Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rasante Evolution einer Kalkalge

14.02.2018

Bei der Simulation zukünftiger Umweltbedingungen gibt es ein Problem: Laborexperimente sind leicht kontrollier– und reproduzierbar, bilden die komplexen Ökosysteme aber nur ungenügend ab. Versuche unter realen Bedingungen in der Natur sind demgegenüber deutlich aufwendiger und schwerer kontrollierbar. Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel haben in einer Studie beide Ansätze verknüpft, um die Reaktion einer wichtigen Planktonart auf die zunehmende Ozeanversauerung zu untersuchen. Die Ergebnisse haben sie jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht.

Die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre steigt unvermindert an. Dadurch löst sich auch vermehrt CO2 im Ozean, wo es zu Kohlensäure reagiert und das Meerwasser zunehmend versauert. Während die Ozeanversauerung stetig voranschreitet, versucht die Wissenschaft Antworten auf die Frage zu finden, welche Konsequenzen dies für die marinen Ökosysteme haben wird.


Emiliania-huxleyi-Zellen in einer elektronenmikroskopischen Aufnahme.

Foto: Lennart Bach, GEOMAR


Im Jahr 2013 waren die Kieler Offshore-Mesokosmen im schwedischen Gullmarsfjord im Einsatz, um die Anpassung von Ökosystemen an Ozeanversauerung unter möglichst natürlichen Bedingungen zu untersuchen. Foto: Maike Nicolai/GEOMAR (CC BY 4.0)

Ein Team von Forscherinnen und Forschern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat jetzt erstmals in einer Kombination von Labor- und Freilandexperimenten die Anpassungsfähigkeit der Kalkalge Emiliania huxleyi an die Ozeanversauerung untersucht.

„Dabei zeigten einige der Algenstämme im Experiment eine extrem schnelle Veränderung ihrer ökologischen Fitness. Damit haben wir so nicht gerechnet“, sagt Erstautor Dr. Lennart Bach vom GEOMAR. Die Studie erschien jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution.

Den aktuellen Versuchen vorangegangen waren jahrelange Laboruntersuchungen mit Emiliania huxleyi am GEOMAR in Kiel. Dr. Kai Lohbeck, Ko-Autor der aktuellen Studie, setzte die Algen in streng kontrollierten Versuchsreihen erhöhten CO2-Konzentrationen aus. Drei Jahre später zeigte sich, dass Emiliania huxleyi besser mit der Versauerung zurechtkam, als zu Beginn der Studie. „Für uns war das ein klarer Hinweis auf die Anpassungsfähigkeit der Alge. Aber der Versuch fand unter Laborbedingungen statt. Deshalb blieb die Frage offen, ob die evolutive Anpassung unter isolierten Laborbedingungen auch unter natürlichen Bedingungen einen Vorteil bringen würde“, sagt Lohbeck.

Die Gelegenheit, dieser Frage nachzugehen, ergab sich im Frühjahr 2013. Mit den Kieler Offshore-Mesokosmen führte die Arbeitsgruppe von Prof. Ulf Riebesell im Rahmen des Verbundprojekts BIOACID (Biologische Auswirkungen von Ozeanversauerung) Versuche zur Anpassung von Ökosystemen an Ozeanversauerung im schwedischen Gullmarsfjord durch. Aus dem Labor in Kiel kamen einige der bereits angepassten Algenkulturen sowie die dazu gehörigen Kontrollgruppen mit nach Schweden. Dort wurden sie den bereits an hohe CO2-Werte angepassten Lebensgemeinschaften zugesetzt.

„Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass die im Labor bereits an Ozeanversauerung angepassten Algenstämme unter den natürlicheren Bedingungen nicht besser mit niedrigen pH-Werten zurechtkamen als die Kontrollgruppen, die bisher keine Versauerung kennengelernt hatten.“

Ein ebenso überraschender Befund: Obgleich alle Algenstämme denselben Vorfahren hatten, unterschieden sie sich nach nur drei Jahren erheblich in ihrer Fähigkeit, sich in der natürlichen Planktongemeinschaft durchzusetzen. Während einige Stämme sich rasch vermehrten, wurden andere nach kurzer Zeit von anderen Planktonstämmen verdrängt, unabhängig davon, ob sie zuvor an Ozeanversauerung angepasst waren oder nicht. „Das spricht für die Fähigkeit von Emiliania huxleyi, sich innerhalb sehr kurzer Zeit weiterzuentwickeln“, fasst Dr. Bach die Ergebnisse der Studie zusammen.

Prof. Dr. Ulf Riebesell, Ko-Autor der Studie und Koordinator der Projektes BIOACID, sieht darin auch einen Hinweis darauf, wie wenig wir bislang über Langzeitwirkungen der Ozeanversauerung wissen: „Auch wenn die hohe Anpassungsfähigkeit der Organismen an neue Umweltbedingungen uns immer wieder aufs Neue überrascht, so ändert es dennoch nichts an der Tatsache, dass bei fortschreitender Ozeanversauerung viele Arten nicht imstande sein werden, ihre ökologische Nische zu behaupten. Der Verlust an Artenvielfalt ist damit vorprogrammiert.“

Originalarbeit
Bach, L. T., K. T. Lohbeck, T. B. H. Reusch, U. Riebesell (2018): Rapid evolution of highly variable competitive abilities in a key phytoplankton species. Nature Ecology and Evolution, http://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0474-x

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.ozeanversauerung.de Informationsportal zum Thema Ozeanversauerung

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

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: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

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

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

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