Die Bedeutung von Mikroben in marinen Ökosystemen wird oft unterschätzt, doch ihre Rolle beim Abbau von Stickstoff ist entscheidend. Eine aktuelle Studie des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen zeigt, dass Mikroben, die auf Sandkörnern leben, eine Schlüsselposition im Stickstoffkreislauf der Küstengewässer einnehmen. Diese Mikroben sind in der Lage, in sauerstoffreichen Umgebungen, in denen normalerweise kein Denitrifizierungsprozess stattfinden kann, dennoch Stickstoff zu reduzieren.
Die Forschung hat ergeben, dass einige Mikroben, die auf den Oberflächen von Sandkörnern leben, den verfügbaren Sauerstoff in ihrem unmittelbaren Umfeld vollständig verbrauchen. Dies geschieht durch eine ungleiche Verteilung der Mikroben auf den Sandkörner, was zur Bildung von sogenannten anoxischen Mikronischen führt, in denen kein Sauerstoff mehr vorhanden ist. Hier können andere Mikroben die Denitrifizierung durchführen, einen Prozess, der für die Umwandlung von Nitrat in Stickstoffgas verantwortlich ist, das dann in die Atmosphäre entweicht. Dieses Phänomen könnte erhebliche Auswirkungen auf die Stickstoffbilanz in den Ozeanen haben.
Die Forscher verwendeten eine innovative Methode namens mikrofluidische Bildgebung, um die Verteilung der Mikroben und die Dynamik des Sauerstoffs in diesen Mikronischen zu analysieren. Diese Technik ermöglicht es, die mikroskopisch kleinen Lebensräume zu visualisieren, die von den Mikroben auf den Sandkörnern geschaffen werden. Farooq Moin Jalaluddin, einer der Hauptautoren der Studie, beschreibt, dass in den anoxischen Bereichen auf den Sandkörnern eine erhebliche Menge an Stickstoff abgebaut wird, was mit herkömmlichen Methoden nicht erkennbar wäre.
Die Bedeutung dieser Entdeckung wird durch die Tatsache unterstrichen, dass menschliche Aktivitäten, insbesondere die Landwirtschaft, den Stickstoffeintrag in die Küstenmeere dramatisch erhöht haben. Die Fähigkeit der Mikroben, diesen anthropogenen Stickstoff durch Denitrifizierung zu entfernen, ist daher von globaler Relevanz. Die Studienergebnisse zeigen, dass diese anaerobe Denitrifizierung in den anoxischen Mikronischen bis zu einem Drittel der gesamten Denitrifizierung in sauerstoffhaltigen Sanden ausmachen könnte. Dies bedeutet, dass die Mikroben in diesen kleinen Lebensräumen eine weitreichende Auswirkung auf die globale Stickstoffbilanz haben.
Die Forscher betonen, dass durchlässige Sande etwa die Hälfte der Küstengebiete der Erde bedecken und damit einen wertvollen Lebensraum darstellen. Die neu entdeckte Form der Stickstoffentfernung in diesen Mikronischen könnte entscheidend für die Erhaltung der marinen Ökosysteme und die Minderung der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt sein. Soeren Ahmerkamp, ein Mitautor der Studie, weist darauf hin, dass die anoxischen Mikronischen auf den Sandkörnern einen erheblichen Anteil am globalen Stickstoffabbau leisten könnten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erkenntnisse dieser Studie die wichtige Rolle von Mikroben im Stickstoffkreislauf der Küstenmeere verdeutlichen. Die Fähigkeit dieser winzigen Organismen, in sauerstoffreichen Umgebungen zu funktionieren, eröffnet neue Perspektiven für unser Verständnis der biogeochemischen Prozesse in marinen Sedimenten. Diese Entdeckungen könnten dazu beitragen, Strategien zur Reduzierung des Stickstoffeintrags aus menschlichen Quellen zu entwickeln und somit die Gesundheit unserer Ozeane zu fördern.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht und tragen dazu bei, die grundlegenden biologischen Prozesse, die in unseren Küstengewässern ablaufen, besser zu verstehen. Die Studie zeigt, dass selbst die kleinsten Lebensformen mit ihren komplexen Wechselwirkungen und Prozessen einen erheblichen Einfluss auf das globale Ökosystem haben können.
