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- 19.04.2005 -

 

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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.

 

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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 Mehr Informationen:

Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Stickstoffkreislauf (Animation)

Denitrifikation

 

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