Die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Organismen in marinen Ökosystemen gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere in Bezug auf die Rolle von Parasiten. Eine aktuelle Studie, die unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) durchgeführt wurde, beleuchtet die Infektion von stickstofffixierenden Blaualgen, auch bekannt als Cyanobakterien, durch parasitäre Pilze. Diese Forschung fokussiert sich auf die Auswirkungen der Pilzinfektionen auf die Physiologie dieser Mikroorganismen und deren Überleben in der Ostsee, einem Bereich, der durch hohe Nährstoffbelastungen und wiederkehrende Algenblüten geprägt ist.
Cyanobakterien sind essenzielle Mitglieder des Phytoplanktons und spielen eine entscheidende Rolle im Stickstoffkreislauf, da einige von ihnen in der Lage sind, Stickstoff aus der Luft zu fixieren. Diese Fähigkeit trägt zur Nährstoffanreicherung in marinen Gewässern bei und kann in der Ostsee zu massiven Algenblüten führen, die sich negativ auf die Wasserqualität und das marine Leben auswirken. Die Studie untersucht das Cyanobakterium Dolichospermum, das in der Ostsee häufig vorkommt, und analysiert, wie parasitäre Pilze der Gruppe Chytridiomycota in das Ökosystem eingreifen.
Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die Pilze insbesondere die Speicherzellen und stickstofffixierenden Zellen der Cyanobakterien befallen, während die vegetativen Zellen, die für die Photosynthese verantwortlich sind, weitgehend unberührt bleiben. Durch die Infektion erhalten die Pilze Zugang zu den vom Cyanobakterium fixierten Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen, was zu einem Transfer von bis zu 27 % des neu fixierten Stickstoffs in die Pilze führen kann. Diese Ressourcenausbeutung könnte die Überlebensfähigkeit der Cyanobakterien erheblich beeinträchtigen und somit auch die Häufigkeit und Intensität zukünftiger Algenblüten beeinflussen.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Studie ist der Einfluss der Pilzinfektionen auf das Nahrungsnetz in der Ostsee. Phytoplankton, zu dem auch die Cyanobakterien gehören, dient als Nahrungsquelle für Zooplankton. Allerdings stellen filamentöse Cyanobakterien wie Dolichospermum aufgrund ihrer Struktur eine Herausforderung für das Zooplankton dar, da sie nur schwer gefressen werden können. Durch die Fragmentierung der Cyanobakterien infolge der Infektion könnten diese jedoch leichter aufgenommen werden. Zudem verwandelt der Parasit die oft nährstoffärmere und teilweise giftige Biomasse der Cyanobakterien in Pilz-Zoosporen, die reich an Sterolen und mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind und somit als hochwertige Nahrung für andere Organismen dienen können.
Im Rahmen der Untersuchung wurden zwischen Juni und September in den Jahren 2022 bis 2024 insgesamt 33 von 52 wöchentlichen Wasserproben aus der Ostsee analysiert. Dabei wurde festgestellt, dass mehr als die Hälfte dieser Proben mit pilzinfizierten Dolichospermum-Populationen belastet war. Dies deutet darauf hin, dass parasitäre Pilze in der Ostsee regelmäßig vorkommen und eng mit den Nährstoffverhältnissen in diesem Gewässer verbunden sind. Da die Pilze parasitär leben, sind sie auf die Verfügbarkeit von Algenzellen angewiesen, die bei erhöhten Nährstoffkonzentrationen zunehmen.
Die IOW-Wissenschaftlerin Isabell Klawonn, die die Studie leitete, hebt hervor, dass die Auswirkungen mariner Pilze auf Algenblüten und die damit verbundenen Nährstoffkreisläufe bisher nur wenig erforscht wurden. Bisher konzentrierte sich die Forschung vor allem auf Umweltfaktoren wie Nährstoffverfügbarkeit und Wassertemperatur. Klawonn betont, dass die neuen Erkenntnisse über die Rolle parasitärer Pilze als Einflussfaktor auf das Wachstum und die Aktivität von Cyanobakterien weitere Untersuchungen erfordern.
Zusätzlich zu Dolichospermum wurden auch Infektionen in anderen Cyanobakterienarten wie Nodularia und Aphanizomenon festgestellt. Diese Erkenntnisse legen den Grundstein für künftige Forschungen, die sich mit den komplexen Wechselwirkungen zwischen parasitären Pilzen, Algenblüten und dem Nahrungsnetz in Küstenökosystemen befassen. In Anbetracht der intensiven Algenblüten in Küstenregionen könnte die Häufigkeit
