Posted in: Biologie 4. Dezember 2017 17:53 0 Kommentare Weiter lesen →

Milliarden Organismen siedeln im Sand

Auf einem einzelnen Sandkorn leben bis zu 100.000 Mikroorganismen aus Tausenden von Arten. Das haben Mikrobiologen an Proben aus der südlichen Nordsee nahe Helgoland nachgewiesen.

Dass Sand ein dicht besiedelter und aktiver Lebensraum ist, ist schon länger bekannt. Nun beschreiben David Probandt und sein Team vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen erstmals, wie es genau auf einem einzelnen Körnchen Sand aussieht. Die Forscherinnen und Forscher nutzten dazu Proben aus der südlichen Nordsee nahe Helgoland, auf denen sie zwischen 10.000 und 100.000 Mikroorganismen pro Körnchen nachwiesen.

Die vielen Tausend Bakterien besiedeln die Sandkörner nicht gleichmässig. Während exponierte Flächen faktisch unbesiedelt sind, tummeln sich die Bakterien in Rissen und Kuhlen. „Dort sind sie gut geschützt“, erklärt Probandt. „Wenn die Sandkörner vom Wasser umströmt und herumgewirbelt werden und aneinander reiben, finden die Bakterien in solchen Einbuchtungen ein sicheres Plätzchen.“ Auch vor Räubern, die die Oberfläche der Sandkörner nach Nahrung abgrasen, sind sie so einigermaßen sicher.

Blick auf ein Sandkorn unter dem Fluoreszenzmikroskop: Die grünen Pünktchen sind eingefärbte Bakterien, die sich vor allem in Vertiefungen auf dem Sandkorn angesiedelt haben. Foto: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie / CC-SA BY 4.0

Blick auf ein Sandkorn unter dem Fluoreszenzmikroskop: Die grünen Pünktchen sind eingefärbte Bakterien, die sich vor allem in Vertiefungen auf dem Sandkorn angesiedelt haben.
Foto: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie / CC-SA BY 4.0

Doch nicht nur die Anzahl, auch die Vielfalt der Bakterien beeindruckt. „Auf jedem einzelnen Sandkorn fanden wir tausende verschieden Arten von Bakterien“, sagt Probandt. Manche Arten und Gruppen von Bakterien finden sich demnach auf allen untersuchten Sandkörnern, andere treten nur vereinzelt auf. „Mehr als die Hälfte der Bewohner gleicht sich auf allen Körnern. Wir vermuten, dass diese bakteriellen ‚Stammspieler’ auf jedem Sandkorn eine ähnliche Funktion ausüben“, sagt Probandt. „Jedes Korn hat quasi die gleiche grundlegende Besetzung und Infrastruktur.“ Aus der Untersuchung eines einzelnen Sandkorns kann man also viel über die generelle bakterielle Vielfalt des Sandes erfahren.

Die sandliebenden Bakterien spielen eine bedeutende Rolle für das Ökosystem Meer und die weltweiten Stoffkreisläufe. Da diese Bakterien beispielsweise Kohlenstoff und auch Stickstoff aus dem Meerwasser und aus einströmenden Flüssen verarbeiten, wirkt Sand wie ein riesiger, reinigender Filter. Vieles von dem, was das Meerwasser in den Boden spült, kommt nicht wieder heraus.

„Jedes Sandkorn funktioniert wie eine kleine Bakterien-Vorratskammer“, sagt Probandt. Es liefere den nötigen Nachschub, um die großen Stoffkreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und auch Schwefel am Laufen zu halten. „Wie auch immer die Bedingungen sind, denen die Bakteriengemeinschaft auf einem Sandkorn gerade ausgesetzt ist – durch die große Vielfalt ihrer ‚Stammspieler’ findet sich immer jemand, der die Substanzen aus dem Umgebungswasser verarbeitet.“

Forschung: David Probandt, Thilo Eickhorst, Andreas Ellrott, Rudolf Amann & Katrin Knittel; veröffentlicht online 01.12.2017 in The ISME Journal. DOI:10.1038/ismej.2017.197

WWW:
Veröffentlichung in „The ISME Journal“
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

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