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Identity and biogeochemical role of chemoautotrophic prokaryotes in aquatic ecosystems

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Arktischer und antarktischer Plankton liefert Aufschluss über Kohlenstoffkreislauf

Untersuchungen an Mikroorganismen aus den Polarmeeren liefern wichtige Informationen zu den Auswirkungen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) auf aquatische Ökosysteme.

Gesundheit

Durch Kohlenstoffdioxid-Fixierung wird CO2 aus der Erdatmosphäre gebunden und in einen festen Stoff umgewandelt, und zwar durch Bakterien, so genannte Kohlenstoff-autotrophe Organismen, die in der Lage sind, ihre benötigten Nährstoffe selbst herzustellen. Angeregt wird der Prozess durch Photosynthese, bei der CO2 in Zuckerarten umgewandelt wird. Chemoautotrophe Mikroorganismen wiederum sind in der Lage, CO2 ohne Einwirkung von Licht zu fixieren. Obwohl dieser Prozess in natürlichen Systemen häufig stattfindet und für den Kohlenstoffkreislauf von großer Bedeutung ist, ist über die Vorgänge im Dunkeln noch recht wenig bekannt. DAS EU-finanzierte Projekt CHEMOARCH (Identity and biogeochemical role of chemoautotrophic prokaryotes in aquatic ecosystems) untersuchte diese ohne Photosynthese stattfindende CO2-Fixierung in aquatischen Systemen bei chemoautotrophen Mikroorganismen sowie deren Abundanz und Stoffwechsel. Außerdem wurden Haupteinflussfaktoren auf die Verteilung der Mikroorganismen in der Umwelt identifiziert. Vor Ort untersuchten die Forscher von CHEMOARCH in der Antarktis und Arktis Crenarchaeota – Mikroorganismen, die der Domäne der Archaea zugerechnet werden. Trotz ihrer großen Vielzahl in den Polarregionen ist jedoch kaum etwas über Diversität und Ökologie von Crenarchaeota bekannt. Obwohl es sich bei vielen Crenarchaeota antarktischer und arktischer Gewässer um chemoautotrophe Organismen handelt, binden sie weniger CO2 als bisherige Forschungen vermuten lassen. Die Diversität der vielen Archaea-Arten in den antarktischen Wassermassen unterliegt, wie sich herausstellte, in hohem Maße Umwelteinflüssen. Die Projektpartner identifizierten zudem arktische Meeresbakterien, die ohne Photosynthese CO2 assimilieren können. Wie die Ergebnisse nahe legen, ist dies ein wichtiger Stoffwechselprozess, der das Überleben von Bakterien in polaren Gewässern sichert. Das Projekt wird tiefere Einblicke zur Rolle der Archaea in biogeochemischen Prozessen in den Polarmeeren liefern. Da vor allem diese Regionen sehr empfindlich auf klimatische Veränderungen reagieren, ist es für Forscher und Politiker gleichermaßen wichtig, die biochemischen Mechanismen dort besser zu verstehen.

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