Wie sich dünne Bakterienfilme auf die Gesteinsbildung und -korrosion auswirken, erforschen ab jetzt Geologen und Mikrobiologen aus Braunschweig, Bremen, Göttingen und Magdeburg. Im Mittelpunkt des neuen Projekts stehen Biofilme in Flüssen und Bächen an der Erdoberfläche und in Wasseransammlungen von Höhlen. Von den Forschungsarbeiten in sechs interdisziplinär angelegten Projekten, die die DFG über einen Zeitraum von drei Jahren mit 1,9 Millionen Euro finanzieren wird, erwarten die Wissenschaftler neue Einsichten in die Evolution der Geobiosphäre.
„Mikrobielle Gesteine“
Biofilme – zusammengesetzt aus Bakterienzellen und ihren extrazellulären Schleimsubstanzen sowie Algen und Einzellern – überziehen nahezu alle Gestein-Wasser-Grenzflächen und greifen hier in die Element-Kreisläufe der Erde ein. In mineralisierter Form werden sie von der Wissenschaft als „mikrobielle Gesteine“ bezeichnet. Am bekanntesten sind dabei die feingeschichteten Stromatolithen, die insbesondere in der frühen Erdgeschichte riffartige Strukturen ausgebildet haben.
„In welchem Umfang diese mineralisierenden Biofilme die Entwicklung der Geobiosphäre gesteuert haben und heute noch steuern, ist allerdings umstritten“, betont Gernot Arp von der Abteilung Geobiologie am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. Ziel der neuen Forschergruppe ist es, anhand von drei Fallbeispielen die Zusammensetzung von Biofilmen mit Blick auf Biodiversität, Schleimsubstanzen, Mikromilieu und Minerale zu analysieren und ihren Effekt auf Gesteinsbildung und -korrosion zu quantifizieren.
Biofilme im Tunnel von Äspö
Von besonderem Forschungsinteresse sind dabei verkalkende Biofilme im Tunnel von Äspö (Schweden), einem Labor zur Erforschung von Tiefenprozessen: Hier treten in 500 Meter Tiefe methan- und schwefelwasserstoffhaltige Kluftgewässer aus, die Mikroorganismen der so genannten Tiefen Biosphäre mit sich führen. „Ihre Mineralisation vollzieht sich im Finstern tief unter der Erdoberfläche und repräsentiert damit einen großen, erst in den letzten Jahren zunehmend beachteten Teil der Biosphäre, die keine Photosynthese und zu einem erheblichen Teil keinen Sauerstoff benötigt“, erläutert Professor Joachim Reitner von der Universität Göttingen.
Möglicherweise spiegelt die Tiefe Biosphäre aber auch ökologische Verhältnisse oberflächennaher biologischer Systeme der frühen Erde wider. Die Untersuchungsobjekte von drei weiteren Projekten liegen in der Region: In Karstwasserbächen – einer davon liegt nur rund 30 Kilometer nördlich von Göttingen – wird der Mikrokosmos aus Kieselalgen, Grünalgen, Cyano- und anderen Bakterien mit Blick auf Milieu, Aufbau und Zersetzung von Schleimsubstanzen analysiert.
Diese Substanzen spielen heute wie vor Jahrmilliarden eine entscheidende Rolle bei der mikrobiellen Gesteinsbildung, da sie Mikroorganismen den Aufbau chemischer Ungleichgewichte im direkten Umfeld der Zellen ermöglichen und die Keimkristallbildung der Minerale steuern.
(idw – Universität Göttingen, 03.03.2005 – DLO)
