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Freitag, 28.07.2017
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Tiefsee-Katzengold als Eisendünger der Meere

Langlebige Pyrit-Nanopartikel aus hydrothermalen Vents als wichtige Eisenquelle enthüllt

Die hydrothermalen Schlote der Tiefsee spielen eine wichtige Rolle für die Eisenversorgung der Meere: Sie stoßen Nanopartikel aus der Eisenverbindung Pyrit aus, die lange schweben bleiben und so auch in weit entfernte Bereich des Meeres transportiert werden. Das enthüllt eine jetzt in „Nature Geoscience“ veröffentlichte Studie. Damit sind die „Schwarzen Raucher“ eine wichtige Nährstoffquelle für Kohlendioxid-bindende Algen auch an der Wasseroberfläche.
Ausstoß der Mariner Vents im Pazifik

Ausstoß der Mariner Vents im Pazifik

Wie alle Lebewesen benötigen auch die Bakterien und Algen im Ozean Eisen als Nährstoff für ihr Wachstum. Allerdings stehen ihnen am Meeresboden kaum biologische Eisenlieferanten zur Verfügung, Grünpflanzen oder eisenhaltiges Fleisch findet sich dort nicht. Woher aber kommt ihr Eisennachschub? Eine mögliche Antwort auf diese Frage könnte der Meeresboden selbst liefern, wie jetzt amerikanische Forscher während einer Expedition in den Pazifik entdeckten.

Dort untersuchten sie hydrothermale Vents, auch als schwarze Raucher bezeichnet – Stellen im Meeresboden, an denen heiße Flüssigkeit aus vulkanischen Schloten und Spalten austritt. Der Ausstoß dieser Vents enthält, so viel war bereits bekannt, hohe Konzentrationen von Mineralien und Nährstoffen. Bisher hielt man diesen Ausstoß jedoch für zu grob, um lange im Wasser schwebend zu bleiben und damit als Nährstoff für Einzeller und Bakterien zur Verfügung zu stehen.

Pyrit-Nanopartikel langlebig und transportabel


Die neue Studie der Universität von Delaware, durchgeführt unter anderem mit Hilfe des Tieftauchboots Alvin und des ferngesteuerten Tauchroboters Jason, hat jedoch ein ganz anderes Bild ergeben. Sie stellten fest, dass Vents eine signifikante Menge an mikroskopisch kleinen Pyritpartikeln ausstoßen. Das golden glänzende Mineral Pyrit, auch Katzengold genannt, ist chemisch gesehen ein kristallines Eisen-Disulfit und damit ein potenzieller Eisenlieferant.


Elektrononenmikroskop- Aufnahme eines Nanopartikels aus dem pazifischen Mauna-Vent

Elektrononenmikroskop- Aufnahme eines Nanopartikels aus dem pazifischen Mauna-Vent

Weil die Pyrit-Nanoteilchen tausendfach kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares, fallen sie nicht sofort wieder auf den Meeresboden zurück, sondern werden stattdessen mit dem Wasser mitgetragen. „Diese Partikel haben eine lange Verweildauer im Ozean und könne weite Distanzen von ihren Quellen zurücklegen“, erklärt Barbara Ransom, Porgrammleiterin für Meeresforschung in der National Science Foundation (NSF). „Damit bilden sie eine potenziell wichtige Nahrungsressource für das Leben in der Tiefsee.“

Stabilität macht Pyrit zum guten Reservoir


Das Pyrit bleibt länger stabil als andere Eisenverbindungen im Meer. Es reagiert nicht sofort mit dem Wasser und oxidiert, sondern wird in seiner intakten Form mit den Wasserströmungen weitertransportiert. „Während das Pyrit von den Vents in das freie Wasser und in Richtung der Wasseroberfläche wandert, oxidiert es allmählich und gibt dabei Eisen ab. Dieses wird dadurch verfügbar in Bereichen, wo Eisen aufgebraucht ist, so dass die Organismen es aufnehmen und wachsen können“, erklärt George Luther von der Universität von Delaware. „Das ist eine anhaltende Nahrungsergänzung für den Ozean - ähnlich wie Multivitamintabletten für einen Menschen.“

Da Eisen ein limitierender Faktor für das Wachstum von Phytoplankton ist und damit indirekt mitbestimmt, wie viel Kohlendioxid die winzigen Algen an der Meeresoberfläche binden und damit aus der Atmosphäre entfernen können, hat die Erkenntnis aus Bedeutung für die Klimaforschung. Es wirft ein neues Licht auf die Eisenversorgung wichtiger Akteure in der Treibhausgas-Senke Ozean. (Nature Geoscience, 2011; DOI: 10.1038/ngeo1148)
(National Science Foundation, 11.05.2011 - NPO)
 
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