Ostsee auf Mikroebene

Eine neue Langzeitstudie liefert detaillierte Kenntnisse zur mikrobiellen Biodiversität der Ostsee. Sie soll helfen, Veränderungen zu erfassen, die Mensch und Klimawandel verursachen.

24.01.2017 · Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde an der Universität Rostock · Forschungsergebnis · Biodiversität · HP-Topnews · Umweltwissenschaften

Warnemünder Mikrobiologen veröffentlichen das Ergebnis einer umfangreichen Studie zur Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften in der Ostsee im Wechsel von Jahreszeiten und Salzgehalt. Damit liegen der Wissenschaft nun auch erstmals detaillierte grundlegende Kenntnisse zum zeitlichen und räumlichen Verbreitungsmuster bakterieller Leitgruppen im Oberflächenwasser der Ostsee vor. Angesichts der enormen Bedeutung, die die bakterielle Aktivität für das Ökosystem hat, bieten die resultierenden Karten einen hervorragenden Ausgangspunkt, um mögliche durch den Klimawandel und menschliche Einflüsse verursachte Veränderungen erfassen zu können.

„Wir haben durch die Studie erkannt, dass die mikrobielle Zusammensetzung des Ostseewassers für bestimmte Salzgehalte und Jahreszeiten sehr charakteristisch ist. Das Bild ist so deutlich, dass wir quasi für jede Region der Ostsee die Bakteriengemeinschaften im Oberflächenwasser vorhersagen können.“ Daniel Herlemann, Mikrobiologe am Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW), ist begeistert von dem Ergebnis der mehrjährigen Studie, das er zusammen mit seinen Kollegen aus Warnemünde, Kalmar und Stockholm im Dezember 2016 in dem Fachjournal „Frontiers in Microbiology“ veröffentlicht hat.

Die Vielfalt der bakteriellen Gemeinschaften im Brackwasser der Ostsee ist überraschend. Anders als bei vielen höheren aquatischen Organismen, die in der Regel unter Brackwasserverhältnissen ein Artenminimum aufweisen, verändert sich bei den Einzellern die Diversität mit dem Salzgehalt nicht: Auf einer Strecke von der westlichen Ostsee mit relativ hohen Salzgehalten um 30 Promille bis in den hohen Norden der Ostsee, wo die Salinität nur noch 1 - 2 Promille beträgt, zeigten sich keine wesentlichen Änderungen in der Vielfalt. Die Zusammensetzung des Artenspektrums unterschied sich jedoch wesentlich.

Und auch im Wechsel der Jahreszeiten – Daniel Herlemann untersuchte Ostseeproben entlang der beschriebenen Strecke im Februar und Juli – veränderte sich die Zusammensetzung drastisch. Gleichzeitig zeigten sich im Vergleich Winter/Sommer aber auch Unterschiede in der Vielfalt: Im Winter ist das Spektrum an taxonomischen Einheiten vielfältiger als im Sommer.

Die mikrobielle Biodiversität bietet allerdings nicht die gleiche Vielfalt an Formen und Farben, wie sie unter höheren Organismen zu finden ist: nur bei 100.000- bis 1.000.000-facher Vergrößerung werden Bakterien überhaupt sichtbar. Viel nützt jedoch auch die Vergrößerung nicht, denn anhand ihres Aussehens lassen sich die allermeisten Arten nicht unterscheiden. Zu unscheinbar und unspezifisch kommen sie daher. Erst die Bestimmung der DNA ermöglicht die Unterscheidung verschiedener taxonomischer Einheiten. Diese können jedoch für ganz unterschiedliche Funktionen im Ökosystem verantwortlich sein. Mit ihren Aktivitäten treiben Bakterien die Nährstoffzyklen im Meer an. In welche Richtung ihre Aktivitäten im Zuge des Klimawandels verschoben werden, und welche Folgen dies für das Leben im Meer haben wird, ist eine wichtige Forschungsfrage, der weltweit zahlreiche Wissenschaftler*innen nachgehen.

In der Ostsee mit ihren langen Verweilzeiten, dem breiten Salinitätsspektrum und großen saisonalen Temperaturunterschieden lässt sich die Auswirkung unterschiedlicher Faktoren auf die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft besonders gut untersuchen. „Wir fanden heraus, dass sowohl Salzgehalt als auch die jahreszeitlichen Temperaturunterschiede Einfluss nehmen. Entscheidend ist jedoch der Salzgehalt.“ Daniel Herlemann stellt zusammen mit seinen Ergebnissen zahlreiche Karten zur räumlichen und zeitlichen Verbreitung einzelner bakterieller Leitgruppen zur Verfügung.

Wie sich die Veränderungen im taxonomischen Spektrum auf die bakteriellen Funktionen auswirken, untersuchen die Warnemünder Mikrobiologen in weiterführenden Forschungsprojekten, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden.

Referenz: Herlemann, D. P. R., D. Lundin, A. F. Andersson, M. Labrenz and K. Jürgens (2016). Phylogenetic signals of salinity and season in bacterial community composi-tion across the salinity gradient of the Baltic Sea. Front. Microbiol. 7: 1883, doi: 10.3389/fmicb.2016.01883

Kontakt

Dr. Kristin Beck
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
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