In der Reihe Wissen um 11 im Haus der Wissenschaft erklärt Rudolf Amann, wie wichtig Bakterien für die Reinigung des Meeres sind

Im Frühjahr, wenn die Algen blühen

Mitte. „Ich habe Ihnen mal ein Sandkorn mitgebracht“, beginnt Rudolf Amann, Direktor und wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, seinen Vortrag. Er hat seit 2001 zusätzlich an der Universität Bremen eine Professur im Fachbereich Biologie inne und berichtet im Rahmen der Reihe „Wissen um 11“ im Haus der Wissenschaft in der Sandstraße dem großen Publikum über „Nützliche Bakterien: Wenn im Frühjahr die Algen und Bakterien blühen“.
15.05.2017, 00:00
Lesedauer: 3 Min
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Von Matthias Holthaus
Im Frühjahr, wenn die Algen blühen

Auch ein Ergebnis einer Algenblüte: Ein dicker Schaumteppich, der sich im Juni 2005 auf den Strand von Norderney geschoben hatte.

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Mitte. „Ich habe Ihnen mal ein Sandkorn mitgebracht“, beginnt Rudolf Amann, Direktor und wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, seinen Vortrag. Er hat seit 2001 zusätzlich an der Universität Bremen eine Professur im Fachbereich Biologie inne und berichtet im Rahmen der Reihe „Wissen um 11“ im Haus der Wissenschaft in der Sandstraße dem großen Publikum über „Nützliche Bakterien: Wenn im Frühjahr die Algen und Bakterien blühen“.

Das Sandkorn, das übrigens von der Insel Helgoland stammt und im Durchschnitt 0,3 Millimeter groß ist, beherbergt auf seiner Oberfläche trotz seiner geringen Größe eine große Anzahl von Mikroorganismen – 100 000 Bakterien und 8000 verschiedene Arten teilen sich den Platz auf dem kleinen Körnchen. Bakterien spielen demnach eine wichtige Rolle in der biologischen Vielfalt der Meere.

Rudolf Amann gibt dazu ein praktisches Beispiel: „Im Frühjahr sehen Sie zum Beispiel, dass der Gartenteich grün wird. Das passiert jedes Jahr, egal, wie gut der Filter ist“, sagt er. Im Winter haben sich die Nährstoffe regeneriert, dann kommt die Sonne zurück – zusammen mit dem Temperaturanstieg liefert sie die Algenblüte. „Diese Algenblüte ist kurzzeitig, und nach wenigen Wochen haben sie im Sommer die Situation, dass der Teich wieder frei ist.“ Global betrachtet und auf eine andere Größenordnung gebracht, zum Beispiel die Deutsche Bucht, lässt sich dort, wo saisonale Unterschiede herrschen, eine massive Algenblüte beobachten. Die Meeresoberfläche steht mit der Atmosphäre im Gleichgewicht mit dem Kohlendioxid. In Zeiten des globalen Wandels steigt der CO2-Gehalt in der Luft. Dieser Gehalt ist im Gleichgewicht mit dem Oberflächenwasser, und dieses CO2 ist zusammen mit Licht einer der Grundstoffe für die Photosynthese und für den Aufbau von Biomasse. Diese Biomasse besteht in erster Linie aus Zucker. Das primäre Produkt der Photosynthese ist Glukose, viele Zucker zusammen ergeben Polysaccharide.

„Diese Polysaccharide werden von den Bakterien in großen Teilen in Oberflächenozeanen mineralisiert. Daneben bilden sie eine große, natürliche Nahrungskette, die von den Algen über die Krebstiere zu den Fischen führt.“ Ebenso groß ist aber auch der mikrobielle Abbau, „und auch das, was in der normalen Nahrungskette entsteht, wird letztendlich immer von Bakterien abgebaut.“

Somit werden Kreisläufe geschlossen, das heißt, CO2 wird wieder zu CO2, mit der Ausnahme von dem, was die Bakterien nicht abbauen können. Diese Stoffe sinken ab: „Man spricht hier von der ,Biologischen Pumpe‘, welche das CO2 aus der Atmosphäre in den Untergrund, in die Sedimente des Meeres befördert. Das funktioniert besonders gut in Flachmeeren wie der Deutschen Bucht und führt über Jahrmillionen zu Öl- und Gasvorkommen“, erklärt Amann.

Was die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts besonders interessiert, ist die Frage, was Bakterien mit Algenbiomasse hauptsächlich machen. „Wir wissen nicht ganz genau, wann die Algenblüte kommt, aber sie kommt. Sie geht jedes Jahr durch die Deutsche Bucht und sie gehört dazu“, sagt Rudolf Amann. Eine einzelne Algenblüte komme auf einen beträchtlichen Biomasse-Anteil: „Stellen Sie sich einen Maiserntewagen vor, der hat irgendwas zwischen zehn und 20 Tonnen. Bei der Algenblüte bewegen wir uns in einem Bereich von 100 000 solcher Erntewagen, die nach kurzer Zeit entstehen“, so Amann, „und sechs Wochen später ist solch eine Biomasse effektiv weg.“

Die marinen Flavobakterien, die Algen abbauen, sind am nächsten verwandt mit den Bakterien, die das menschliche Darmsystem dominieren. „Das heißt, das, was Sie im Darm rumtragen, ist die Schwestergruppe zu dem, was in der Nordsee ist, der Aufbau ist exakt der gleiche“, sagt Amann. „Sie essen Pflanzen und die Bakterien in der Nordsee essen Pflanzen, in der Entwicklungsgeschichte ist also irgendwo ein Mechanismus wichtig gewesen,der sich mit Polysacchariden, Fasern oder Stärkeabbau beschäftigt.“ Die marinen Flavobakterien sind laut Amann den Darmbakterien aus der Gattung Bacteroides nicht nur verwandt, sondern haben auch ähnliche Mechanismen zur Polysaccharid-Verwertung. Dabei gibt es verschiedene Flavobakterien, jedes Bakterium hat eine Anpassung an den Zuckerabbau. Es gibt Spezialisten für jede Zuckergruppe. Der Grund liegt in der Vielfalt der Zucker. „Die ist so groß in der Umwelt, dass nicht ein einzelnes Bakterium alle Zucker abbauen kann, vielmehr müssen die Bakterien zusammenarbeiten“, so der Wissenschaftler.

Die Bakterien reinigen demnach das Meer von Zucker und Proteinen. „Die komplette Mineralisierung von Biomasse hin zu mineralischen Stoffen ist die Aufgabe von Bakterien“, fasst Rudolf Amann zusammen.

„Was in der Nahrungs­kette entsteht, wird von Bakterien abgebaut.“ Rudolf Amann
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