Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Helfer in der Not - Bakterien entgiften tödliches Meerwasser

11.12.2008
Manche Meeresbakterien produzieren Schwefelwasserstoff, der für Tiere giftig ist. Bakterien können die Meerestiere aber auch vor dem giftigen Gas schützen, haben Forscher nun festgestellt.

Vor Namibias Küste entgifteten die Mikroorganismen eine riesige Wolke schwefelwasserstoffhaltigen Wassers, ehe dieses seine ganze tödliche Wirkung entfalten konnte Schwefelwasserstoff ist berüchtigt für seinen Gestank nach faulen Eiern.

Aber Schwefelwasserstoff riecht nicht nur übel, er ist auch hoch giftig. Beim Menschen kann Schwefelwasserstoff in hohen Konzentrationen innerhalb kurzer Zeit zum Tod führen. Auch der Küstenfischerei - die etwa 90 Prozent der gesamten weltweiten Fischerträge erwirtschaftet - droht Gefahr durch das giftige Gas. Die Überdüngung der Küstengewässer führt dazu, dass sich dort regelmäßig Sulfid bildet. Dieses kann die Fischbestände drastisch reduzieren.

Bakterien spielen dabei eine unredliche Rolle - schließlich werden sie unter anderem für die Enstehung des tödlichen Sulfids verantwortlich gemacht. Bakterien können aber auch als Retter in der Not auftreten, hat nun eine internationale Gruppe von Forschern vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, dem National Marine Information & Research Centre aus Namibia, dem Institut für Ostseeforschung Warnemünde und der Abteilung für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien festgestellt. Deren überraschendes Ergebnis: Vor der Küste Namibias entgifteten die Mikroorganismen eine Fläche von etwa 7000 km2 - fast dreimal so groß wie Luxemburg.

Die Forscher untersuchten das Auftreten von Sulfidwolken vor der westafrikanischen Küste. Im Frühjahr 2004 stießen sie auf eine solche Wolke einer Größe von etwa 7000 km2, die über dem Meeresboden schwebte. An der Meeresoberfläche lagerte eine Schicht sauerstoffreichen Wassers. In Anwesenheit von Sauerstoff wird das giftige Sulfid abgebaut (oxidiert) und in ungiftigen Schwefel umgewandelt. Erstaunlicherweise fanden Lavik, Stührmann, Kuypers und ihre Kollegen zwischen dem Tiefen- und dem Oberflächenwasser eine Schicht, in der weder Sulfid noch Sauerstoff vorhanden war. Wohin verschwand das Gift?

"Ganz offensichtlich wurde es anaerob - also ohne Sauerstoff - oxidiert", erklärt Torben Stührmann. "Viele Bakterien brauchen zum 'Atmen' keinen Sauerstoff sondern nutzen stattdessen Nitrat. Und tatsächlich fanden wir überlappende Wasserschichten von Sulfid und Nitrat."

Diese Übergangsschicht ist der Lebensraum der entgiftenden Bakterien. Diese sind eng verwandt mit Bakterien von heißen und kalten Tiefseequellen. Mit Hilfe des Nitrats wandeln sie das Sulfid in fein verteilte Schwefelpartikel um, die ungiftig sind. So schaffen die Mikroorganismen eine Pufferzone zwischen dem giftigen Tiefenwasser und der sauerstoffreichen Wasseroberfläche und retten damit Fischen und anderen Meerestieren das Leben und zahlreichen Fischern ihre Fänge.

Diese Erkenntnisse, die nun im Fachjournal "Nature" veröffentlicht wurden, sind nicht nur für die Fischerei vor der Küste Westafrikas bedeutsam. Sie legen nahe, dass auch und gerade Lebensgemeinschaften am Meeresboden deutlich öfter als vermutet von den giftigen Wassermassen betroffen sind. Denn das Auftreten sulfidischer, giftiger Wassermassen wurde bisher mit Hilfe von Satelliten überwacht, die auf ihrer Umlaufbahn Bilder von der Meeresoberfläche machen. Der von Bakterien aus dem Sulfid gebildete Schwefel im Oberflächenwasser ist als weißlich-türkise Verfärbung zu erkennen. Werden die Sulfidwolken aber bereits in tieferen Wasserschichten abgebaut, sind sie für die Satelliten nicht zu erkennen. "Wir gehen daher davon aus", erklärt die namibische Meereskundlerin Anja van der Plas, "dass es deutlich mehr dieser sulfidischen Ereignisse gibt, als bisher vermutet. Sie wurden nur mit den konventionellen Methoden übersehen."

