Partikel: Hot Spots mikrobieller Aktivitäten in der Tiefsee

Die Tiefenwasser der Ozeane sind uns als Lebensraum von spektakulär geformten, seltsam anmutenden Tieren bekannt. Neben diesen bizarren, vielfach noch unbekannten Lebewesen, gibt es zahllose Mikroorganismen, die mengenmäßig ein Vielfaches an Biomasse der Tiere ausmachen.

Gerhard Herndl, Leiter des Departments für Meeresbiologie der Universität Wien, erforscht die Nahrungsquellen dieser Tiefsee-Mikroorganismen und publiziert dazu zusammen mit Wissenschaftern aus den USA und Holland in der renommierten Fachzeitschrift PNAS.

Die Lebewesen im kalten Tiefenwasser sind nahrungstechnisch von organischem Material, das in den sonnendurchfluteten obersten 150 m des Meerwassers produziert wird und als eine Art Regen nach unten sinkt, abhängig. Jedoch gelangt nur 30 Prozent des in den Oberflächenschichten der Ozeane durch die Photosynthese gebildeten organischen Materials in Wassertiefen unterhalb von 150 m Tiefe. Die Mikroorganismen besiedeln diese in die Tiefe sinkenden Partikel und lösen sie teilweise auf, um die gelösten Substanzen aufzunehmen und daraus neue Mikroorganismen zu bilden. Die Aktivität dieser Tiefsee-Mikroorganismen bewirkt, dass aus organischem Material anorganische Nährstoffe gebildet werden, die dann wieder vom pflanzlichen Plankton verwendet werden, sobald das Tiefenwasser wieder an die Oberfläche gelangt – wie an den Westseiten der Kontinente.

Im Tiefenwasser herrscht unvorstellbar hoher Bedarf an organischem Material

Der Bedarf an organischem Material, das die heterotrophen Organismen des Tiefwassers benötigen, ist um ein Vielfaches höher, als die Menge von Partikeln, die es von der sonnendurchfluteten oberen Wasserschicht in die Tiefsee regnet und mit Sedimentfallen aufgefangen und quantifiziert werden kann. In der Tiefsee gibt es offenbar Schichten mit fragilen Partikeln, die von den herkömmlich verwendeten Sedimentfallen nicht erfasst werden, da diese nicht oder nur kaum sinken. Sie schweben in der jeweiligen Schicht und interessant ist, dass dort die Sauerstoffkonzentration geringer ist als im Wasser darüber und darunter. Gerhard Herndl erklärt dies so: „Dies bedeutet, dass die mikrobielle Aktivität an diesen Partikeln für die geringere Sauerstoffkonzentration im Umgebungswasser verantwortlich ist. Somit muss unsere generelle Sichtweise des Tiefenwassers, als Wasserkörper wo Mikroorganismen gleichmäßig und zufällig verteilt sind und in einem nährstoffarmen Milieu leben, revidiert werden. An diesen Partikeln ist die Konzentration an organischen Verbindungen um ein Vielfaches höher als im Umgebungswasser, d.h. es handelt sich dabei um potentielle Nahrungsquellen für heterotrophe Organismen. Diese schwebenden Partikel sind Hot Spots mikrobieller Aktivitäten in der Tiefsee.“

Die zu lösende Frage, basierend auf den vorliegenden Ergebnissen, ist, wer diese in der Tiefsee schwebenden Partikel produziert. Werden sie vom pflanzlichen Plankton des Oberflächenwassers gebildet oder im Tiefwasser selbst produziert? Daran forscht Gerhard Herndl nun weiter und setzt für spezielle Analysen, u.a. den im Februar 2010 an der Universität Wien in Betrieb genommenen Nano-Sekundärionen-Massenspektrometer (NanoSIMS) ein.

Expedition im Atlantik, um Herkunft des organischen Materials zu klären

Die mikrobielle Aktivität im Tiefenwasser ist also viel höher als bisher angenommen. Gerhard Herndl leitet zur Erforschung der Lebensformen von Tiefwasser-Mikroorganismen auch ein ESF-Projekt (European Science Foundation), an dem sich auch die Gruppe um Christa Schleper, Leiterin des Departments für Ökogenetik der Universität Wien, sowie Forschungsteams aus Schweden, Deutschland und Spanien beteiligen. Bei der für Oktober 2010 geplanten Forschungsfahrt im Atlantik werden spezielle Probennahme-Systeme zum Einsatz kommen. Damit werden jene Partikel, die bisher nicht gesammelt werden konnten, selektiv aus dem Meerwasser entnommen und analysiert. Der Meeresbiologe hofft, das Rätsel über die Lücke zwischen dem Angebot und dem Bedarf an organischem Material der Tiefseeorganismen zu lösen und meint abschließend: „Diese Diskrepanz im Kohlenstoffbudget der Ozeane deutet darauf hin, dass wichtige Prozesse noch nicht erfasst sind.“

Publikation
Role of macroscopic particles in deep-sea oxygen consumption: Alexander B. Bochdansky (Old Dominion University), Hendrik M. van Aken, Gerhard J. Herndl (Royal Netherlands Institute for Sea Research), Gerhard J. Herndl (University of Vienna).

Erscheint in der Woche vom 19. bis 23. April 2010: www.pnas.org

Kontakt
Univ.-Prof. Dr. Gerhard Herndl
Department für Meeresbiologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
T +43-1-4277-571 00
M +43-699-190 811 66
gerhard.herndl@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
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