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KATALYSE-Journal | Artikel Nr.: 15035

Bremen, 12.12.2008: Manche Meeresbakterien produzieren Schwefelwasserstoff, der für Tiere giftig ist. Bakterien können die Meerestiere aber auch vor dem giftigen Gas schützen, haben Forscher nun festgestellt. Vor Namibias Küste entgifteten die Mikroorganismen eine riesige Wolke schwefelwasserstoffhaltigen Wassers, ehe dieses seine ganze tödliche Wirkung entfalten konnte. Schwefelwasserstoff ist berüchtigt für seinen Gestank nach faulen Eiern.


Aber Schwefelwasserstoff ist eine Verbindung aus Schwefel und Wasserstoff, die nach faulen Eiern riechendes Gas, wobei der Geruch des farblosen, sehr giftigen Gases noch in einer Verdünnung von 0,1 ppm wahrnehmbar ist. Schwefelwasserstoff riecht nicht nur übel, er ist auch hoch giftig. Beim Menschen kann Schwefelwasserstoff in hohen Konzentrationen innerhalb kurzer Zeit zum Tod führen. Auch der Küstenfischerei - die etwa 90 Prozent der gesamten weltweiten Fischerträge erwirtschaftet - droht Gefahr durch das giftige Gase sind Substanzen, bei denen die einzelnen Moleküle so weit voneinander entfernt sind, daß sie praktisch keine Anziehungskraft mehr aufeinander ausüben und daher nicht mehr wie bei Flüssigkeiten oder Feststoffen aneinander haften. Gas . Die Überdüngung der Küstengewässer führt dazu, dass sich dort regelmäßig Sulfid bildet. Dieses kann die Fischbestände drastisch reduzieren.

Große Gruppe einzelliger, haploider (einfacher Chromosomensatz, Chromosomen) Organismen, oftmals mit Plasmiden, aber ohne echten Zellkern. Bakterien spielen dabei eine unredliche Rolle - schließlich werden sie unter anderem für die Enstehung des tödlichen Sulfids verantwortlich gemacht. Bakterien können aber auch als Retter in der Not auftreten, hat nun eine internationale Gruppe von Forschern vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, dem National Marine Information & Research Centre aus Namibia, dem Institut für Ostseeforschung Warnemünde und der Abteilung für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien festgestellt. Deren überraschendes Ergebnis: Vor der Küste Namibias entgifteten die Mikroskopisch kleine, einzellige Organismen, z.B. Bakterien, Blaualgen sowie ein großer Teil der Algen und Pilze. Mikroorganismen eine Fläche von etwa 7000 km2 - fast dreimal so groß wie Luxemburg.

Die Forscher untersuchten das Auftreten von Sulfidwolken vor der westafrikanischen Küste. Im Frühjahr 2004 stießen sie auf eine solche Wolke einer Größe von etwa 7000 km2, die über dem Meeresboden schwebte. An der Meeresoberfläche lagerte eine Schicht sauerstoffreichen Wassers. In Anwesenheit von Sauerstoff wird das giftige Sulfid abgebaut (oxidiert) und in ungiftigen Schwefel umgewandelt. Erstaunlicherweise fanden Lavik, Stührmann, Kuypers und ihre Kollegen zwischen dem Tiefen- und dem Oberflächenwasser eine Schicht, in der weder Sulfid noch Sauerstoff vorhanden war. Wohin verschwand das Gift?

"Ganz offensichtlich wurde es = unter Abwesenheit von Sauerstoff. anaerob - also ohne Chemisches Element der VI. Hauptgruppe, Symbol O, Ordnungszahl 8, Siedepunkt –182,97 °C, Schmelzpunkt –218,79 °C, bei Normalbedingungen farb- und geruchloses Gas, tritt normalerweise als S.-Molekül auf, kann aber auch kurzzeitig atomar oder als Ozon auftreten. Es ist das häufigste Element auf der Erde (Erdrinde 46,5 Gew-%, Gewässer 89 Gew-%, Luft 23 Gew-%). Sauerstoff - oxidiert", erklärt Torben Stührmann. "Viele Bakterien brauchen zum 'Atmen' keinen Sauerstoff sondern nutzen stattdessen N. das Salz der Salpetersäure ist eine anorganische Stickstoffverbindung, die natürlicher Bestandteil des Bodens ist. Nitrat . Und tatsächlich fanden wir überlappende Wasserschichten von Sulfid und Nitrat."

Diese Übergangsschicht ist der Lebensraum der entgiftenden Bakterien. Diese sind eng verwandt mit Bakterien von heißen und kalten Tiefseequellen. Mit Hilfe des Nitrats wandeln sie das Sulfid in fein verteilte Schwefelpartikel um, die ungiftig sind. So schaffen die Mikroorganismen eine Pufferzone zwischen dem giftigen Tiefenwasser und der sauerstoffreichen Wasseroberfläche und retten damit Fischen und anderen Meerestieren das Leben und zahlreichen Fischern ihre Fänge.

