Unerwartete Klimaschützer: Mikroben der Tiefsee binden deutlich mehr Kohlenstoff als gedacht
Die Tiefsee ist ein zentraler Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Sie wirkt als riesige Senke und nimmt einen erheblichen Teil der menschengemachten CO₂-Emissionen auf. Doch wie genau dieser Kohlenstoff im dunklen Ozean gebunden wird, war bislang nicht vollständig geklärt.
„Wir haben versucht zu verstehen, wie viel Kohlenstoff im Ozean tatsächlich gebunden wird“, sagt Alyson Santoro, Professorin für mikrobielle Ozeanografie und Leiterin der Studie. „Die bisherigen Zahlen passten nicht zu den bekannten Energiequellen der Mikroben – jetzt ergibt das Ganze erstmals Sinn.“
Lange nahm man an, dass in der Tiefsee vor allem autotrophe Archaeen Kohlenstoff fixieren. Diese Mikroben gewinnen Energie aus der Oxidation von Ammoniak – ein Prozess, der ohne Sonnenlicht auskommt. Doch deren Energiehaushalt reichte schlicht nicht aus, um die gemessenen Fixierungsraten zu erklären. Es fehlte ein entscheidendes Puzzleteil.
Die Forscherinnen und Forscher nutzten eine spezielle Hemmchemikalie (Phenylacetylen), um die Aktivität der ammoniakoxidierenden Archaeen zu drosseln. Die Erwartung: Ein deutlicher Rückgang der Kohlenstofffixierung.
Das Ergebnis überraschte alle Beteiligten: Die Fixierungsrate sank – aber weit weniger als angenommen. Offenbar müssen andere Mikroorganismen einen erheblichen Anteil der Arbeit übernehmen.
Die Studie legt nahe, dass heterotrophe Mikroorganismen – also solche, die sich normalerweise von organischem Material ernähren – zusätzlich auch gelösten anorganischen Kohlenstoff aufnehmen.
„Das ist faszinierend“, sagt Santoro. „Wir wussten, dass das theoretisch möglich ist, aber wir hatten keine Daten dazu, wie viel Kohlenstoff heterotrophe Mikroben tatsächlich fixieren. Jetzt wissen wir: einen beträchtlichen Anteil.“
Damit wird erstmals quantifiziert, wie stark diese Organismen an einem Prozess beteiligt sind, der bislang ausschließlich autotrophen Mikroben zugeschrieben wurde.
Die Ergebnisse haben weitreichende Bedeutung für die Ozeanforschung. Wenn heterotrophe Mikroben zusätzlich CO₂ fixieren, verändert das die Vorstellung vom Aufbau und Erhalt des Tiefsee-Nahrungsnetzes.
„Es gibt grundlegende Aspekte des Nahrungsnetzes in der Tiefsee, die wir immer noch nicht verstehen“, so Santoro. „Diese Arbeit bringt uns einen großen Schritt weiter.“
Das Team will nun untersuchen, wie genau der fixierte Kohlenstoff in die Nahrungskette der Tiefsee gelangt und welche Rolle andere Elementkreisläufe – etwa von Stickstoff, Eisen oder Kupfer – dabei spielen.
Beteiligt an der Studie waren neben der UCSB auch Forschende der Universität Wien sowie der Woods Hole Oceanographic Institution. Finanziert wurde das Projekt unter anderem von der National Science Foundation.
