Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Würmer stabilisieren Atmosphäre - Verbindung zwischen Tiefseeorganismen und Sauerstoff nachgewiesen

02.09.2014

Vor rund 540 Millionen Jahren begann auf der Erde eine bis heute andauernde Phase mit relativ stabilen Sauerstoffkonzentrationen in der Atmosphäre. Wissenschaftler aus Dänemark und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel haben zusammen mit Kollegen aus Großbritannien und China jetzt eine mögliche Erklärung für diese Stabilisierung gefunden – im Sediment der Meeresböden. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen.

Das Meer gilt als Ursprung des Lebens. Und das Leben im Meer beeinflusst bis heute entscheidend die Lebensumstände auf der Erde.


Fossil eines Priapoliden-Wurms Ottoia, gefunden im Burgess Schiefer des kanadischen Yoho-Nationalparks.

Foto: Martin Brasier, University of Oxford

So produzieren Kleinstorganismen in den oberen Wasserschichten, das sogenannte Phytoplankton, einen großen Teil des Sauerstoffs, den wir zum Leben benötigen. Jetzt haben Forscher der Syddansk Universitet in Odense (DK) zusammen mit Kollegen des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel sowie weiteren Partnern aus Großbritannien, Dänemark und China eine Verbindung zwischen Organismen, die im Sediment der Meeresböden leben, und der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration nachgewiesen. „Vor 540 Millionen brachte die Evolution die ersten größeren Organismen hervor, die den Meeresboden durchwühlen, zum Beispiel Würmer. Diese Tiere griffen in die Stoffkreisläufe der Ozeane ein, was letztendlich auch die Atmosphäre beeinflusste“, sagt der Biogeochemiker Dr. Andrew Dale vom GEOMAR, Co-Autor der Studie. Sie ist jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen.

In einem biogeochemischen Modell haben die Autoren die Entwicklung der Biologie und ihre Folgen vor 540 Millionen Jahren nachgestellt. „Der Übergang vom Erdzeitalter des Präkambrium zum Kambrium ist durch eine rasante Entwicklung in der Evolution gekennzeichnet. Viele noch heute bekannte biologische Baupläne sind damals entstanden“, erklärt Dr. Dale, „deshalb ist diese Zeit so spannend.“

Genauso wie heute, betrieben Algen und andere Kleinstorganismen schon damals Photosynthese im Meerwasser. Dabei wird Kohlenstoff gebunden und Sauerstoff freigesetzt, der in die Meere und die Atmosphäre gelangt. Das Plankton benötigt zum Wachstum aber auch Phosphate als Nährstoffe. „Ohne ausreichende Phosphat-Versorgung kein Phytoplankton und damit keine Sauerstoffproduktion“, erklärt Dr. Dale.

In ihren Modellierungen fanden die Autoren für die Zeit vor 540 Millionen Jahren folgende Kette von Ereignissen: Als erstmals massenhaft das Sediment durchwühlende Tiere auf der Erde in Erscheinung traten, vergrößerte sich die Kontaktfläche zwischen Sedimenten und dem sehr sauerstoffreichen Wasser erheblich. Bakterien, die im Sediment leben, wurden dadurch angeregt, verstärkt Phosphate in ihren Zellen zu speichern.

„Diese Prozesse kennen wir aus aktuellen Versuchen mit ähnlichen Bakterien“, sagt Dr. Dale. Die Phosphate fehlten damit im Wasser der Ozeane, was wiederum das Planktonwachstum begrenzte. Damit sank auch die Sauerstoffproduktion des Phytoplanktons und damit der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre.

Gleichzeitig hatte der Prozess eine selbstregulierende Komponente. Denn auch die im Sediment lebenden Organismen benötigen Sauerststoff. Sank dessen Gehalt im Meerwasser zu stark, konnten Würmer und andere Organismen das Sediment nicht mehr so intensiv durchmischen, die Phosphatkonzentrationen im Wasser stiegen wieder, das Phytoplankton vermehrte sich und produzierte wieder mehr Sauerstoff. Ein Gleichgewicht stellte sich ein.

„Deshalb stellen wir die These auf, dass tierische Aktivitäten in den Sedimenten der Ozeane eine stabilisierenden Effekt auf die Sauerstoffkonzentrationen der Atmosphäre hatten“, erklärt der Kieler Biogeochemiker. Anhand von Laborversuchen, die die Bedingungen des Urozeans möglichst nahe kommen sollen, soll diese These in zukünftigen Untersuchungen überprüft werden

Originalarbeit:
Boyle, R. A., T. W. Dahl, A. W. Dale, G. A. Shields-Zhou, M. Zhu, M. D. Brasier, D. E. Canfield, T. M. Lenton (2014): Stabilization of the coupled oxygen and phosphorus cycles by the evolution of bioturbation, Nature Geoscience 7, 671–676, http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2213

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://sdu.dk/en/Om_SDU/Fakulteterne/Naturvidenskab/Nyheder/2014_08_06_burrowing Englische Pressemitteilung der Syddanks Universitet

Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Expedition ans Ende der Welt
29.11.2016 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lakkolithe können auch während eines Vulkanausbruchs entstehen
24.11.2016 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie