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Bakterien entfernen Stickstoff aus den Meeren
Max-Planck-Forscher sind vor der Küste
Namibias einem bisher ungeklärten Phänomen im Stickstoffhaushalt
des Meers auf die Spur gekommen.
(vv) - Stickstoffverbindungen sind der Dünger, der die Wachstumsgeschwindigkeit
der Pflanzen mit kontrolliert, und dadurch die Grundlage für
alle Lebensformen auf der Erde darstellt. Das Meer verliert aber
ständig an Stickstoff, weil besondere Bakterien es abbauen
und als Stickstoffgas in die Atmosphäre freisetzen.
Mit ausgefeilten Analysetechniken konnten Bremer Wissenschaftler
vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie zusammen
mit ihren niederländischen Kollegen von der Universität
Nijmegen jetzt vor der Küste Namibias einem bisher ungeklärten
Phänomen im Stickstoffhaushalt des Meers auf die Spur.
In den sauerstoffarmen Gebieten des Ozeans läuft ein mikrobieller
Prozess ab, der für 30 bis 50% der globalen Verluste an stickstoffhaltigen
Nährstoffen aus dem Meer verantwortlich ist, so die Forscher.
In der neuesten Ausgabe des Fachblatts "Proceeding of the
National Academy of Science" (PNAS) erklären sie, dass
dieser Prozess nicht wie lange angenommen über die Denitrifikation
abläuft, sondern überraschenderweise unter Ausschluß
von Sauerstoff mit Hilfe von Anammox-Bakterien geregelt wird.
Vor Namibias Küste sorgt der Benguela-Strom durch sein Auftriebssystem
für Nachschub von Nährstoffen, die für einen reich
gedeckten Tisch sorgen. Hier bedienen sich nicht nur die kleinen
Fische, auch große Wale kommen hierher. Die Anammox-Bakterien
entfernen einen Großteil des Ammoniums aus dieser Nahrungskette,
das dabei freiwerdende Stickstoffgas entweicht in die Atmosphäre
und nur ein geringer Bruchteil davon kann von Cyanobakterien und
Algen eingefangen und wieder ins System eingeschleust werden.
Die Forscher fuhren eine ganze Batterie an Analysemethoden auf,
um dieses Puzzle zu lösen. Mit einer Kombination von mikrobiologischen
Techniken gelang es ihnen nachzuweisen, dass diese Bakterien in
den sauerstoffarmen Zonen in 100 Meter Wassertiefe für die
Beseitigung dieses Nährstoffs verantwortlich sind.
© Rutgers University, USA
Verteilung der jährlichen Primärproduktion
in den Ozeanen. Das Benguela-Auftriebsgebiet liegt im
weiß markierten Rechteck.
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Folgen für langfristige Klimamodelle
Diese Entdeckung hat weitreichende Konsequenzen für das
wissenschaftliche Verständnis des Stickstoffkreislaufs. Die
mathematischen Modelle, die die globale Stickstoffbilanz beschreiben,
müssen jetzt revidiert werden, denn dieses neu entdeckte
"Leck" hat direkten Einfluss auf die Berechnung des
Kohlenstoffkreislaufs und damit auf langfristige Klimaabschätzungen.
Denitrifikation
Die Ergebnisse widerlegen die bisherigen Vermutungen, dass die
sogenannte Denitrifikation (Umsetzung von Nitrat über Nitrit
mithilfe von organischer Materie und Bakterien zu Stickstoffgas)
für die Freisetzung von Stickstoff alleine verantwortlich
ist.
Abwasserreinigung in Kläranlagen
Der Anammox-Prozess ist nicht nur von akademischem Interesse,
sondern bietet eine vielversprechende Alternative zu der klassischen
Methode in Kläranlagen, Stickstoffverbindungen zu entfernen.
Die Kosten reduzieren sich auf ca. 10% und gleichzeitig verringert
sich der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid um 88%.
In Rotterdam setzte man diese Erkenntnisse jetzt um und nahm die
weltweit erste auf Anammox-basierende Großkläranlage
in Betrieb.
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