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PUBLIC RELEASE DATE: 19 April 2005

Anammox-Bakterien entfernen Nährstoffe aus dem Ozean



Fluoreszenz-Mikroskopie der Anammox-Bakterien. Rechts die spezifisch angefrbten Anammox-Bakterien, links erkennt man alle Mikroorganismen in der Probe.

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Stickstoffverbindungen sind der Dnger, der die Wachstumsgeschwindigkeit der Pflanzen mit kontrolliert, und dadurch die Grundlage fr alle Lebensformen auf der Erde darstellt. Das Meer verliert aber stndig an Stickstoff, weil besondere Bakterien es abbauen und als Stickstoffgas in die Atmosphre freisetzen. Mit ausgefeilten Analysetechniken konnten Bremer Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut fr marine Mikrobiologie zusammen mit ihren niederlndischen Kollegen von der Universitt Nijmegen jetzt vor der Kste Namibias einem bisher ungeklrten Phnomen im Stickstoffhaushalt des Meers auf die Spur.

In den sauerstoffarmen Gebieten des Ozeans ist ein mikrobieller Prozess am laufen, der fr 30 bis 50% der globalen Verluste an stickstoffhaltigen Nhrstoffen aus dem Meer verantwortlich ist. In der neuesten Ausgabe des hoch angesehen Fachblatts Proceeding of the National Academy of Science (PNAS) erklren sie, dass dieser Prozess nicht wie lange angenommen ber die Denitrifikation abluft, sondern berraschenderweise unter Ausschlu von Sauerstoff mit Hilfe von Anammox-Bakterien geregelt wird. Die vor Namibia jetzt entdeckten Bakterien sind den Forschern keine Unbekannten. Kuypers und seine Kollegen wiesen sie schon 2003 im Schwarzen Meer nach, jetzt wurden sie auch im Ozean fndig

Manfred Schlsser



Verteilung der jhrlichen Primrproduktion in den Ozeanen. Das Benguela-Auftriebsgebiet liegt im wei markierten Rechteck. (Quelle: http://marine.rutgers.edu/opp/swf/Production/results/all2_swf.html)

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Vor Namibias Kste sorgt der Benguela-Strom durch sein Auftriebssystem fr Nachschub von Nhrstoffen, die fr einen reich gedeckten Tisch sorgen. Hier bedienen sich nicht nur die kleinen Fische, auch groe Wale kommen hierher. Die Anammox-Bakterien entfernen einen Groteil des Ammoniums aus dieser Nahrungskette, das dabei freiwerdende Stickstoffgas entweicht in die Atmosphre und nur ein geringer Bruchteil davon kann von Cyanobakterien und Algen wieder eingefangen und wieder ins System eingeschleust werden. Die Forscher fuhren eine ganze Batterie an Analysemethoden auf, um dieses Puzzle zu lsen. Mit einer einzigartigen Kombination von mikrobiologischen Techniken wie hochauflsenden Nhrstoff- und Lipidprofilen, isotopenmarkierten Ftterungsexperimenten und molekularbiologischen Techniken wie Fluoreszenzmikroskopie gelang es ihnen nachzuweisen, dass diese Bakterien in den sauerstoffarmen Zonen in 100 Meter Wassertiefe fr die Beseitigung von diesem Nhrstoff verantwortlich sind.

Diese Entdeckung hat weitreichende Konsequenzen fr das wissenschaftliche Verstndnis des Stickstoffkreislaufs. Die mathematischen Modelle, die die globale Stickstoffbilanz beschreiben, mssen jetzt revidiert werden, denn dieses neu entdeckte "Leck" hat direkten Einfluss auf die Berechnung des Kohlenstoffkreislaufs und damit auf langfristige Klimaabschtzungen.

Denitrifikation
Die Ergebnisse widerlegen die bisherigen Vermutungen, dass die sogenannte Denitrifikation (Umsetzung von Nitrat ber Nitrit mithilfe von organischer Materie und Bakterien zu Stickstoffgas) fr die Freisetzung von Stickstoff alleine verantwortlich ist.

Neue Spezies
Die Anammox-Bakterien aus dem Atlantik sind nahe Verwandte der Spezies aus dem Schwarzen Meer (Kuypers et al, Nature, 8 April 2003). Sie enthalten ebenfalls die einzigartigen leiterfrmigen Molekle (Ladderane), die in der Membran einer Organelle ber therbrcken verankert sind und diese so stabilisieren. Hier luft die Umsetzung von Ammonium zu Stickstoffgas ab. hnliche Strukturen kannte man bisher nur bei den "Urbakterien", den Archaeen.

Abwasserreinigung in Klranlagen
Der Anammox-Prozess ist nicht nur von akademischem Interesse, sondern bietet eine vielversprechende Alternative zu der klassischen Methode in Klranlagen, Stickstoffverbindungen zu entfernen. Die Kosten reduzieren sich auf ca. 10% und gleichzeitig verringert sich der Aussto des Treibhausgases Kohlendioxid um 88%. In Rotterdam setzte man diese Erkenntnisse jetzt um und nahm die weltweit erste auf Anammox-basierende Groklranlage in Betrieb.

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Titel der Publikation
Massive nitrogen loss from the Benguela upwelling system through anaerobic ammonium oxidation

Marcel M.M. Kuypers*, Gaute Lavik*, Dagmar Woebken*, Markus Schmid, Bernhard M. Fuchs*, Rudolf Amann*, Bo Barker Jrgensen* & Mike S.M. Jetten *Max-Planck-Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrae 1, 28359 Bremen, Germany Department of Microbiology, IWWR Radboud University Nijmegen, Toernooiveld 1, 6525 ED Nijmegen, The Netherlands

Weitere Information ber den Anammox-Prozess hier: www.anammox.com