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Klein, aber oho: eine neue Schlüsselfigur im marinen Stickstoffkreislauf
Ein neuer Hauptakteur im Stickstoffkreislauf
Der tropische Nordatlantik beherbergt etwa ein Viertel der globalen Stickstofffixierung. Bisher wurde angenommen, dass dies vorwiegend auf der Aktivität des diazotrophen Trichodesmium beruht. Trichodesmium ist ein fadenförmiges Cyanobakterium, das in so großer Zahl blühen kann, dass man es sogar mit dem bloßen Auge und mit Satelliten sehen kann. “Allerdings gibt es viele andere Diazotrophe im Ozean, deren Beitrag bisher nicht bestimmt wurde”, erklärt Martínez-Pérez. Um den Beitrag von UCYN-A zu bestimmen, kombinierten die Wissenschaftler verschiedene Methoden. Eine davon ist das sogenannte NanoSIMS, mit dem man einzelne Zellen darstellen und deren Aktivität messen kann. “Damit können wir die ökologische Rolle von UCYN-A im marinen Stickstoffkreislauf bemessen. Diese Information ist notwendig für globale Modelle der Nährstoffkreisläufe”, sagt Mitautorin Wiebke Mohr vom MPI Bremen.
Die Ergebnisse waren überraschend: Martínez-Pérez und ihre Kollegen zeigen, dass UCYN-A genauso wichtig für die Stickstofffixierung im tropischen Nordatlantik ist wie Trichodesmium. „Obwohl Trichodesmium sehr zahlreich war, war es nicht sehr aktiv und hat nicht sehr viel Stickstoffgas fixiert”, sagt Martínez-Pérez. Im Gegensatz dazu war das viel kleinere UCYN-A sehr aktiv. Für sein symbiotisches Zusammenleben mit einer kleinen Alge muss UCYN-A mehr Stickstoffgas fixieren, als es für sich selbst benötigt, da es auch den Stickstoff für die Alge fixiert. So kommt es, dass UCYN-A im tropischen Nordatlantik genauso viel Stickstoffgas fixierte wie Trichodesmium.
Die Wissenschaftler haben daraufhin die globale Verteilung von UCYN-A untersucht. Im Gegensatz zu Trichodesmium, das nur bei über 20 °Celsius lebt, kommt der kleine Organismus überall vom Arktischen bis zum Antarktischen Polarkreis vor. “Deshalb hat UCYN-A das Potenzial, nicht nur in tropischen Regionen sondern auf der ganzen Welt ein wichtiger Stickstofffixierer zu sein”, sagt Martínez-Pérez. Interessanterweise ist trotz der Aktivität und ökologischen Relevanz dieser Symbiose ihre Anzahl sehr gering ist im Vergleich zu anderen Mikroorganismen im Ozean. Diese geringe Anzahl von UCYN-A deutet darauf hin, dass sie schnell von Zooplanktern gefressen oder anderweitig aus dem Oberflächenwasser entfernt werden. Dies würde zu einem sehr effizientem Transfer des fixierten Stickstoffs in das marine Nahrungsnetz führen, und legt nahe, dass der Beitrag von UCYN-A zur Stickstofffixierung noch höher ist, als hier bestimmt wurde. “Als nächstes würden wir gerne das Vorkommen und die Aktivität von UCYN-A in anderen Regionen des Ozeans untersuchen. Dies würde uns erlauben, ein tieferes Verständnis dessen globaler Rolle zu erlangen”, schlussfolgert Martínez-Pérez.
Originalveröffentlichung
The small unicellular diazotrophic symbiont, UCYN-A, is a key player in the marine nitrogen cycle. Clara Martínez-Pérez, Wiebke Mohr, Carolin R. Löscher, Julien Dekaezemacker, Sten Littmann, Pelin Yilmaz, Nadine Lehnen, Bernhard M. Fuchs, Gaute Lavik, Ruth A.
Schmitz, Julie LaRoche, Marcel M. M. Kuypers. Nature Microbiology
DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.163
Kontakt
Dr. Wiebke Mohr,
Telefon: 0421 2028 - 630
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Clara Martínez-Pérez
Telefon: 0421 2028 - 653
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oder die Pressestelle
Dr. Fanni Aspetsberger
Telefon: 0421 2028 947
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