Schwefelperlen schließen Phosphorkreislauf

Landwirtschaft

Bakterien beeinflussen den Phosphor-Kreislauf

Sie heißen Thiomargarita – Schwefelperlen - und besiedeln den Meeresboden. Die Bakterien spielen eine wichtige Rolle im weltweiten Phosphorkreislauf, wie aktuell Bremer Wissenschaftler des MARUM, dem Zentrum für Marina Umweltwissenschaften in Nature Geoscience veröffentlichten.

Phosphor
Ohne Phosphor bleiben Pflanzen klein und kümmern. Die Phosphatreserven sollen noch vor fossilem Erdöl ausgebeutet sein. Jährlich werden 156 Millionen Tonnen abgebaut – mit einer Zuwachsrate von 3,7 Prozent. Deutschland hat 2007 etwa 115.000 Tonnen Phosphor importiert.
Nicht alles nutzt die Pflanze. Phosphor ist einer der Nährstoffe, die über Flüsse in das Meer gespült werden. In der Ostsee gilt die Nährstofffracht als Mitverursacher der explosiven Algenblüte in diesem Jahr. Phosphorüberschuss bringt ein Ökosystem genauso aus dem Gleichgewicht wie Phosphormangel.
Mit Blick auf die Schwefelperlen sagt Volker Brüchert, Professor für Biogeochemie an der Universität Stockholm: „Es ist möglich, dass wir hier einen wichtigen, natürlichen Rückkopplungsmechanismus erkannt haben, der die Eutrophierung mariner Küstengewässer verhindern könnte.“

„Ökosystem-Ingenieure“
Im Meerwasser kommt das Element Phosphor als Phosphat vor. Es wird über Flüsse und an Staubpartikel gebunden eingetragen. Die Bremer Biologin Dr. Heide Schulz-Vogt vermutete schon länger, dass Schwefelbakterien den Prozess der Mineralisierung des Phosphors vorantreiben und konnte das in den namibischen Küstengewässern erstmals belegen.
Thiomargarita lebt im oberen Meeresboden und nimmt mehr Phosphor auf, als es verwenden kann. Wo sehr viel organisches Material von Bakterien zersetzt wird, gibt es Zeiten von Sauerstoffarmut direkt über dem Meeresboden. Um diese Zeiten zu überbrücken, bauen die Schwefellbakterien phosphorhaltige Molekülketten als Energiespeicher auf. Aus der Abspaltung von Phosphor gewinnen sie ihre Energie und die Bakterien geben es an das Sediment ab, wo es mit Kalzium Apatit bildet.
Die Stoffwechselpfade wurden mit radioaktiv markierten Phosphormolekülen sichtbar. Projektleiter Dr. Tobias Goldhammer: „Es ist faszinierend zu sehen, dass kleinste Organismen wie Bakterien eine so zentrale Rolle in den globalen Stoffkreisläufen spielen. Die Schwefelbakterien wirken als „Ökosystem-Ingenieure“, indem sie dem System Phosphat in großen Mengen entziehen und es so in Balance halten.“

Lesestoff:
Goldhammer, Tobias et al.: Microbial sequestration of phosphorus in anoxic upwelling sediments, Nature Geoscience 3, 557 – 561 (2010); doi:10.1038/ngeo913

roRo (Foto: MARUM)

Zurück