Astrid Gärdes vom Zentrum für Marine Tropenökologie erforscht das Leben von Bakterien und deren Wirkungsweise

Unterschätzte kleine Helfer im Korallenriff

Altstadt. Krill, Plankton und andere kleine Meerestiere haben im Lebenskreislauf der Ozeane eine wichtige Aufgabe. Dass aber auch Bakterien einen bedeutenden Beitrag zum ökologischen Gleichgewicht beisteuern, gerät dabei häufig in Vergessenheit oder ist der Öffentlichkeit gar nicht bewusst.
19.01.2017, 00:00
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Von Matthias Holthaus
Unterschätzte kleine Helfer im Korallenriff

„Klein aber oho: Welche Funktion haben Bakterien im Korallenriff?“ hat Astrid Gärdes vom Leibniz Zentrum für marine Tropenökologie (ZMT) ihren Vortrag betitelt, den sie bei „Wissen um 11“ gehalten hat.

Matthias Holthaus

Altstadt. Krill, Plankton und andere kleine Meerestiere haben im Lebenskreislauf der Ozeane eine wichtige Aufgabe. Dass aber auch Bakterien einen bedeutenden Beitrag zum ökologischen Gleichgewicht beisteuern, gerät dabei häufig in Vergessenheit oder ist der Öffentlichkeit gar nicht bewusst. Unter dem Titel „Klein aber oho: Welche Funktion haben Bakterien im Korallenriff?“ erläuterte Astrid Gärdes vom Leibniz-Zentrum für marine Tropenökologie (ZMT) in der Reihe „Wissen um 11“ im Haus der Wissenschaft an der Sandstraße die Rolle der unterschätzten Kleinstlebewesen.

„Marine Bakterien spielen eine Schlüsselrolle in den globalen Stoffkreisläufen“, erklärt Astrid Gärdes zu Beginn ihres Vortrages. Die Bakterien ernähren sich in den oberen Gewässerschichten von organischem Material, wie beispielsweise abgestorbene Algen, und dadurch wird das von den Algen durch Fotosynthese fixierte Kohlendioxid in Biomasse umgewandelt. Diese Umsetzung ist wichtig für den Kohlenstoffkreislauf. Außerdem werden wieder Stickstoff und Phosphatquellen freigesetzt, was für andere Meeresbewohner von großer Bedeutung ist, da diese anorganischen Nährstoffe für sie verfügbar werden. Spezifische Bakterien haben spezifische Aufgaben: Es gibt Bakteriengruppen, die äußerst effizient organisches Material abbauen, und solche, die sich auf Sulfid spezialisiert haben, aber auch Bakterien, die atmosphärischen Stickstoff fixieren oder von Methan leben. Bestimmte Bakterien sind auch für die Ansiedlung von Korallenlarven von großer Bedeutung.

Zur Untersuchung der Rolle der Bakterien in marinen Ökosystemen bedient sich das Forscherteam um Astrid Gärdes zweier Möglichkeiten: „Einmal gehen wir raus ins Feld, in die Korallenriffe, nehmen dort Proben und analysieren sie, und dann können wir auch große Experimente im Leibniz-Zentrum aufbauen, wo wir ein Korallenriff simulieren.“ Nach detaillierten und festgelegten Parametern werden bestimmte Stressoren nachgeahmt und verändert, um die Fragen beantworten zu können. „Dazu bestücken wir Tanks mit Korallenfragmenten oder mit Algen und können so die Interaktion zwischen den am Boden lebenden Organismen simulieren“, erklärt sie die Vorgehensweise.

Anschließend wird über einem Zeitraum von drei bis vier Monaten untersucht, wie sich die Bakteriengemeinschaft im Sediment und in der Wassersäule bei großen globalen Stressoren ändert. Etwa bei der von Menschen verursachten Übersäuerung der Meere: Wenn der Kohlenstoffdioxidanteil in der Atmosphäre ansteigt, dann auch im Wasser. Das führt dazu, dass der pH-Wert sinkt, das Wasser wird also etwas saurer. „Und das ist nicht nur für die kalzifizierenden Korallen fatal, sondern auch für die Stoffkreisläufe, wo die Bakterien sehr essenziell sind.“

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die alleinige Erhöhung des Kohlendioxids, also die Übersäuerung des Wassers, keinen wesentlichen Einfluss auf die aktuelle Bakteriengemeinschaft hat. „Wenn wir aber zusätzlich einen erhöhten Nährstoffeintrag simulieren, dann haben wir jedoch eine große Veränderung der Bakteriengemeinschaft“, erklärt Astrid Gärdes, „wir haben dann sehr viele Bakterien, die sehr aktiv sind und sehr viel Sauerstoff verbrauchen.“ Dieser Umstand kann für am Boden lebende Lebewesen, in diesem Fall Korallen und Makroalgen, fatal sein: „Das ist das, was wir leider in Küstengebieten häufiger sehen, wenn diese Stressoren gemeinsam auftreten“, berichtet Gärdes.

Feldstudien sowohl in dicht besiedelten Gebieten in Indonesien als auch in Gegenden in West-Papua, die kaum menschlichen Einflüssen ausgesetzt sind, untermauern die Versuche im Labor. Über drei Jahre haben die Wissenschaftlerteams Proben genommen, um sie hinsichtlich der Bakterien, Wasserqualität und den am Boden lebenden Organismen untersuchen zu können, weil sie für die Korallenlarven wichtig sind. „Die Larven müssen wissen, wohin sie schwimmen sollen, und dafür sind Bakterien verantwortlich“, erklärt die Forscherin, „sie senden kleine Proteine aus, die als Signalstoffe dienen. Diesen Signalstoffen schwimmen die Larven hinterher und siedeln sich genau dort an, wo die Bakterien dies signalisieren.“ Die Bakterien dienen demnach als Platzanweiser, indem sie Siedlungsanreize liefern.

Gibt es jedoch Stressoren wie Nährstoffe, Temperatur oder Übersäuerung und hat sich die Bakteriengemeinschaft dadurch verändert, dann gibt es keine Bakterien mehr, die Signalstoffe aussenden, und die Korallenlarven können sich nicht mehr ansiedeln.

„Je weiter die Inseln vom Festland weg liegen, desto besser sieht es mit den Korallen aus und genau das spiegelt auch die Bakteriengemeinschaft wider“, kann die Wissenschaftlerin berichten. „Je näher wir jedoch an die Küste kommen, desto mehr Gamma-Proteobakterien kommen vor, und diese enthalten Vibrionen, die nicht nur für einige Korallenkrankheiten, sondern auch für Cholera verantwortlich sind.“ Der Mensch nimmt diese Vibrionen dann auf, indem er Muscheln, Fische oder Garnelen isst. Das ist nicht ungefährlich. „Vibrio cholerae ist der bekannteste Humanpathogen und Verursacher bakterieller Durchfallerkrankungen“, sagt Astrid Gärdes, „weltweit sterben etwa 100 000 bis 120 000 Menschen pro Jahr daran.“

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