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Forschungsschiff Pelagia: Am Deck die CTD-Rosette (Conductivity, temperature and density) zur Probennahme aus den Tiefen des Ozeans. Bild: Gerhard J. Herndl

Harmonie in der Tiefsee

Ein internationales Team unter der Leitung von Gerhard J. Herndl von der Universität Wien hat neue Erkenntnisse zum Stoffwechsel in den tiefen Schichten der Ozeane gewonnen. Es zeigte durch eine Kombination von verschiedenen Messtechniken, dass Ammonium-oxidierende Crenarchaea und Nitrit-oxidierende Bakterien nicht nur eine wichtige Rolle im Stickstoff-, sondern auch im Kohlenstoffkreislauf des Ozeans spielen. Die häufiger vorkommenden Crenarchaea können zwar weniger Ammonium in Nitrit umwandeln als Bakterien, nehmen dafür aber drei- bis viermal mehr Kohlendioxid auf. So herrscht trotzdem ein perfektes Gleichgewicht in den Ammonium- und Nitrit-Umsatzraten.

Kohlendioxid ist das häufigste Gas in den Ozeanen. Es tritt dort in höherer Konzentration auf als in der Atmosphäre. Kohlendioxid wird von Mikroorganismen wie den Ammonium-oxidierenden Archaea und von den Nitrit-oxidierenden Bakterien verwendet, um Biomasse aufzubauen. In dieser Biomasse wird das Kohlendioxid gebunden und kann von Organismen beweidet werden. Aus dem sonnendurchfluteten Oberflächenwasser rieseln abgestorbene Organismen in die Tiefsee, die dort den Tiefseelebensgemeinschaften als Nahrung dienen. Die Ausscheidungsprodukte – wie etwa Ammonium – werden ins Wasser abgegeben und dann zunächst zu Nitrit und in weiterer Folge zu Nitrat abgebaut.

Dieser zweistufige Prozess wird von diesen zwei Mikroorganismengruppen zur Energiegewinnung durchgeführt. Dies sind die Ammonium-oxidierenden Crenarchaea und die Nitrit-oxidierenden Bakterien (vorwiegend Nitrospina). Durch den jeweiligen "Verdauungsprozess" wird jene Energie gewonnen, die für die Umwandlung von Kohlendioxid in organische Kohlenstoffverbindungen notwendig ist. Dieser Vorgang ähnelt der Photosynthese von Pflanzen, wobei nicht Sonnenlicht als Energiequelle dient, sondern eben Ammonium bzw. Nitrit. Ammonium-oxidierende Crenarchaea kommen in der Tiefsee wesentlich häufiger vor als die Nitrit-oxidierenden Bakterien. Das würde deutlich höhere Nitritkonzentrationen erwarten lassen als tatsächlich gemessen werden. Mehr erfahren...

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