"Unsere Entdeckung einer entgiftenden Bakterienblüte hat sowohl einen positiven als auch einen beunruhigenden Aspekt", fasst Gruppenleiter Marcel Kuypers zusammen. "Schwefelwasserstoff ist giftig für höheres Leben und tötet Fische, Krabben und sogar Hummer schon in niedrigen Konzentrationen. Die gute Neuigkeit: Die nun entdeckten Bakteriengruppen verbrauchen augenscheinlich das gesamte Sulfid, ehe es das von Fischen bevölkerte Oberflächenwasser erreicht. Besorgniserregend ist aber, das ein Gebiet so groß wie das Wattenmeer von sulfidischem Bodenwasser betroffen sein kann, ohne dass wir es mit Satellitenmessungen oder Überwachungsstationen an der Küste bemerken."

Massensterben von Meereslebewesen durch Erstickung gibt es übrigens nicht nur vor Namibia, wo diese sulfidischen Ereignisse natürlich auftreten. Ähnliche Berichte liegen beispielsweise aus Kalifornien, Indien und dem Golf von Mexiko, aber auch aus europäischen Küstengewässern vor. "Es gibt zahlreiche Hinweise, dass die Überdüngung durch den Menschen und die globale Erwärmung in Zukunft noch deutlich öfter zum Auftreten von Sauerstoffarmut in Küstengewässern führen werden. Damit steigt auch die Gefahr sulfidischer Wassermassen", erklärt Gaute Lavik. "Doch wir können das Auftreten der Sulfidwolken nun zu bestimmten Umweltbedingungen in Beziehung setzen. Das eröffnet die Möglichkeit, zukünftig solche Ereignisse vorherzusagen."

Hintergrund: Todbringender Schwefelwasserstoff

Schwefelwasserstoff entsteht überall dort, wo menschliche, tierische oder pflanzliche Materie verfault und abgebaut wird. Der auffällige Geruch stellt eine eindringliche Warnung vor dem giftigen Gas dar. Zunächst reizt das Gas Augen und Atemwege. Bei Einwirkung sehr hoher Konzentration kann es innerhalb weniger Sekunden zum Atemstillstand führen.

Einige Forscher machen Schwefelwasserstoff sogar für das massenhafte Aussterben zahlreicher Tier- und Pflanzenarten in der früheren Erdgeschichte verantwortlich. Eine sinkende Sauerstoffkonzentration in den Ozeanen können demnach dazu führen, dass der Schwefelwasserstoff aus den tieferen Wasserschichten an die Oberfläche steigt und dort in die Atmosphäre blubbert - wo er dann seine giftige Wirkung auf die Landlebewesen entfaltet.

Fanni Aspetsberger

Rückfragen an:

Dr. Marcel Kuypers 0421 2028 647
Dr. Gaute Lavik 0421 2028 651
Torben Stührmann 0421 2208 322
oder an die Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser 0421 2028 704
Dr. Fanni Aspetsberger 0421 2028 704
Originalartikel:
Detoxification of sulphidic African shelf waters by blooming chemolithotrophs. Gaute Lavik*, Torben Stührmann*, Volker Brüchert, Anja Van der Plas, Volker Mohrholz, Phyllis Lam, Marc Mußmann, Bernhard M. Fuchs, Rudolf Amann, Ulrich Lass & Marcel M. M. Kuypers.
DOI 10.1038/nature07588
* Diese Autoren haben zu gleichen Teilen zur Arbeit beigetragen.
Beteiligte Institute:
Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, 28359 Bremen, Germany
National Marine Information & Research Centre Ministry of Fisheries & Marine Resources, PO Box 912, Swakopmund, Namibia.
Baltic Sea Research Institute Warnemünde, Seestrasse 15, D-18119 Rostock, Germany.

Department of Microbial Ecology, Vienna Ecology Centre, University of Vienna, Althanstraße 14, A-1090 Vienna, Austria

Dr. Manfred Schloesser | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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