Die Welt der Mikroben in den Ozeanen wird lebendig, wenn wir verstehen, wie diese winzigen Organismen mit dem alten Kohlenstoff aus den Tiefen des Meeres interagieren. Eine aktuelle Studie im Fachmagazin Communications Earth & Environment von Forschenden des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – Unerforschte Schnittstelle der Erde“ beleuchtet, welche Rolle Kohlenstoff aus hydrothermalen Quellen spielt. Diese Quellen sind nicht nur für abenteuerlustige Taucher von Interesse, sondern auch für die Wissenschaft, da sie Kohlendioxid aus dem Erdinneren freisetzen, das viele Millionen Jahre alt ist.

Ein faszinierendes Detail aus der Studie ist, dass Kohlenstoff aus heißen Quellen bis zu 30 % der Biomasse der dort ansässigen Bakterien ausmacht. Es zeigt sich, dass Krebse, die sich von diesen Bakterien ernähren, ebenfalls diesen alten Kohlenstoff in sich tragen. Die Forscher untersuchen ein Hydrothermalsystem in nur 10 Metern Wassertiefe vor der taiwanesischen Insel Kueishantao, wo sie Radiokohlenstoff-Analysen nutzen, um den Weg des Kohlenstoffs durch das marine Ökosystem zu verfolgen.

Kohlenstoffkreislauf im Detail

Doch wie passt dieser Prozess in die größeren Zusammenhänge des Kohlenstoffkreislaufs? Kohlenstoffverbindungen wie Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) sind auf der Erde in verschiedenen Speicherformen vorhanden: in der Atmosphäre, der Biosphäre, der Hydrosphäre, der Pedosphäre und der Lithosphäre. Der größte Speicher, der Erdkern, enthält über 90 % des gesamten Kohlenstoffvorkommens. Die kritischen Komponenten für das Klima sind jedoch die oberflächennahen Speicher, wo der Austausch zwischen Atmosphäre, Biosphäre und Ozean stattfindet.

Die Forscher der Universität Bremen zeigen zudem, dass nur ein kleiner Teil des freigesetzten Kohlenstoffs im lokalen Ökosystem bleibt; der Großteil gelangt in die Atmosphäre oder wird im Ozean verteilt. Dieser Prozess findet durch langsame geologische Austauschprozesse zwischen tiefen und oberflächennahen Speichern statt, während die schnellen Austauschprozesse nur Tage bis Jahrtausende dauern. Vulkanausbrüche und menschliche Aktivitäten tragen ebenfalls zur Anreicherung von Kohlenstoff in der Atmosphäre bei.

Die Rolle von Mikroben und die biologische Kohlenstoffpumpe

Marine Mikroorganismen steuern entscheidende biogeochemische Austauschprozesse. Eine wichtige Funktion haben hierbei die mikroskopisch kleinen Algen, die die Grundlage des marinen Nahrungsnetzes bilden. Ein Teil des Kohlenstoffs, der durch die biologische Kohlenstoffpumpe (BCP) in das Innere des Ozeans transportiert wird, versorgt die benthischen Gemeinschaften mit Energie und senkt die CO2-Konzentration in der Atmosphäre erheblich. Ohne BCP wäre die CO2-Konzentration in der Atmosphäre doppelt so hoch.

Aktuelle Messungen schätzen die globale Stärke der biologischen Kohlenstoffpumpe auf 5 bis 20 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr. Studien zeigen, dass Umweltfaktoren wie Temperatur und Sauerstoffverfügbarkeit direkten Einfluss auf die Aktivität der Bakterien und somit auf die gesamte Dynamik des Kohlenstoffkreislaufs haben.

Die internationale Zusammenarbeit zwischen Forschenden in Taiwan und Bremen hebt die Dringlichkeit hervor, dieses komplexe Zusammenspiel weiter zu untersuchen. Es ist nicht nur ein Fundament für unser Verständnis der Meeresökosysteme, sondern auch entscheidend für das globale Klima. Die Ergebnisse dieser Forschungen werden zweifellos weitreichende Auswirkungen auf zukünftige Klimaanalysen und Schutzmaßnahmen haben.

Die Entdeckungen verdeutlichen, wie wichtig es ist, die Wechselwirkungen zwischen Mikroben und den verschiedenen Kohlenstoffspeichern der Erde zu verstehen, um effektive Lösungen für die Herausforderungen des Klimawandels zu finden.

Die Originalpublikation der Studie ist unter dem DOI 10.1038/s43247-026-03254-z zu finden, und die Details zu den Kohlenstoffkreisläufen und deren Dynamik lassen sich in weiteren Informationsquellen vertiefen.

Für ein umfassenderes Bild lohnt sich ein Blick auf den Bildungsserver Hamburg und die Studien zu den marinen Kohlenstoffkreisläufen vom GEOMAR.