Licht ins Dunkel der Tiefsee

Vieles liegt in der Tiefsee buchstäblich im Dunkeln. Dennoch beherbergt sie eine Unzahl an winzigen Organismen. Meeresbiologen haben nun in tausenden Metern Meerestiefe Bakterien entdeckt, die äußerst wichtig für den Kohlenstoffkreislauf der Erde sind.

Die Forscher haben in den vergangenen Jahren im Atlantik Proben aus großen Tiefen entnommen und anschließend analysiert, welche Mikroorganismen diesen abgelegenen Lebensraum besiedeln, und was sie dort tun.

Dahinter steht die große Frage, wie sie an Nahrung kommen. Denn aus den oberen Wasserschichten dringt nur etwa zehn bis 20 Prozent des dort durch Photosynthese vom pflanzlichen Plankton umgewandelten biologischen Materials in die Tiefsee, die von 200 Metern Tiefe bis zum Meeresgrund reicht.

Bis zu 7.000 Metern Tiefe

„Wir können uns das Leben dort nicht wirklich erklären, weil nicht so viel Nahrung von der sonnendurchfluteten Oberfläche angeliefert wird, wie die Menge an in der Tiefsee vorhandenen Organismen benötigen würde“, sagt Gerhard Herndl vom Department für Limnologie und Bio-Ozeanographie der Universität Wien.

Sehe man sich nämlich die Aktivität der Mikroorganismen an, werde klar, „dass sie mehr organisches Material veratmen, als von oben ankommt“, so der Forscher und Mitautor einer neuen Studie. Der Lösung dieses Rätsels sind die Wissenschaftler darin ein Stück näher gekommen. Dafür analysierten sie die Wasserproben aus dem Atlantik aus bis zu 7.000 Metern Tiefe.

Forschungsschiff Pelagia
Alexander Bochdansky
Eine Wasserprobe wird entnommen

Überleben ohne Licht

Vor mehr als zehn Jahren zeigten Forscher um Herndl, dass es in der Tiefsee auch Mikroorganismen gibt, die organisches Material rein aus anorganischen Stoffen aufbauen - sogenannte autotrophe Organismen. Diese verwenden das Treibhausgas CO2 um damit Biomasse aufzubauen, also ihr Zellwachstum voranzutreiben.

Dadurch fixieren sie Kohlenstoff in der Tiefe. Die Energie dafür nehmen sie von Verbindungen wie Ammonium (NH4). Bakterien und eine andere Mikroben-Gruppe, sogenannte Thaumarchaeota, oxidieren Ammonium zunächst zum giftigen Nitrit (NO2) und dieses schließlich zum harmloseren Nitrat (NO3).

In der Regel führen die Mikroorganismen aber nicht all diese Schritte aus. So sind es die Thaumarchaeota, die den ersten Schritt vollführen. In der aktuellen Arbeit widmeten sich die Forscher aber den Nitrospina-Bakterien. Diese Organismen, die zur Energiegewinnung Nitrit zu Nitrat umwandeln, entpuppten sich überraschenderweise als relativ häufige Tiefsee-Bewohner. Sie sind darüber hinaus sehr effizient in der Fixierung von CO2.

Eine Wasserprobe wird entnommen
Alexander Bochdansky
Forschungsschiff Pelagia

Bisher unterschätzte Bakterien

Die Wissenschaftler gehen aufgrund ihrer neuen Daten davon aus, dass Nitrospina im westlichen Atlantik, in Tiefen zwischen 200 und 1.000 Metern, für die Bindung von immerhin 15 bis 45 Prozent des anorganischen Kohlenstoffes verantwortlich zeichnen. „Von dieser großen Bedeutung wusste man bisher nicht“, sagte Herndl.

Darüber hinaus zeigte sich auch, wie stark sie mit den weit häufigeren Thaumarchaeota verbunden sind. Deren Stoffwechsel funktioniert zwar nicht so schnell, sie liefern den selteneren, aber besseren Kohlenstoffverwertern jedoch jenes Nitrit, das sie als Energielieferant brauchen.

science.ORF.at/APA

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