Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine Schlüsselrolle wird neu geschrieben

20.06.2014

Steigende Kohlendioxid-Emissionen führen nicht nur zu einer Erwärmung unseres Planeten. Das Treibhausgas löst sich auch im Meerwasser und lässt den Ozean versauern.

Zwei aktuelle Studien von Forschern der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biogeochemie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigen, wie das zusätzlich eingetragene Kohlendioxid einerseits das Wachstum mariner Bakterien und den Abbau organischen Materials in der Deckschicht fördert.


Dr. Sonja Endres und Dr. Kai Schulz nehmen Proben aus einem Mesokosmos.

Foto: Scarlett Sett, GEOMAR

Andererseits kann es aber auch den Partikeltransport in die Tiefe begünstigen. In Küstengewässern wie der Ostsee könnte die Ozeanversauerung dann, genau wie die Überdüngung, den Sauerstoffmangel während der Sommermonate noch verstärken.

Marine Bakterien spielen eine Schlüsselrolle in den globalen Stoffkreisläufen der Erde. Sie ernähren sich von organischem Material wie Gelpartikeln und abgestorbenen Algen, die langsam aus den oberen Wasserschichten in die Tiefe sinken.

Der Großteil des organischen Kohlenstoffs, der durch Photosynthese von Algen gebunden wurde, wird schnell wieder durch Bakterien im oberen Ozean abgebaut. Der verbleibende organische Kohlenstoff wird in der Tiefe abgebaut und dort in Form von Kohlendioxid (CO2) gespeichert. Dies macht den Ozean zu einer Senke für CO2 aus der Atmosphäre.

Da durch menschliche Aktivitäten weiteres Kohlendioxid freigesetzt wird, gelangen auch größere Mengen des Treibhausgases ins Meerwasser. Chemische Reaktionen sorgen dafür, dass der Ozean versauert – sein pH-Wert sinkt. Welche Auswirkungen das zusätzliche Kohlendioxid und die Versauerung für natürliche Planktongemeinschaften haben könnten, erforschen Wissenschaftler seit 2009 mit Hilfe der KOSMOS Mesokosmen (KOSMOS: Kiel Off-Shore Mesocosms for future Ocean Simulations). Diese „überdimensionalen Reagenzgläser“ isolieren einen Teil des Meerwassers und ermöglichen Experimente unter realen Bedingungen.

„Trotz ihrer großen Bedeutung war bisher relativ wenig darüber bekannt, wie marine Bakterien und der Abbau organischen Materials von Ozeanversauerung beeinflusst werden“, urteilt Dr. Sonja Endres vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Die Meeresbiologin untersuchte im Rahmen ihrer Dissertation Veränderungen in einer natürlichen Planktongemeinschaft unter erhöhten CO2-Konzentrationen im norwegischen Raunefjord. Ihre Ergebnisse veröffentlichte sie jetzt im internationalen Online-Fachmagazin PLOS ONE.

„Erhöhte Kohlendioxid-Konzentrationen führten zu einer verstärkten Anreicherung von Gelpartikeln. Außerdem steigerte sich mit sinkendem pH-Wert die Effizienz der Bakterien und ermöglichte so einen schnelleren Abbau großer organischer Verbindungen. Beides führte zum Anstieg der Bakterien-Zellzahlen“, so Dr. Endres’ Beobachtung.

Die Bakterien reagieren damit auf den zusätzlichen organischen Kohlenstoff, den Algen unter erhöhten CO2-Konzentrationen abgeben. Schnellere Zersetzungsraten und die Zunahme von Gelpartikeln könnten den Abbau organischen Materials in der Deckschicht des Ozeans beschleunigen. Dadurch würde weniger Kohlenstoff in der Tiefe gespeichert. „Die verstärkte Anreicherung von Gelpartikeln könnte andererseits aber auch das Absinken organischen Materials in tiefere Wasserschichten beschleunigen.“

„Beide Veränderungen hätten nachhaltige Folgen für die Kohlendioxid- und Sauerstoff-Konzentrationen des oberen Ozeans, der in stetigem Austausch mit der Atmosphäre steht“, betont Prof. Dr. Anja Engel. Die Leiterin der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biogeochemie beschrieb ihre Erkenntnisse über den Einfluss von Kohlendioxid auf die Umsetzung von organischem Material kürzlich im Journal of Plankton Research.

Sie geht davon aus, dass steigende Kohlendioxid-Konzentrationen die Stoffkreisläufe von Küstengewässern wie der Ostsee ähnlich beeinflussen können wie die Überdüngung. „Treten Versauerung und Überdüngung gleichzeitig auf, kann dies den Sauerstoffverbrauch von Bakterien steigern und so den Sauerstoffmangel in den tieferen Schichten der Ostsee in den Sommermonaten noch verstärken.“

„In jedem Fall bedeutet die Versauerung der Weltmeere einen weiteren Eingriff in das marine Ökosystem. Sie ist jedoch nur ein Aspekt des Ozeanwandels. In zukünftigen Studien werden wir das Zusammenspiel mit anderen Stressoren wie Temperatur und Nährstoffangebot untersuchen, um ein besseres Verständnis globaler Veränderungen auf das Gesamtsystem Ozean zu erzielen“, resümiert Prof. Engel.

Weitere Informationen:

http://sopran.pangaea.de Das Projekt SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene)
http://www.bioacid.de Das Projekt BIOACID (Biological Impacts Of Ocean Acidification)

Originalarbeiten:
Engel, A., Piontek, J., Grossart, H.-P., Riebesell, U., Schulz, K. G., Sperling, M. (2014) Impact of CO2 enrichment on organic matter dynamics during nutrient induced coastal phytoplankton blooms, Journal of Plankton Research, 36 (3): 641-657, doi: 10.1093/plankt/fbt125

Endres, S., Galgani, L., Riebesell, U., Schulz, K. G., Engel, A. (2014) Stimulated bacterial growth under elevated pCO2: results from an off-shore mesocosms study, PLOS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0099228

Bildmaterial:
Unter www.geomar.de/n1966 steht Bildmaterial zum Download bereit.

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer
20.10.2017 | Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

nachricht Forscher untersuchen Pflanzenkohle als Basis für umweltfreundlichen Langzeitdünger
20.10.2017 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise