Große Mengen an Zucker unter Seegraswiesen

Große Men­gen an Zuck­er wer­den von See­gräsern in den Boden abgegeben. Weltweit sind das mehr als 1 Mil­lion Ton­nen Sac­cha­rose – genug Zuck­er für 32 Mil­liar­den Dosen Cola. Das ist erstaunlich: Nor­maler­weise ver­brauchen Mikroben blitzar­tig jeden frei ver­füg­baren Zuck­er. Forschende des Max-Planck-Insti­tuts für Marine Mikro­bi­olo­gie fan­den zudem, dass die See­gräs­er auch Phe­nole freiset­zen. Diese hal­ten die meis­ten Mikroben davon ab, die Sac­cha­rose abzubauen. So ist es möglich, dass sie unter den See­graswiesen ver­graben bleibt und nicht in CO2 umge­wan­delt und wieder in den Ozean und die Atmo­sphäre freige­set­zt wird. Die Forschen­den präsen­tieren ihre Ent­deck­ung nun in der Zeitschrift Nature Ecol­o­gy & Evolution.
See­gras bildet üppige Unter­wasser­wiesen in vie­len Küsten­re­gio­nen der Welt. Diese Meere­spflanzen ent­fer­nen sehr effizient Kohlen­diox­id aus der Atmo­sphäre: Ein Quadratk­ilo­me­ter See­gras spe­ichert fast dop­pelt so viel Kohlen­stoff wie Wälder an Land, und das 35-mal so schnell. Jet­zt haben Forschende des Max-Planck-Insti­tuts für Marine Mikro­bi­olo­gie in Bre­men her­aus­ge­fun­den, dass See­gräs­er sehr viel Zuck­er in ihre Böden, die soge­nan­nte Rhi­zosphäre, abgeben. Die Konzen­tra­tion von Zuck­er unter dem See­gras war min­destens 80-mal so hoch wie alles, was bish­er im Meer gemessen wurde. „Zur Einord­nung: Wir schätzen, dass weltweit zwis­chen 0,6 und 1,3 Mil­lio­nen Ton­nen Zuck­er, haupt­säch­lich in Form von Sac­cha­rose, in der See­gras-Rhi­zosphäre lagern“, erk­lärt Manuel Liebeke, Leit­er der Forschungs­gruppe Metabolis­che Inter­ak­tio­nen am Max-Planck-Insti­tut für Marine Mikro­bi­olo­gie. „Das entspricht unge­fähr der Menge an Zuck­er in 32 Mil­liar­den Dosen Cola!“

Phenole vermiesen Mikroben die Nascherei

Mikroben lieben Zuck­er: Er ist leicht ver­daulich und steckt voller Energie. Warum ver­naschen die zahlre­ichen Mikroor­gan­is­men in der See­gras-Rhi­zosphäre die Sac­cha­rose nicht? „Wir haben lange ver­sucht, das her­auszufind­en“, sagt Erstau­torin Mag­gie Sogin, die die Forschung vor der ital­ienis­chen Insel Elba und am Max-Planck-Insti­tut in Bre­men leit­ete und mit­tler­weile an der Uni­ver­sität von Kali­fornien Merced tätig ist. „Wir haben fest­gestellt, dass See­gras – wie viele andere Pflanzen auch – Phe­nole in sein Sed­i­ment abgibt.“ Phe­nole sind in unser­er Umge­bung nichts Seltenes: Rotwein, Kaf­fee und Obst sind voll davon, und viele Men­schen nehmen sie als Nahrungsergänzungsmit­tel zu sich. Aber diese Sub­stanzen wirken auch antimikro­biell und hem­men den Stof­fwech­sel der meis­ten Mikroor­gan­is­men. „Wir haben Exper­i­mente durchge­führt, in denen wir die Mikroor­gan­is­men in der See­gras-Rhi­zosphäre mit aus dem See­gras isolierten Phe­nolen in Kon­takt bracht­en – und tat­säch­lich wurde dort viel weniger Sac­cha­rose kon­sum­iert, als wenn wir keine Phe­nole zuge­set­zt hatten.“

Einige Spezialisten nutzen die Zucker unter dem Seegras

 „Das See­gras pro­duziert den Zuck­er während der Pho­to­syn­these. Unter durch­schnit­tlichen Lichtver­hält­nis­sen ver­wen­den die Pflanzen den Großteil dieses Zuck­ers für ihren eige­nen Stof­fwech­sel und ihr Wach­s­tum. Aber bei sehr starkem Licht, zum Beispiel zur Mit­tagszeit oder im Som­mer, pro­duzieren sie mehr Zuck­er als sie ver­brauchen oder spe­ich­ern kön­nen. Dann geben sie die über­schüs­sige Sac­cha­rose in ihre Rhi­zosphäre ab. Es ist qua­si ein Überlaufventil.“
— Nicole Dubili­er, Direk­torin am Max-Planck-Insti­tut für Marine Mikrobiologie

Verblüf­fend­er­weise gedei­ht eine kleine Gruppe mikro­bieller Spezial­is­ten trotz der schwieri­gen Bedin­gun­gen. Sogin ver­mutet, dass diese Spezial­is­ten nicht nur in der Lage sind, Sac­cha­rose zu ver­dauen und Phe­nole abzubauen, son­dern auch dem See­gras nutzen – indem sie Nährstoffe pro­duzieren, die es zum Wach­sen braucht, etwa Stick­stoff. „Solche vorteil­haften Beziehun­gen zwis­chen Pflanzen und Mikroor­gan­is­men in der Rhi­zosphäre ken­nen wir gut von Landpflanzen. Aber wir fan­gen ger­ade erst an, die inni­gen und kom­plizierten Wech­sel­wirkun­gen von See­gräsern mit Mikroor­gan­is­men in der mari­nen Rhi­zosphäre zu ver­ste­hen“, so Sogin.

Wichtige, gefährdete Lebensräume

See­graswiesen gehören zu den am stärk­sten bedro­ht­en Leben­sräu­men unseres Plan­eten. „Große Men­gen an gespe­ichertem Kohlen­stoff wür­den freige­set­zt, wenn die See­graswiesen weit­er abnehmen. Dabei zeigt unsere Forschung ganz deut­lich: Nicht nur das See­gras selb­st, son­dern auch die großen Men­gen an Sac­cha­rose unter den leben­den See­graswiesen müssen dabei bedacht wer­den. Unsere Berech­nun­gen zeigen, dass, wenn die Sac­cha­rose in der See­gras-Rhi­zosphäre durch Mikroben abge­baut würde, weltweit bis zu 1.540.000 Ton­nen Kohlen­diox­id in die Atmo­sphäre gelan­gen wür­den“, erk­lärt Liebeke. „Das entspricht etwa der Menge an Kohlen­diox­id, die 330.000 Autos in einem Jahr ausstoßen.“ Die See­gras­bestände nehmen in allen Ozea­nen rapi­de ab. Die jährlichen Ver­luste wer­den an eini­gen Stan­dorten auf bis zu sieben Prozent geschätzt, ver­gle­ich­bar dem Ver­lust von Koral­len­rif­f­en und tro­pis­chen Regen­wäldern. Bis zu einem Drit­tel des weltweit­en See­gras­be­standes kön­nte bere­its ver­loren gegan­gen sein. „Wir wis­sen nicht so viel über See­gras wie über Leben­sräume an Land“, betont Sogin. „Unsere Studie hil­ft uns, einen der wichtig­sten Küsten­leben­sräume unseres Plan­eten bess­er zu ver­ste­hen und macht deut­lich, wie wichtig es ist, diese „blauen Kohlen­stof­fökosys­teme“ zu erhalten.“