Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017

Kieler Meeresforscher weisen Einfluss in Muschellarven nach

Muscheln schützen sich gegen Umwelteinflüsse und Feinde durch eine harte Kalkschale. Die zunehmende Versauerung macht es den Organismen immer schwerer, ihre Schalen zu bilden. Eine Gruppe von Forschenden der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel zeigt in einer Studie, die heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wird, dass Miesmuschellarven sensibel auf Ozeanversauerung reagieren, was reduzierte Kalzifizierungsraten und Schalenauflösung zur Folge hat.


Zwei Tage alte Miesmuschellarven unter dem Polarisationsmikroskop.

Foto: F. Melzner, GEOMAR


Zwei Tage alte Miesmuschellarven, die zwischen 24 und 26 Stunden nach Befruchtung in Meerwasser mit dem Fluoreszenzfarbstoff Calcein (grün) exponiert worden sind.

Foto: F. Melzner, GEOMAR

Miesmuscheln sind in Norddeutschland beliebte Meeresfrüchte. Die braun-schwarzen Muscheln kommen in Gezeitenbereichen der Meere vor. Doch wie viele Lebewesen in den Ozeanen, die sich mit einer Kalkschale vor Feinden schützen, sind die Muscheln unter anderem durch die zunehmende Versauerung des Meerwassers gefährdet.

Ursache hierfür ist die Aufnahme von zusätzlichem Kohlendioxid aus der Atmosphäre, das im Meerwasser gelöst wird. Die Miesmuschel zeigt sich bereits in frühen Lebensstadien als sehr empfindlich gegenüber einem Rückgang des pH-Wertes. Ein wichtiger Grund hierfür sind die enormen Kalzifizierungsraten im Larvenstadium: zwischen dem ersten und zweiten Lebenstag bilden sie Kalkschalen, die dem Gewicht des restlichen Körpers entsprechen. Dies zeigt eine Studie von Forschenden aus Kiel, die in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

„Für unsere Untersuchungen haben wir erstmalig zwei Methoden benutzt, um die Kalzifizierung von ein bis zwei Tage alten Muschellarven zu verstehen und deren Sensitivität gegenüber dem Klimawandel abzuschätzen“, erläutert Kirti Ramesh, Erstautorin der Studie und Doktorandin in der Arbeitsgruppe Ökophysiologie am GEOMAR und der Integrated School of Ocean Sciences (ISOS) des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“.

„Mit Hilfe von Fluoreszenzfarbstoffen und einer speziellen Mikroskopiermethode konnten wir die Ablagerung von Kalziumkarbonat an lebenden Larven nachvollziehen und zeigen, dass Kalziumkarbonat nicht, wie bisher vermutet, intrazellulär gebildet wird. Wahrscheinlicher ist, dass Kalzium direkt aus dem Meerwasser aufgenommen und über spezielle Proteine zur Schale transportiert wird. In direkter Umgebung zur Schale findet dann die Bildung von Karbonat statt“, erläutert die Wissenschaftlerin.

Im zweiten Schritt studierte das Team die abiotischen Bedingungen direkt unter der Muschelschale. Dabei wurde mit winzigen, selbst aus Glas hergestellten Mikroelektroden Kalzium, pH und Karbonat in den nur zehntel - Millimeter kleinen Larven gemessen. „Wir konnten zum ersten Mal zeigen, dass die Muschellarven in der Lage sind, den pH-Wert und die Karbonatkonzentration unter der Schale zu erhöhen, was dann zu höheren Kalzifizierungsraten führt“, erläutert Dr. Frank Melzner, Leiter der Arbeitsgruppe Ökophysiologie am GEOMAR.

„Bei zunehmender Versauerung sinken aber auch die pH-Werte unter der Schale ab, was zu reduzierten Kalzifizierungsraten und, bei sehr hohen CO2 Konzentrationen, zu Schalenanlösung und erhöhter Mortalität führt“, so Melzner weiter. Interessant ist jedoch, dass sich die Schalen erst bei sehr niedrigen pH-Werten auflösen. Dies deutet darauf hin, dass organische Bestandteile der Muschelschale zur Säureresistenz beitragen.

„Mit diesen Ergebnissen können wir eine direkte Beziehung zwischen Kalzifizierungsrate der Muscheln und der Karbonatchemie des Meerwassers herstellen“, erläutert Prof. Dr. Markus Bleich, Leiter des Physiologischen Institutes an der Universität Kiel. Grund für die hohe Sensitivität von Muschellarven gegenüber der Versauerung seien die limitierten Ionenregulationssysteme der Muschellarven, so Bleich weiter.

Wie geht es weiter? „Wir schauen uns mit genetischen und proteomischen Methoden an, welche Proteine beim Transport von Kalzium und Karbonat eine Rolle spielen und welche organischen Bestandteile der Schale die Säureresistenz erhöhen. Befunde aus unserem Labor zeigen, dass manche Miesmuschelpopulationen, insbesondere aus der Ostsee, toleranter gegenüber Ozeanversauerung sind. „Wir vermuten, dass der Schlüssel zu erhöhter Säurebeständigkeit von Muschelschalen in der Variation der organischen Schalenbestandteile liegt“, so Melzner. Solche toleranten Populationen könnten dann die Gewinner des Klimawandels sein.

Originalarbeit:
Ramesh, K., M. Y. Hu, J. Thomsen, M. Bleich and F. Melzner, 2017: Mussel larvae modify calcifying fluid carbonate chemistry to promote calcification. Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-017-01806-8

Hinweis:
Die Studie ist Teil des EU FP7 Marie Curie ITN Projektes CACHE (cache-itn.eu) und wurde durch den Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ und das GEOMAR seed-funding Programm unterstützt. Das Physiologische Institut der CAU ist Teil von Kiel Marine Science (KMS; kms.uni-kiel.de). Die Autoren danken ferner dem Kiel Marine Organism Culture Centre (KIMOCC) für Unterstützung.

Weitere Informationen:

http://www.cache-itn.eu EU FP7 Marie Curie ITN Projekt CACHE
http://www.futureocean.org/de/kimocc/ Kiel Marine Organism Culture Centre (KIMOCC)

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

nachricht Der lange Irrweg der ADP Ribosylierung
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

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: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics