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Viel Sauerstoff, aber nichts zu "knabbern"

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 20.03.2015 11:22

Sauerstoff und einzelliges Leben bis hinab auf die nackte ozeanische Kruste haben Geobiologen mit dem US-Bohrschiff "Joides Resolution" im pazifischen Meeresboden entdeckt, und das in einem der nährstoffärmsten Gebiete der Weltmeere. Ihre Ergebnisse stellten sie jetzt in "Nature Geoscience" vor.

Begutachtung der Bohrkerne auf der IODP-Fahrt 329 in den südpazifischen Wirbel 2010. (Foto: GFZ)Das Leben hat sich die Erde bis in nahezu jeden Winkel erschlossen. Selbst mitten im südpazifischen Wirbel, einem der nährstoffärmsten Gebiete der Weltmeere, leben Mikroben im gesamten Meeresboden bis hinunter zur basaltischen ozeanischen Krustenplatte. Das haben Untersuchungen an Bohrkernen gezeigt, die das US-Bohrschiff "Joides Resolution" 2010 ungefähr auf halbem Weg zwischen Südamerika und Neuseeland erbohrt hat. "Wir haben in den Sedimenten keine Grenze für diese Tiefe Biosphäre finden können", erklärt Steven d'Hondt, Geobiologe an der Universität von Rhode Island in Narragansett und damals Fahrtleiter.

Allerdings ist es für die Bewohner wahrlich kein Zuckerschlecken, denn die Ernährungssituation ist selbst für hartgesottene Bakterien ernst. "Wir haben eine Populationsdichte, die zehn- bis hundertmillionenfach geringer ist als im übrigen Ozean", erklärt Fahrtteilnehmer Jens Kallmeyer, Wissenschaftler am Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam. So gering waren die Zellzahlen, dass Geobiologen wie Kallmeyer nur wenig mehr über die Bodenbewohner sagen können, als dass sie sehr einsam sind. "Aufgrund der extrem geringen Zelldichten ist so wenig DNA im Sediment, dass praktisch alle Methoden versagen", bedauert der Potsdamer Wissenschaftler, "da ist noch viel Nachholbedarf in der Methodenentwicklung."

Die extrem geringe Bevölkerungsdichte im Sediment hat eine für die Forscher überraschende Konsequenz: "Im gesamten Sediment bis hinab zur Kruste ist Sauerstoff nachweisbar", erklärt Steven d'Hondt. In den bisher untersuchten Bohrkernen war nach wenigen Zenti- oder Dezimeter Schluss. Die sauerstoffverzehrenden Mikroorganismen verbrauchten das gesamte Gas für ihren Stoffwechsel und mussten das Feld ihren anaeroben Kollegen überlassen. Unter Nährstoffmangel können sie das nicht, folglich durchdringt der Sauerstoff das gesamte Sedimentpaket und scheint sogar mit dem Wasser in die obere ozeanische Kruste einzudringen.

Das aber könnte für den Stoffkreislauf der Erde Folgen haben. D'Hondt und seine Kollegen schätzen, dass 37 Prozent der Ozeanböden von derart sauerstoffreichen Sedimenten bedeckt sind. Im Pazifik, der die größten landfernen Areale besitzt, sind es sogar 44 Prozent der Fläche. Diese sauerstoffhaltigen Böden wandern langsam aber unaufhaltsam in Richtung der Subduktionszonen, an denen sie zurück ins Erdinnere sinken. "Wenn eine Erdplatte mit solchem Material in die Erde abtaucht und wieder aufgeschmolzen wird", sagt Kallmeyer, "dann wird über diesen Prozess Sauerstoff dem Erdinneren zugeführt." Wie viel das ist, ist völlig unklar. An manchen Subduktionszonen in Kontinentnähe könnten nährstoffreiche Sedimente die Mikroben im Sediment zu Höchstleistungen anregen. "Dann stellt sich natürlich die Frage, wie viel Sauerstoff noch vorhanden ist, wenn die Platte aufgeschmolzen wird", meint Kallmeyer. An anderen Subduktionszonen wie dem Marianengraben fehlt dagegen die Nährstoffzufuhr vom Festland, deshalb dürfte dort sauerstoffhaltiges Sediment abtauchen. Was der Sauerstoff im oberen Erdmantel bewirkt, ist ebenfalls völlig ungeklärt. Das soll in künftigen Studien genauer untersucht werden.