Kleine ‚Schneeflocken‘ mit großer Wirkung

Kleine, marine Schneeflocken spielen eine wichtige Rolle im Nährstoffhaushalt der Meere. Das hier abgebildete Partikel ist stark vergrößert. © C. Karthäuser und S. Ahmerkamp, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Kleine, marine Schneeflocken spielen eine wichtige Rolle im Nährstoffhaushalt der Meere. Das hier abgebildete Partikel ist stark vergrößert. © C. Karthäuser und S. Ahmerkamp, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

 

 

Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie, des Max-Planck-Instituts für Meteorologie und des GEOMAR – Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat die Sauerstoff-Minimumzone im östlichen Südpazifik vor Peru, eine der größten Sauerstoff-Minimumzonen der Welt, genauer unter die Lupe genommen. Sie untersuchten verschieden große Partikelteilchen, die sich aus Algenresten und anderen organischen Materialien zusammensetzen, um zu verstehen, wie die Partikel den Stickstoffkreislauf in der Sauerstoff-Minimumzone beeinflussen. Dabei haben sie ein lang bestehendes Rätsel gelöst: wie die in den Partikeln gebundenen Nährstoffe zu den frei in der Wassersäule schwebenden Anammox-Bakterien gelangen.

 

Die anaeroben Prozesse Anammox und Denitrifizierung innerhalb und am Rande der Sauerstoff-Minimumzonen sind für bis zu 40 Prozent des globalen Stickstoffverlustes im Meer verantwortlich. Durch welche Faktoren die zwei Prozesse reguliert werden, ist noch relativ unerforscht. Im Mittelpunkt dieser Studie steht der Anammox-Prozess, also die anaerobe Ammoniumoxidation mit Nitrit. Die Forschenden gingen in ihrem Projekt der Beobachtung nach, dass der Anammoxprozess vor allem dort besonders hoch ist, wo viel organisches Material in Form von Partikeln – dem Meeresschnee – vorhanden ist. Die These lautete, dass das organische Material, das viel gebundenen Stickstoff enthält, als Quelle für Ammonium für die Anammox-Reaktion dient. Gegen diese These sprach allerdings, dass auf den kleinen organischen Partikeln, die nach Algenblüten in Richtung Tiefsee sinken, keine Anammox-Bakterien zu entdecken waren.

 

Mit Unterwasserkameras kamen die Forschenden der Lösung auf die Spur. Sie nahmen in der Sauerstoff-Minimumzone vor Peru an verschiedenen Stationen Tiefenprofile auf, um zu sehen, wie viele Partikel es jeweils gab. So  konnten sie beobachten, dass Anammoxprozesse vor allem da stattfinden, wo viele kleine Partikel vorhanden sind. 

 

Diese kleinen Partikel kommen in der Wassersäule sehr oft vor, sinken nur langsam und haben dadurch lange Aufenthaltszeiten. Gleichzeitig ist das organische Material bei ihnen enger verklebt. Außerdem stellten die Forschenden fest, dass die Ammonium-Konzentration um die Partikel herum deutlich erhöht ist. Durch die hohe Anzahl und langen Aufenthaltszeiten von kleinen Partikeln in der Wassersäule ist es so wahrscheinlich, dass Bakterien zufällig auf sie treffen und durch die hohe Ammoniumkonzentration gut versorgt werden.