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Ablauf der anaeroben (ohne Sauerstoff) Methanoxidation

Seit wenigen Jahren gilt dem im Meeresboden gebildeten und gespeicherten Methan vermehrt die Aufmerksamkeit von Geologen, Klimaforschern und Biologen. Trotz ständiger Neubildung und Wanderung zur Oberfläche des Meeresbodens gelangen zum Glück keine größeren Methanmengen aus dem Meer in die Atmosphäre. Spezielle Mikroorganismen unter der Oberfläche des Meeresbodens oxidieren nämlich das Methan, bevor es ins freie Wasser gelangen kann (siehe dazu Abbildung 1 und 2).

Dieser Prozess wird von zwei in Symbiose lebenden Mikroorganismen gesteuert. In der Zone der Methanoxidation ist kein Sauerstoff vorhanden und für die Mikroorganismen steht nur das im Meerwasser enthaltene Sulfat als Oxidationsmittel zur Verfügung. Das Sulfat wird dabei zu Schwefelwasserstoff reduziert. Schwefelwasserstoff ist für höhere Lebewesen zwar sehr giftig, wird aber durch andere Mikroorganismen etwas weiter oben im Kontakt mit dem freien Meerwasser sehr schnell und vollständig reoxidiert.

Abb.1: Proben aus dem Schwarzen Meer: Ein Stück dieser Schlote konnten die Forscher mit einem Tauchboot aus 200 Meter Tiefe bergen und später daraus das neue Enzym isolieren. Diese Schlote sind dicht mit pelzigen Belägen - Matten aus methanoxidierenden Mikroorganismen - bewachsen.

Bild: Projekt Ghostdabs, Universität Hamburg, Originalkontext

Abb.2: Der Weg des Kohlenstoffs im Schwarzen Meer einschließlich Bildung und Inaktivierung von Methan. Der Wasserkörper des Schwarzen Meeres besteht aus einem oberen sauerstoffhaltigen und einem unteren sauerstofffreien Teil. Abgestorbenes Plankton sinkt in die Tiefe und seine Zersetzung zu Kohlendioxid beginnt. Im oberen Wasser geschieht das noch mit Sauerstoff (der Einfachheit halber nicht eingezeichnet). Weiter unten bauen dann Sulfat-reduzierende Mikroorganismen das tote organische Material mit Hilfe des im Meerwasser reichlich vorhandenen Sulfats ab. Dabei bildet sich Schwefelwasserstoff und wiederum Kohlendioxid. In den tieferen Sedimentschichten ist das Sulfat verbraucht und es entsteht gasförmiges Methan. In Proben aus den Schloten des Schwarzen Meers haben die Forscher in den Mikrobenmatten Mikroorganismen entdeckt, die dieses Methan mit Sulfat oxidieren, also inaktivieren. Aus dem Sulfat wird dabei wiederum Schwefelwasserstoff, der in einem anderen Prozess in Sulfat zurückverwandelt wird. In anderen Meeren enthält gewöhnlich der gesamte Wasserkörper Sauerstoff und die Methanoxidation mit Sulfat findet dann im Sediment statt.

Bild: Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, Originalkontext

 

ICBM-Webmaster (Stand: 10.09.2018)