Gewaltiger Mikrokosmos im Meeresboden

Die Tiefe lebt: Im Ozeanboden, tief unter der Waseroberfäche wimmelt es von winzigen einzelligen Orgnaismen, den Archaeen. Neue, jetzt in „Nature“ Daten belegen, dass die Ablagerungen am Meeresboden umgerechnet in Kohlenstoff etwa 90 Milliarden Tonnen mikrobielles Leben bergen – ein Zehntel der Kohlenstoffmenge, die die tropischen Regenwälder speichern. Die Arbeit wirft ein neues Licht auf die Zusammensetzung der Biosphäre unseres Planeten.

Das Team um Professor Kai-Uwe Hinrichs vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen untersuchte Sedimentproben aus mehreren hundert Metern Tiefe. Die Meeresablagerungen stammen aus dem Atlantik, Pazifik, und dem Schwarzen Meer und wurden unter anderem im Rahmen des Integrierten Ozeanbohr-Programms IODP erbohrt. Die Forscher verfolgten zwei Ziele: „Wir wollten herausfinden, welche Mikroorganismen den Meeresboden besiedeln und wie viele es davon gibt“, erklärt der Biogeochemiker Hinrichs.

Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass Leben im Meeresboden nicht möglich sei. Zu extrem sind die Bedingungen: hoher Druck, kein Sauerstoff, geringes Nährstoffangebot. Inzwischen ist klar: es gibt eine tiefe Biosphäre. „Generell wird das Leben am und im Meeresboden von winzigen einzelligen Organismen bestimmt. Unseren Analysen zufolge dominieren in den obersten zehn Zentimetern

des Meeresbodens Bakterien. Darunter beginnt das Reich der Archaeen“, erklärt Julius Lipp, der den Nature-Artikel im Rahmen seiner kürzlich abgeschlossenen Doktorarbeit publiziert.

Archaeen als Hauptbewohner

Der Studie zufolge stellen Archaeen mindestens 87 Prozent der in der tiefen Biosphäre lebenden Einzeller. Archaeen bilden neben Bakterien eine von drei Grundkategorien, in die Lebewesen eingeteilt werden. Unterschieden werden die beiden Gruppen unter anderem an Hand von fettartigen Zellwandbausteinen, den so genannten Lipiden, nach denen das Team in den Meeresablagerungen suchte.

„Die Archaeen sind sozusagen die Hungerkünstler im Meeresboden. Ihre einzige Nahrungsquelle sind Überreste von Pflanzen, die schon von vielen Generationen von Mikroorganismen genutzt wurden Aufgrund der Struktur ihrer Zellmembranen benötigen sie vermutlich weniger Energie zum Überleben als Bakterien und sind daher besser an die dürftigen Umweltbedingungen angepasst“, so Lipp.

Mikroben enthalten 90 Milliarden Tonnen Kohlenstoff

Aktuelle Schätzungen, wie viel mikrobielle Biomasse weltweit im Meeresboden vorhanden ist, schwanken zwischen 60 und 300 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. „Auf der Grundlage unserer auf unabhängigen Messungen resultierenden Berechnungen kommen wir auf rund 90 Milliarden Tonnen Kohlenstoff; ein Betrag, der genau in diesem Bereich liegt“, erklärt Hinrichs, Leiter der

Arbeitsgruppe Organische Geochemie im Bremer Fachbereich Geowissenschaften und MARUM. Dabei gehen die Autoren davon aus, dass den Mikroorganismen weltweit etwa 200 Millionen Kubikkilometer Meeresboden als Lebensraum zur Verfügung stehen. Das entspricht dem Inhalt eines Würfels mit einer Kantenlänge von rund 600 Kilometer Kantenlänge.

Weil die Angaben zur Menge und Zusammensetzung der Biomasse in der tiefen Biosphäre je nach Analysemethode stark schwanken, hat Hinrichs ein internationales Ring-Experiment initiiert.

Wissenschaftler in deutschen, europäischen, US-amerikanischen und japanischen Labors untersuchen derzeit einheitliches Probenmaterial aus dem Meeresboden mit unterschiedlichen Methoden. Zudem wollen sie herausfinden, ob gleiche Methoden in unterschiedlichen Labors möglicherweise zu abweichenden Ergebnissen führen. Ziel ist es, ein verlässlicheres Bild vom Leben in der tiefen Biosphäre zu gewinnen. Auf einem Workshop, der im kommenden September am Bremer MARUM stattfindet, werden die Befunde vorgestellt und diskutiert. „Damit bringen wir wieder ein bisschen mehr Licht in das Dunkel der tiefen Biosphäre“, hofft Hinrichs.

(MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, 22.07.2008 – NPO)