Mikrobielle Gemeinschaften stellen einen Großteil der Biomasse und Biodiversität in der arktischen Umwelt dar. Ihre Aktivität treibt die biogeochemischen Kreisläufe im Meereis, in der Wassersäule und im Sediment an und macht Bakterien somit unersetzlich für ein funktionierendes Ökosystem.
Planktonische Primärproduzenten und Meereisalgen, die Sonnenlicht, CO2 und Wasser nutzen können, um organisches Material aufzubauen, bilden die Basis des arktischen Nahrungsnetzes. Dieses Material kann dann von größeren Lebewesen aufgenommen werden, oder sinkt langsam aus der lichtdurchfluteten Wassersäule in die Tiefe, wo es eine wichtige Nahrungsquelle für die Bewohner der Tiefsee und des Meeresbodens darstellt. Bakterien sind in der Lage dieses Material wieder in seine Bestandteile zu zerlegen und können somit Nährstoffe aufbereiten und zurück in die Umgebung abgeben. Ihr Mitwirken in Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufen ist also auch eine wichtige Grundlage für die oben genannte Primärproduktion.
Seit einigen Jahrzehnten jedoch verändert sich die Arktis. Besonders deutlich wird das durch den Rückgang der Meereisbedeckung und des -volumens, sowie durch einen deutlichen Temperaturanstieg, der hier dreimal schneller voranschreitet als im weltweiten Durchschnitt. Trotz der wichtigen Rolle von Mikroorganismen für die Ökosystemfunktion, wissen wir nach wie vor nur sehr wenig über ihre Anpassungsfähigkeit auf die veränderten Umweltbedingungen und inwiefern diese Veränderungen Auswirkungen auf ihre Diversität, Aktivität oder Funktion haben.
Durch unsere Arbeit am Tiefseeobservatorium HAUSGARTEN versuchen wir zu einem besseren Verständnis für zeitliche und räumliche Veränderungen mikrobieller Gemeinschaften und ihrer Funktionsweise entlang von wechselnden Umweltbedingungen beizutragen. Unsere Arbeit umfasst sowohl klassische Kultivierungsansätze, Diversitätserhebungen, als auch ‘omics und single-cell-Technologien, um die Funktion und Aktivität von Mikroorganismen in verschiedenen arktischen Lebensräumen zu untersuchen.
Kontakt: A. Boetius, C. Bienhold, M. Wietz
Literatur:
Cardozo Mino, M., Fadeev, E., Salman-Carvalho, V., Boetius, A. (2021). Spatial Distribution of Arctic Bacterioplankton Abundance Is Linked to Distinct Water Masses and Summertime Phytoplankton Bloom Dynamics (Fram Strait, 79°N). Frontiers in Microbiology, 12 (658803).
Fadeev, E., Salter, I., Schourup-Kristensen, V., Metfies, K., Nöthig, E.-M. , Engel, A., Piontek, J., Boetius, A., Bienhold, C. (2018): Microbial Communities in the East and West Fram Strait During Sea Ice Melting Season. Frontiers in Marine Science. doi: 10.3389/fmars.2018.00429
Rapp, J.Z., Fernández Méndez, M., Bienhold, C. , Boetius, A. (2018): Effects of Ice-Algal Aggregate Export on the Connectivity of Bacterial Communities in the Central Arctic Ocean. Frontiers in Microbiology 9. doi: 10.3389/fmicb.2018.01035
Hoffmann, K., Hassenrück, C., Salman-Carvalho, V., Holtappels, M., Bienhold, C. (2017): Response of Bacterial Communities to Different Detritus Compositions in Arctic Deep-Sea Sediments. Frontiers in Microbiology, 8. doi: 10.3389/fmicb.2017.00266
Boetius, A., Anesio, A.M., Deming, J.W., Mikucki, J.A., Rapp, J.Z. (2015): Microbial ecology of the cryosphere: sea ice and glacial habitats. Nature Reviews Microbiology 13: 677–690. doi:10.1038/nrmicro3522
Fernandez-Mendez, M., Wenzhöfer, F., Peeken, I., Sørensen, H.L., Glud, R., Boetius, A. (2014): Composition, Buoyancy Regulation and Fate of Ice Algal Aggregates in the Central Arctic Ocean. PLOS One 9(9): e107452. doi:10.1371/journal.pone.0107452
Jacob, M., Soltwedel, T., Boetius, A., Ramette, A. (2013): Biogeography of benthic bacteria at regional scale in the deep Fram Strait (LTER HAUSGARTEN, Arctic), PLOS One 8:9, doi: 10.1371/journal.pone.0072779
