Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Suedpazifik: Der lebensfeindlichste Platz im ganzen Ozean

20.07.2009
Ein internationales Forscherteam aus den USA und Deutschland findet Sauerstoff veratmende Bakterien in kohlenstoffarmen Tiefsee-Sedimenten.

Der Südpazifik zwischen dem Australischen und dem Südamerikanischen Kontinent ist das größte zusammenhängende Meeresgebiet mit einer Fläche fast doppelt so groß wie Nordamerika. Sein Zentrum, der Südpazifische Wirbel, gleicht einer ozeanischen Wüste.

Hier findet man das klarste Meerwasser der Welt und einen Meeresboden mit dem geringsten Anteil an organischer Substanz, der bisher in der Tiefsee gefunden worden ist. In der renommierten Zeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)" berichten Forscher um Steve D'Hondt von der University of Rhode Island, USA, und um Tim Ferdelman vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (MPI) in Bremen, wie sie in acht Metern Meeresbodentiefe noch aktive, Sauerstoff veratmende Mikroorganismen in bis zu 70 Millionen Jahre alten Sedimenten entdeckten.

Ergebnisse früherer Ausfahrten (2001 und 2002) mit dem Forschungsschiff Joides Resolution wiesen Leben im 35 Millionen Jahre alten Meeresboden nach. Damals hat die Gruppe um D'Hondt zusammen mit Forschern um Bo B. Jørgensen vom Bremer MPI mittels modernster Analysetechniken gezeigt, dass Bohrkerne bis 400 Metern Tiefe unter dem Meeresboden lebende Bakterien mit bis zu einer Million Zellen pro Kubikzentimeter enthalten. Kontaminationen konnten sie ausschließen. An dem weltweiten Integrated Ocean Drilling Programm (IODP) und dem Ocean Drilling Programm (ODP) beteiligen sich hauptsächlich die USA, Japan und Deutschland. Die Forscher untersuchen die oben genannten Sedimente aller Ozeane durch Bohrungen, um das System Erde begreifen zu können.

Die Erdgeschichte und die damit einhergehenden Umweltveränderungen können so in einen wissenschaftlichen Kontext gebracht werden. Ihre Analysen der Bohrkerne zeigten, dass bis zu 50 Prozent der gesamten Biomasse unseres Planeten tief im Boden verborgen ist.

Abgeschlossen unter Sedimentablagerungen laufen in der so genannten Tiefen Biosphäre mikrobiologische Prozesse zum Abbau von organischer Substanz ab. Diese stammt von abgestorbenen Organismen, die in der Wassersäule zersetzt wurden und als Flocken zum Meeresboden sinken. Dort werden sie zum Teil abgebaut. Mikroorganismen verarbeiten die Substrate hauptsächlich anaerob, also ohne Sauerstoff als Oxidationsmittel, über Fermentation, Sulfatreduktion und Methanogenese.

Hingegen weiter draußen im Ozean, fernab von Auftriebsgebieten der Kontinentalschelfe, gibt es nur sehr geringe Mengen an Kohlenstoffverbindungen, welche als Lebensgrundlage dienen könnten. Der Umsatz dieser geringen Mengen von Kohlenstoff ist bisher unerforscht. Die von Dezember 2006 bis Januar 2007 unternommene Ausfahrt mit dem Forschungsschiff RV Roger Revelle sollte Abhilfe verschaffen: Mit dem Schwerelot entnommene Sedimentproben wurden auf mikrobielle Stoffwechsel-Aktivitäten und andere chemische Komponenten geprüft.

Hier im Südpazifischen Wirbel zwischen Australien und Südamerika vermuten die Forscher um D`Hondt und Jørgensen einen Prozess zur Energielieferung, der unabhängig von den Prozessen auf der Erdoberfläche funktioniert: die natürliche Radioaktivität. Radioaktive Strahlung entsteht beim Zerfall von natürlich vorkommenden Isotopen (z. B. Kalium-40). Dieser Prozess spaltet Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff (Radiolyse). Mikroorganismen könnten diesen Wasserstoff als potentielle Energiequelle nutzen. Sauerstoff aus der Wassersäule wird auch noch in tiefen Sedimentschichten gefunden, weil die mikrobielle Aktivität so gering ist. Die Mikroorganismen scheinen den Wasserstoff genauso schnell zu verbrauchen, wie er durch den Prozess der Radiolyse produziert wird. Einen wirklichen Nachweis der Nutzung von Wasserstoff durch Bakterien gilt es noch zu erbringen. "Je tiefer wir bohren, um so mehr wird Wasserstoff die einzige verbleibende Nahrungsquelle sein. Das gilt es in Zukunft zu überprüfen", betont D'Hondt, von der Rhode Island University, USA.

In dieser ozeanischen Wüste ist nur eine geringe Menge von mikrobieller Biomasse vorhanden - 1000 bis 10 000 mal weniger Zellen pro Kubikzentimeter als in den anderen Untersuchungsgebieten an Kontinentalhängen. Allerdings ist die einzelne Zelle 100 Mal aktiver als ihre Artgenossen aus anoxischen (sauerstofffreien) Sedimenten.

Jedoch zeigen im Endeffekt die Sedimente im Südpazifischen Wirbel um den Faktor zehn bis 1000 mal weniger Atmungs-Aktivität als andere Tiefsee-Sedimente. Der Grund liegt in der geringen Kohlenstoffverfügbarkeit.

Ungewöhnlich für dieses Stück Meeresboden ist der hohe Sauerstoffgehalt. In anderen Sedimenten dringt der Sauerstoff nur wenig in den Meeresboden ein. Nach wenigen Millimetern bis Zentimetern ist er schon verbraucht. Die Forscher waren überrascht: Im Südpazifischen Wirbel fanden sie bis zu einer Tiefe von acht Metern Sauerstoff in hohen Konzentrationen. "Das war die größte Sauerstoff-Eindringtiefe, die je gemessen worden ist", begeistert sich Jan Fischer, ein beteiligter Forscher des Max-Planck-Institutes in Bremen. Wahrscheinlich reicht der Sauerstoff bis zu den weiter unten liegenden Basaltschichten. Die Mengen reichen für die Bakterien aus, um die wenige organische Substanz sogar noch mit Sauerstoff oxidieren zu können. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Bedingungen, wie sie mitten im Südpazifik-Wirbel vorliegen, charakteristisch sind für die meisten anderen Ozeansysteme mit geringem Nährstoffgehalt. Sie erhoffen sich mit der Charakterisierung dieses Lebensraumes Einblicke in das Gesamtsystem der Meeres-Sedimente zu erlangen, da diese ozeanischen Extremstandorte einen großen Teil der Meere ausmachen.

Susanne Borgwardt

Rückfragen an:
Timothy G. Ferdelman, Ph.D., Tel: 0421 2028 - 632, E-Mail: tferdelm@mpi-bremen.de

Jan Fischer, Tel: 0421 2028 - 877, E-Mail: jfischer@mpi-bremen.de

Oder an die Pressesprecher:
Dr. Manfred Schlösser, Tel: 0421 2028 - 704, mschloes@mpi-bremen.de
Dr. Susanne Borgwardt, Tel: 0421 2028 - 704, sborgwar@mpi-bremen.de

Dr. Manfred Schloesser | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie