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Ökosystem auf fester Grundlage

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.10.2014 14:49

Ein fremdartiges Ökosystem an Methanquellen im Tiefseeboden, den so genannten cold seeps, haben US-amerikanische Geobiologen entdeckt. Sie untersuchten nicht die Sedimentschichten, sondern das darunter liegende harte Substrat, das aus Calciumcarbonat besteht. Offenbar, so berichten sie in "Nature Communications", wird es von einer aus Bakterien und Archäen bestehenden Lebensgemeinschaft gebildet, die große Mengen des Methans umsetzt.

"Viele dieser seeps sind buchstäblich mit einer Decke aus festem Calciumcarbonat überzogen, es ist fast wie eine Zementdecke", erklärt Victoria Orphan, Professorin für Geobiologie am California Institute of Technology (CalTech) in Pasadena. Diese feste Decke ist in der Regel noch mit einer mehr oder weniger dicken Sedimentschicht bedeckt, "doch aus der", so Orphan, "kann manchmal so etwas wie Hügel oder Felsen herausschauen." Das Calciumcarbonat - darauf deuten ihre bisherigen Untersuchungen hin - ist biologischen Ursprungs.

"Grundlage ist eine bizarre Partnerschaft zwischen methanverzehrenden Archäen und sulfatproduzierenden Bakterien", erklärt Jeffrey Marlow, postdoc im Labor von Victoria Orphan. Die Arbeitsgemeinschaft nutzt Methan, das aus dem Meeresboden aufsteigt, und Sulfid aus dem Meerwasser als Lebensgrundlage. Als "Abfallprodukt" entsteht dabei das Calciumcarbonat, das ausfällt und langsam die Karbonatplattformen aufbaut. Da das Material ziemlich porös ist, schnürt sich das Ökosystem nicht selbst vom Sulfidnachschub aus dem Ozean ab - und es verhindert auch nicht den Methanaufstieg in die Sedimentschicht des Meeresbodens, wo weitere dankbare Abnehmer des nahrhaften Gases sitzen.

Die Karbonatplattformen gehen auf eine bizarre Partnerschaft zwischen Bakterien und Archäen zurück. (Bild: Nature/V. Orphan)"Messungen haben ergeben, dass zwischen 80 und 90 Prozent des an den seeps aufsteigenden Methans direkt wieder durch Mikroben im Meeresboden verbraucht wird", sagt Jeffrey Marlow, "bislang dachte man, dass ausschließlich die Bewohner des Sediments dafür verantwortlich sind. Unsere Ergebnisse zeigen, dass auch in den darunter liegenden Karbonatplattformen viel verbraucht wird." Ein Achtel bis ein Fünftel des ausperlenden Gases wird wohl in den Plattformen umgesetzt. Entsprechende Lebensgemeinschaften kennt man bereits aus dem Schwarzen Meer, das unterhalb von 150 Meter praktisch sauerstofffrei ist. Dort wachsen gewaltige Bakterienriffe wie in der sauerstofflosen Frühzeit der Erde, die eben solchen Karbonatplattformen aufbauen. Doch Orphan und Marlow haben ihre in sauerstoffgesättigten Regionen des Pazifiks gefunden: Am Hydratrücken vor der Küste Oregons und vor der Küste Costa Ricas. Dort ist der Meeresboden offenbar bis in große Tiefe sehr belebt, die Geobiologen fanden in den Karbonatplattformen wesentlich höhere Konzentrationen von Mikroben als im darüber liegenden Sediment. Überdies reagieren die Gemeinschaften sehr flexibel auf die Methanversorgung von unten. "Wenn wir uns von den Regionen mit hohem Methandurchfluss entfernen", so Victoria Orphan, "verändert sich die Zusammensetzung dieser Gemeinschaften. In den Gesteinen tauchen Bakterien auf, die weniger von Methan und Sulfiden abhängen. Und es gibt auch Hinweise, dass sich die Archäenpopulation verändert."

Noch ist offen, wie tief die belebte Zone in den Kalksteinen reicht. Wahrscheinlich, vermutet Jeffrey Marlow, sei nicht die Methanzufuhr der begrenzende Faktor, sondern wie tief das Meerwasser in das Gestein eindringen könne. Diese Kalkablagerungen sind also sehr viel mehr als das tote Gestein, als dass sie bislang angesehen worden sind. Sie sind ein neues, bislang übersehenes Ökosystem in der Tiefsee. Eines, dass erheblich dazu beigetragen hat, unser Klima stabil zu halten. Denn aus dem Meeresboden quellen gigantische Massen an Methan, die dank der Mikroorganismen niemals in die Atmosphäre gelangen.