Diese Erkenntnisse, die nun im Fachjournal "Nature" veröffentlicht wurden, sind nicht nur für die Der Gesamtertrag der Meeres-F. lag im Jahr 2000 laut FAO bei 100.192.612 Tonnen. In Deutschland wurden im Jahr 2002 205. 689 Tonnen Seefisch angelandet.l Fischerei vor der Küste Westafrikas bedeutsam. Sie legen nahe, dass auch und gerade Lebensgemeinschaften am Meeresboden deutlich öfter als vermutet von den giftigen Wassermassen betroffen sind. Denn das Auftreten sulfidischer, giftiger Wassermassen wurde bisher mit Hilfe von Satelliten überwacht, die auf ihrer Umlaufbahn Bilder von der Meeresoberfläche machen. Der von Große Gruppe einzelliger, haploider (einfacher Chromosomensatz, Chromosomen) Organismen, oftmals mit Plasmiden, aber ohne echten Zellkern. Bakterien aus dem Sulfid gebildete Chemisches Element der VI. Hauptgruppe, Ordnungszahl 16, leuchtendgelbe Kristalle, Dichte 1,96 g/cm3, Nichtmetall. Schwefel im Oberflächenwasser ist als weißlich-türkise Verfärbung zu erkennen. Werden die Sulfidwolken aber bereits in tieferen Wasserschichten abgebaut, sind sie für die Satelliten nicht zu erkennen. "Wir gehen daher davon aus", erklärt die namibische Meereskundlerin Anja van der Plas, "dass es deutlich mehr dieser sulfidischen Ereignisse gibt, als bisher vermutet. Sie wurden nur mit den konventionellen Methoden übersehen."

"Unsere Entdeckung einer entgiftenden Bakterienblüte hat sowohl einen positiven als auch einen beunruhigenden Aspekt", fasst Gruppenleiter Marcel Kuypers zusammen. " Schwefelwasserstoff ist eine Verbindung aus Schwefel und Wasserstoff, die nach faulen Eiern riechendes Gas, wobei der Geruch des farblosen, sehr giftigen Gases noch in einer Verdünnung von 0,1 ppm wahrnehmbar ist. Schwefelwasserstoff ist giftig für höheres Leben und tötet Fische, Krabben und sogar Hummer schon in niedrigen Konzentrationen. Die gute Neuigkeit: Die nun entdeckten Bakteriengruppen verbrauchen augenscheinlich das gesamte Sulfid, ehe es das von Fischen bevölkerte Oberflächenwasser erreicht. Besorgniserregend ist aber, das ein Gebiet so groß wie das Amphibisches Ökosystem zwischen Hoch- und Niedrigwasserlinie, das vom natürlichen Ungleichgewicht durch Wechsel der Überflutung lebt. Wattenmeer von sulfidischem Bodenwasser betroffen sein kann, ohne dass wir es mit Satellitenmessungen oder Überwachungsstationen an der Küste bemerken."

Massensterben von Meereslebewesen durch Erstickung gibt es übrigens nicht nur vor Namibia, wo diese sulfidischen Ereignisse natürlich auftreten. Ähnliche Berichte liegen beispielsweise aus Kalifornien, Indien und dem Golf von Mexiko, aber auch aus europäischen Küstengewässern vor. "Es gibt zahlreiche Hinweise, dass die Überdüngung durch den Menschen und die globale Erwärmung in Zukunft noch deutlich öfter zum Auftreten von Sauerstoffarmut in Küstengewässern führen werden. Damit steigt auch die Gefahr sulfidischer Wassermassen", erklärt Gaute Lavik. "Doch wir können das Auftreten der Sulfidwolken nun zu bestimmten Umweltbedingungen in Beziehung setzen. Das eröffnet die Möglichkeit, zukünftig solche Ereignisse vorherzusagen."

Hintergrund: Todbringender Schwefelwasserstoff

Schwefelwasserstoff entsteht überall dort, wo menschliche, tierische oder pflanzliche Materie verfault und abgebaut wird. Der auffällige Geruch stellt eine eindringliche Warnung vor dem giftigen Gase sind Substanzen, bei denen die einzelnen Moleküle so weit voneinander entfernt sind, daß sie praktisch keine Anziehungskraft mehr aufeinander ausüben und daher nicht mehr wie bei Flüssigkeiten oder Feststoffen aneinander haften. Gas dar. Zunächst reizt das Gas Augen und Atemwege. Bei Einwirkung sehr hoher Konzentration kann es innerhalb weniger Sekunden zum Atemstillstand führen.

Einige Forscher machen Schwefelwasserstoff sogar für das massenhafte Aussterben zahlreicher Tier- und Pflanzenarten in der früheren Erdgeschichte verantwortlich. Eine sinkende Sauerstoffkonzentration in den Ozeanen können demnach dazu führen, dass der Schwefelwasserstoff aus den tieferen Wasserschichten an die Oberfläche steigt und dort in die Atmosphäre blubbert - wo er dann seine giftige Wirkung auf die Landlebewesen entfaltet.


Bild: Verfärbtes Oberflächenwasser vor Namibia, Jacques Descloitres, MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC.

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in Kooperation mit der André Sepeur Medienberatung, Saarlouis
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