Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eisenmangel hemmt marine Mikroorganismen

19.05.2017

Bisher wurde Eisen als wichtiger Nährstoff für Algen und den Stickstoffkreislauf in den Ozeanen beschrieben. Nun wurde herausgefunden, dass marine Mikroorganismen, wie Bakterien, für die Verarbeitung von Phosphor ebenfalls Eisen benötigen. Die Ergebnisse der Studie von Forschenden des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und der britischen Universität Southampton, die heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erscheint, erweitern das Verständnis um die Nährstoffkreisläufe der Meere.

Die Wissenschaft beschreibt den tropischen Ozean gerne als „blaue Wüste“. Der Grund dafür ist das geringere Wachstum von Algen im Vergleich zu anderen ozeanischen Regionen. Um zu wachsen, sind Algen auf lebensnotwendige Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor angewiesen.


Zwei Crewmitglieder der Ausfahrt M116 nehmen Wasserproben mit einem ozeanographischen Meßgerät, einer sogenannten CTD-Rosette. Foto: M. Visbeck, GEOMAR


Die tiefblaue Farbe des tropischen Atlantiks von der METEOR aus gesehen. Sie zeigt, dass hier besonders wenig Nährstoffe im Wasser vorhanden sind. Foto: M. Visbeck, GEOMAR

Doch die sind in den tropischen Meeren in geringeren Mengen vorhanden oder schwer zugänglich. Das hat Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem, denn diese „Ozeanpflanzen“ stellen die Nahrungsgrundlage für viele andere Meeresbewohner dar.

Grundsätzlich gibt es auch im tropischen Ozean Stickstoff und Phosphor. Beide Nährstoffe sind aber häufig in tote Pflanzen- und Tierteile eingebaut, die zum Meeresboden sinken.

„Mikroorganismen sind in der Lage, an diese versteckten Nährstoffe heranzukommen und totes Material zu zersetzen. Mittels ihrer Enzyme wird zum Beispiel Phosphor aus toten Lebewesen herausgelöst und wieder für Algen verfügbar gemacht. Ein entscheidendes Schlüsselelement für diesen Prozess stellt Eisen dar. Enzyme benötigen dieses Spurenmetall, um richtig arbeiten zu können“, erklärt der Biologe Dr. Thomas Browning vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Dies haben der Erstautor Browning und mehrere Kolleginnen und Kollegen vom GEOMAR und von der Universität Southampton jetzt in einer entsprechenden Studie in der internationale Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

„Wenn man sich die Verteilung dieser Nährstoffe in den Ozeanen auf einer Weltkarte ansieht, erkennt man eindeutige Unterschiede zwischen einzelnen Regionen“, sagt Dr. Browning. „Interessanterweise haben wir schon früher beobachtet, dass ausgerechnet dort, wo das Wachstum von Algen durch weniger Nährstoffe gehemmt wird, nicht alle Nährstoffe verwertet werden. Wir wollten herausfinden, warum das so ist?“, so Browning weiter.

Während einer Ausfahrt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 754 „Klima-Biogeochemische Wechselwirklungen im Tropischen Ozean“, ging das Forscherteam um Dr. Browning dieser Frage nach. In Feldexperimenten wurde Meerwasserproben Eisen zugegeben und die Enzymaktivität von Mikroorganismen untersucht. „Wir haben festgestellt, dass die Aktivität einer weitverbreiteten Enzymgruppe von Mikroben vom Eisengehalt im Meerwasser abhängig war“, erklärt Dr. Browning.

Mit diesen Ergebnissen konnte das wissenschaftliche Team eine frühere Studie von Kolleginnen und Kollegen der Universität Oxford untermauern. „In Laborexperimenten konnten diese zeigen, dass Enzyme von Mikroben Eisen benötigen, um Phosphor verarbeiten zu können. Wir konnten nun zeigen, dass das auch für die Umsetzung von Phosphor im Ozean zutrifft“, erläutert Dr. Browning.

Innerhalb der Schlüsselnährstoffe Stickstoff und Phosphor ist man bislang davon ausgegangen, dass hauptsächlich der Mangel an Stickstoff zu einem eingeschränkten Wachstum der Algen führt. Indem wir Menschen immer mehr Stickstoff in die Ozeane eintragen, könnte sich dies Verhältnis in Zukunft aber ändern. Die Bedeutung von Phosphor als begrenzender Faktor des Algenwachstums könnte wichtiger werden und das Vorkommen von Eisen würde dabei eine entscheidende Rolle spielen.
Diese Veränderungen für die Algen könnten auch Auswirkungen auf deren Sauerstoffproduktion und Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre haben.

Originalveröffentlichung:
Browning, T. J., Achterberg, E. A., Yong, J. C., Rapp, I., Engel, A., Moore, C. M. 2017: Iron limitation of microbial phosphorus acquisition in the tropical North Atlantic. Nature Communications, 8, 15465 http://dx.doi.org/10.1038/ncomms15465

Hinweis:
Diese Studie wurde durch ein Marie Skłodowska-Curie Einzelstipendium und Zuwendungen des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ (an Dr. Thomas Browning) gefördert.

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.sfb754.de Sonderforschungsbereich 754
http://www.futureocean.org/de/cluster/ Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ – The Future Ocean

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Wie gefährlich ist Reifenabrieb?
19.02.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Verbreitung von Fischeiern durch Wasservögel – nur ein Mythos?
19.02.2018 | Universität Basel

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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