Der Ozean spielt im CO2-Haushalt der Erde eine Schlüsselrolle. Einerseits nimmt er selbst CO2 auf und "versauert" dadurch, andererseits verstoffwechseln Algen CO2, produzieren Sauerstoff und versorgen das marine Ökosystem mit Energie.
Doch die meisten Mikrolebewesen im Meer verbrauchen, wie wir, Sauerstoff und produzieren dabei CO2. Hunderttausende Arten finden sich in jedem Liter Meerwasser. Ein besseres Verständnis dieser Mechanismen ist entscheidend, um die Folgen des Klimawandels für die Meere abschätzen zu können.
Der Treibhausgasausstoß bei den Ozeanbakterien ist dabei sehr ungleich verteilt, wie ein Team vom Department für Funktionelle und Evolutionäre Ökologie der Universität Wien nun berichtet: Ein elitärer Anteil von weniger als drei Prozent setzt ein Drittel des gesamten Sauerstoffs zur Energiegewinnung um und produziert dabei CO2. Der Großteil der Mikroben ist hingegen recht inaktiv. Bisher kannte man nur die durchschnittlichen Atmungsaktivitäten der kleinen Meeresbewohner, über die Aktivität der einzelnen Mikroben war wenig bekannt. Gerhard J. Herndl und Eva Sintes von der Universität Wien haben nun im Rahmen einer internationalen Kooperation eine Methode entwickelt, wie sich die Atmungsaktivität einzelner Bakterienarten bestimmen lässt. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift "Nature Geoscience" veröffentlicht.
Große Unterschiede
"Die Atmungsaktivität der einzelnen Bakterienarten im Meerwasser kann bis zu tausendfach variieren", erklärt Gerhard Herndl. Sie sei bei den selten vorkommenden Mikroben im Vergleich zu den häufigen Bakterien ungleich höher. "Das ist ein häufiges Missverständnis in der Ökologie und in der Betrachtung der biogeochemischen Kreisläufe", sagt Herndl. Nicht jene Organismengruppen oder jene Nährstoffe, die in der höchsten Konzentration verkommen, seien besonders wichtig, sondern sehr oft jene, die nur in geringen Konzentrationen vorkommen.
Die Forscher verpassten den einzelnen Bakterienzellen zunächst fluoreszierende Sonden, um ihre Atmungsraten zu messen: Je aktiver sie waren, umso mehr leuchteten sie. Das Fluoreszenzsignal wurde gemessen, und die Zellen wurden nach dessen Intensität sortiert. Daraufhin unterzog man die Zellen einer genetischen Analyse, um zu bestimmen, zu welcher Art sie gehören. Die untersuchten Bakterien stammten aus dem Golf von Maine an der Ostküste Nordamerikas, dem Mittelmeer und dem offenen Atlantischen und Pazifischen Ozean.
Der Grund für die geringe Konzentration der besonders aktiven Bakterien sei, dass sie stärker als andere "beweidet", also von anderen Lebewesen gefressen, würden. "Das bedeutet wiederum, dass nur wenige Bakterienarten dafür sorgen, dass wir einen hohen Kohlenstofffluss haben, während der Großteil der Bakterien eher wenig aktiv ist, langsam wächst und auch wenig beweidet wird. Diese neuen Erkenntnisse haben große Auswirkungen auf die Untersuchung von globalen Nährstoffkreisläufen wie dem Kohlenstoffkreislauf", sagt Herndl. Schließlich sei der Ozean für einen Großteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs verantwortlich. (rkl, APA, 8.12.2022)