Unerwartete Anpasser der Tiefsee — Archaeen, die 30% des Meeresplanktons ausmachen, könnten Nährstoffkreisläufe verändern

In einer sich erwärmenden Tiefsee könnten winzige Mikroben die Nährstoffkreisläufe verändern

Die Ozeanerwärmung ist nicht nur ein Oberflächenphänomen. Ihre Auswirkungen reichen inzwischen bis in Tiefen unter 1.000 Meter. Doch inmitten dieses Wandels passt sich ein unerwarteter Akteur an. Archaeen der Art Nitrosopumilus maritimus, die etwa 30% des marinen Planktons ausmachen, könnten in wärmerem Wasser sogar effizienter werden.

Forscher der University of Illinois und der University of Southern California entdeckten, dass dieser Mikrobe seine Aktivität unter Erwärmungsbedingungen aufrechterhalten und sogar steigern kann, was den ozeanischen Nährstoffkreislauf global verändern könnte.

Die Archaeen, die den Stickstoffkreislauf des Ozeans antreiben

Nitrosopumilus maritimus und seine Verwandten machen schätzungsweise etwa 30% des gesamten marinen Planktons aus. Viele Wissenschaftler halten diesen Mikrobe für unverzichtbar für die Ozeanchemie wegen seiner Rolle bei der Ammoniakoxidation.

Durch die Umwandlung von Stickstoff in verschiedene chemische Formen im Meerwasser regulieren diese Mikroben das Wachstum von Phytoplankton. Diese winzigen Organismen bilden die Grundlage mariner Nahrungsketten.

Tiefseeerwärmung verändert die Eiseneffizienz

Die Auswirkungen der Ozeanerwärmung könnten sich auf Tiefen über 1.000 Meter erstrecken. Bisher ging man davon aus, dass Tiefseetemperaturen weitgehend von der Oberflächenerwärmung isoliert sind.

— Professor Wei Qin (University of Illinois, Mikrobiologie)

Experimentelle Belege für Anpassung

Professor Qin und Professor David Hutchins leiteten sorgfältig kontrollierte Experimente. Als Nitrosopumilus unter eisenlimitierten Bedingungen bei erhöhten Temperaturen kultiviert wurde, nutzte er Eisen effizienter.

Unter eisenlimitierten Bedingungen bei steigenden Temperaturen konnte der Mikrobe mit weniger Eisen effizienter arbeiten. Er zeigte eine überraschende Anpassungsreaktion auf den doppelten Stress von Erwärmung und Eisenmangel.

Globale Ozeanchemie-Modelle zeigen die Zukunft

In Kombination mit der globalen Ozeanbiogeochemie-Modellierung von Alessandro Tagliabue an der Universität Liverpool deuten die Ergebnisse darauf hin, dass sich Tiefsee-Archaeengemeinschaften in einem wärmeren Klima ausbreiten und den Nährstoffkreislauf verstärken könnten.

— Professor Wei Qin

Verifizierungsfahrt diesen Sommer — Von Seattle zum Golf von Alaska nach Hawaii

Die Professoren Qin und Hutchins werden diesen Sommer als Co-Chefwissenschaftler an Bord des Forschungsschiffs Sikuliaq eine Verifizierungsfahrt von Seattle über den Golf von Alaska zum subtropischen Wirbel bei Hawaii durchführen.

Zum Thema Ozeanerwärmung und Klima: "Höhere Ozean-Auflösung enthüllte Hitzewellen."

Was diese Ergebnisse bedeuten

Die 'unsichtbaren Herrscher' mit 30% Anteil am Meeresplankton — Nitrosopumilus maritimus ist für das blosse Auge unsichtbar, doch diese Archaeen machen 30% des marinen Planktons aus.

Nicht alle Erwärmungsauswirkungen sind negativ — Diese Forschung zeigt, dass zumindest einige Meeresorganismen sich an die Erwärmung anpassen und sogar effizienter funktionieren können.

Vom Labor zum offenen Ozean — der richtige Weg wissenschaftlicher Verifizierung — Die geplante Sommerfahrt mit der R/V Sikuliaq veranschaulicht den wissenschaftlichen Ansatz, Laborergebnisse unter realen Ozeanbedingungen zu bestätigen.

気候変動の影響は通常、ネガティブな文脈で語られます。しかし今回の研究は、少なくとも一部の海洋生物が温暖化に適応し、むしろ効率的に機能する可能性を示しました。鉄が不足する条件下で温度が上がるとより少ない鉄で活動できるという発見は、深海生態系の回復力（レジリエンス）を示唆する興味深い結果です。ただし、これは生態系全体の安定を保証するものではなく、栄養循環のバランスが変化することで予期しない連鎖反応を引き起こす可能性もあります。

実験室から実海域へ — 科学的検証のあるべき姿

今夏に予定されている研究船シクリアックによる検証航海は、実験室の発見を現実の海で確かめるという科学の基本に忠実なアプローチです。シアトルからアラスカ湾、亜熱帯循環域、ハワイという多様な海域を横断することで、異なる水温と鉄濃度の条件下での古細菌の振る舞いを包括的に調査できます。この航海の結果次第では、海洋の将来予測モデルを大きく書き換える可能性があります。