Doppelt hält besser: Zeitgleich Sauerstoff und Stickstoff zu atmen kann die Auswirkungen menschgemachter Stickstoffeinträge mindern

Große Bereiche der Meeresküste sind von Sand bedeckt, oft erstreckt er sich bis an den Rand des Kontinentalsockels. Wasser durchströmt den Sand und liefert den ansässigen Mikroorganismen große Mengen an Sauerstoff, Nitrat und organischem Material – also reichlich zu atmen und reichlich zu essen. Das macht Sande zu hocheffizienten und sehr wichtigen ökologischen Filteranlagen: Mikroorganismen im Sand entfernen Nitrat, dass durch menschliche Aktivitäten in die Küstenmeere gelangt, und wandeln es in harmloses Stickstoffgas um. Ohne diese bakterielle Entsorgung kann es zu einer Eutrophierung des Wassers kommen, die eine Fülle von Problemen wie beispielsweise schädliche Algenblüten mit sich bringen kann.

Lebenslage mit Herausforderungen

Sandige Sedimente sind aber auch sehr dynamische Lebensräume. Wenn beispielsweise im Wattenmeer die Ebbe kommt, fallen riesige Flächen trocken. Der vorhandene Sauerstoff ist dann schnell aufgebraucht. Bei Flut verteilen Strömungen den Sand neu, was wiederum die Bedingungen für die ansässigen Mikroorganismen verändert. Die Mikroben stehen also vor großen Herausforderungen. Um hier zu überleben, müssen sie flexibel sein.

Hannah Marchant und ihre Kollegen vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen haben sich genau angesehen, wie die Mikroorganismen im Sand mit dieser Herausforderung umgehen. Ihre überraschenden Ergebnisse präsentieren sie nun im Fachmagazin The ISME Journal.

Gleichzeitig Sauerstoff und Stickstoff atmen

Im Janssand, einer Sandbank im ostfriesischen Wattenmeer, analysierten die Forscher den Aufbau und die Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft. Zusätzlich untersuchten sie auch im Labor die Rate der Denitrifizierung (der Umwandlung von Nitrat in Stickstoffgas) unter wechselnden Bedingungen. “Wir stellten fest, dass die Mikroorganismen im Sediment zeitgleich Sauerstoff und Nitrat veratmen können”, berichtet Marchant. “Das ist überraschend, denn üblicherweise geht man davon aus, dass Mikroben erst dann Nitrat atmen, wenn ihnen der Sauerstoff ausgeht. Diese Doppelatmung wurde bisher kaum in der Umwelt beobachtet.”