstofffixierung der Mikroorganismen. Diese war, das ergab eine Vielzahl von Messungen, im Sommer ungefähr um das Zehnfache erhöht im Vergleich zu den anderen Jahreszeiten.

Die Befunde der Studie in ihrer Gesamtheit deuten darauf hin, dass durch die Stickstofffixierung der Mikroorganismen die im Sommer vorherrschende extreme Stickstoff-Limitierung überwunden wurde. Prozesse durch Bakterien unterstützen also Prozesse durch Mikroalgen im Korallengewebe, so dass letztendlich nicht nur das Tier, sondern auch das ganze Riff, davon profitiert.

Insofern betritt die Publikation von Cardini et al. in mehrfacher Hinsicht wissenschaftliches Neuland. Es wird klar, wie die einzelnen Prozesse der unterschiedlichen Korallenbewohner miteinander verzahnt sind. Und es deutet sich weiterhin an, dass die wichtige Rolle von Mikroorganismen in diesem Zusammenhang bisher unterschätzt wurde. Die Erkenntnisse des internationalen Forscherteams um den Bremer Professor Christian Wild und seinem Mitarbeiter Dr. Ulisse Cardini liefern eine neue wichtige Erklärung für das Darwinsche Riffparadoxon.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Biologie / Chemie
Marine Ökologie
Prof. Dr. Christian Wild
Tel. 0421 218 63387
E-Mail: christian.wild@uni-bremen.de

Eberhard Scholz | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik