Phytoplankton nutzt einen Nahrungsmix für das Wachstum

7. Februar 2024, von GRK2530

Foto: Nele Martens/Çağıl Gümüş

Die Bilder zeigen einen Teil des Untersuchungsgebiets, das Elbe-Ästuar in Hamburg (links), Tetradesmus, einen der Phytoplanktonstämme, die in der Studie untersucht wurden (Mitte) und einen Teil der DNA-Extraktion, die zur Identifizierung der Phytoplanktonstämme erforderlich ist (rechts).

Phytoplankton sind kleine Organismen im Wasser, welche Kohlenstoffdioxid binden können. Im Rahmen von Forschungen während ihrer Doktorarbeit konnte Nele Martens nun anhand von 17 Phytoplanktonstämmen zeigen, dass diese in der Lage sind, auch organische Verbindungen (z.B. Zucker oder Aminosäuren) für ihr Wachstum zu nutzen. Die Ergebnisse hat sie in der Fachzeitschrift 'Proceedings of the Royal Society of B' veröffentlicht.

Phytoplankton sind freischwebende, mikroskopisch kleine Organismen, die sich nicht selbstständig fortbewegen können. Sie sind für das Ökosystem Ästuar - also Flussmündungen, die dem Wechselspiel von Ebbe und Flut ausgesetzt sind - von wesentlicher Bedeutung, da sie als Nahrungsgrundlage für zahlreiche Tierarten dienen und Kohlenstoffdioxid (CO₂) durch Photosynthese binden. Eine zunehmende Zahl von Studien zeigt jedoch, dass viele Gruppen auch organischen Kohlenstoff aus ihrer Umgebung aufnehmen können.

„Die Fähigkeit des Phytoplanktons, Nährstoffe und Energie aus verschiedenen Quellen zu generieren, könnte eine Strategie für den Umgang mit einer schwankenden Ressourcenverfügbarkeit darstellen, insbesondere in hochdynamischen Ökosystemen wie Ästuaren“, sagt Nele Martens, Doktorandin am Graduiertenkolleg 2530 der Universität Hamburg.

In ihrer Doktorarbeit untersuchte sie die Auswirkungen von 31 organischen Kohlenstoffquellen auf das Wachstum von 17 Phytoplanktonstämmen aus dem Elbe-Ästuar, die vier funktionelle Gruppen abdecken. Zu den untersuchten Stämmen zählten unter anderem Grünalgen, Cyanobakterien und Kieselalgen. Ziel war es, das Potenzial verschiedener Phytoplankton-Arten aus unterschiedlichen funktionellen Gruppen in der Fähigkeit zu vergleichen, gelösten organischen Kohlenstoff für das Wachstum zu nutzen.

„Alle unsere Stämme waren in der Lage, mindestens eine und bis zu 26 organische Verbindungen für ihr Wachstum zu nutzen, unabhängig von Jahreszeit oder Herkunft. Eine geringere Lichtverfügbarkeit, wie sie typischerweise in trüben Ästuaren und ähnlichen Lebensräumen auftritt, führte zu einer insgesamt schlechteren Fähigkeit, organische Substanzen für das Wachstum zu nutzen“, sagt Martens, Hauptautorin der Studie. „Dies deutet darauf hin, dass der Erwerb von organischem Kohlenstoff nicht in erster Linie eine Strategie zur Bewältigung der Dunkelheit ist.“

Die Ergebnisse sind ein weiterer Beleg dafür, dass Mixotrophie – also die Fähigkeit, sowohl Kohlendioxid zu assimilieren als auch organischen Stoffen zu verwerten – eine allgegenwärtige Fähigkeit des Phytoplanktons ist und in der Forschung berücksichtigt werden sollte.