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19. Dezember 2019   432/19    Forschung

Mikrobielle Vielfalt im Watt

Bakteriengruppen verschiedener Breitengrade unterscheiden sich stärker als gedacht

Oldenburg. Die Vielfalt bestimmter Mikroorganismen in Wattgebieten unterscheidet sich stärker als bisher angenommen zwischen verschiedenen geographischen Regionen der Erde. Darauf deuten Untersuchungen eines Forscherteams um Dr. Janina Vogt vom Institut für Biologie und Umweltwissenschaften der Universität Oldenburg hin. Die Wissenschaftler untersuchten mit molekulargenetischen Methoden die Biodiversität von Cyanobakterien in Wattflächen unterschiedlicher Klimazonen – von Wüsten bis in die Polarregion. Dabei zeigte sich, dass die identifizierten Arten offenbar spezifisch für die untersuchten Regionen sind und nicht, wie oft angenommen, weltweit verbreitet sind. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler im Fachmagazin „Plos One“ veröffentlicht.

Eine hohe Artenvielfalt in den Tropen und wenige Spezialisten in den Polargebieten: So sind Pflanzen- und Tierarten typischerweise auf der Erde verteilt. Von Mikroorganismen hingegen nahmen Wissenschaftler lange an, dass überall auf dem Globus die gleichen Arten vorkommen – nicht zuletzt, weil sich Kleinstlebewesen leichter verbreiten können als beispielsweise Pflanzen an Land. Doch diese Sicht auf die Biodiversität der Mikroorganismen stellen Wissenschaftler zunehmend infrage.

Um sich dieser Frage zu nähern, untersuchte das Oldenburger Team gemeinsam mit Kollegen aus dem Oman auf verschiedenen Wattflächen Cyanobakterien. Diese photosynthetisch aktiven Mikroorganismen sind weltweit in vielen Lebensräumen verbreitet. Einige Arten leben auf und in den Sedimenten flacher Küstenregionen, die bei Ebbe trockenfallen. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der mikrobiellen Matten. Das sind dünne Filme aus Kleinstlebewesen und organischen Molekülen, die unter anderem größeren Organismen als Nahrung dienen, aber auch das Sediment zusammenhalten.

Aus Proben von Wattflächen vor den Küsten des Omans, Kroatiens, Frankreichs, Islands und Niedersachsens isolierten die Forscher das Erbgut der darin enthaltenen Organismen. Mit molekulargenetischen Methoden sequenzierten sie anschließend DANN-Bereiche und verglichen sie mit bekannten Sequenzen aus Datenbanken. Auf diese Weise bestimmten insgesamt knapp 1000 genetisch unterschiedliche Einheiten, sogenannte Genotypen. Zwar müsse künftige Forschung klären, ob dies einzelne Arten sind. Dennoch geben die Ergebnisse einen Überblick darüber, wie die genetische Vielfalt der Mikroben weltweit verteilt ist.

„Das Besondere an unserer Arbeit ist, dass wir alle Proben mit der gleichen Methode untersucht haben. Die Ergebnisse der verschiedenen Regionen sind daher tatsächlich vergleichbar“, sagt Vogt. Zu ihrer Überaschung fanden die Forscher nur eine einzige Art, die in allen Untersuchungsgebieten vorkam. Gut drei Viertel der identifizierten Cyanobakterien-Genotypen kamen hingegen nur in jeweils einer der Regionen vor.

Die Forscher untersuchten zudem mit statistischen Methoden, welchen Einfluss Umweltparameter wie der Salzgehalt oder pH-Wert oder Klima-Faktoren auf die Verbreitung der Mikroben haben. Dabei stellten sie fest, dass die Anzahl der Arten vor allem mit dem Breitengrad korrelierte.  „Auf diese globalen Muster kommt es uns an“, sagt Prof. Dr. Dirk Albach, der am Institut für Biologie und Umweltwissenschaften die Arbeitsgruppe „Biodiversität und Evolution der Pflanzen“ leitet. Viele Studien hätten bisher nur kleinere Regionen abgedeckt, so dass Schlussfolgerungen über die weltweite Verbreitung der Mikroben schwierig seien. Je mehr Forscher jedoch darüber wissen, wie die mikrobiellen Gemeinschaften in verschiedenen Regionen zusammengesetzt sind, desto eher können sie beispielsweise Aussagen darüber treffen, ob die mikrobiellen Matten eines Wattgebiets intakt oder gestört sind. Zukünftig können diese Ergebnisse dazu beitragen, den Schutzwert der mikrobiellen Lebensgemeinschaften einzuschätzen. Um die beobachteten Trends zu festigen, sind nach Ansicht der Forscher jedoch noch weitere Studien nötig.

Janina C. Vogt, Raeid M. M. Abed, Dirk C. Albach & Katarzyna A. Palinska: Latitudinal gradient of cyanobacterial diversity in tidal flats. PlosONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0224444

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Cyanobaktieren besiedeln Wattflächen, hier im niedersächsischen Wattenmeer, und spielen als Teil von mikrobiellen Matten eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung der Sedimente. Foto: Janina Vogt, Universität Oldenburg

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Die Oldenburger Forscher untersuchten auch die Vielfalt von Cyanobakterien auf Wattflächen an der isländischen Küste. Foto: Janina Vogt, Universität Oldenburg

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Am Golf von Oman geht die Wüste direkt ins Meer über. Foto: Janina Vogt, Universität Oldenburg

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Kontakt

Dr. Janina Vogt, Tel.: 0441/798-3970, E-Mail:

(Stand: 09.06.2021)