Allgemeine Mikrobiologie

20 1DieMikroorganismen–einekurzeEinführung
Plus1.8 BegrenzungderBiomasseproduktiondurchPhosphorundStickstoff
Die das Wachstum der Pflanzen und damit die Biomasseproduktion
begrenzenden Elemente sind Phosphor und
Stickstoff.SiesinddiewachstumslimitierendenFaktorenauf
demLandundindenmeistenOzeanen.FürdasMeerwasser
liegen genaue Angaben vor. Aus der Tabelle lässt sich entnehmen,
wie viel Biomasse (in g Trockenmasse) aus den in
1m 3 Meerwasser enthaltenen Elementen gebildet werden
kann. Aus 28 g Kohlenstoff (C) lassen sich 60–100 g, aus
0,3gStickstoff(N)6gundaus0,03gPhosphor(P)nur5g
Biomasseerzeugen.DieBiomasseproduktionwirdalsoletztlichdurchPhosphatbegrenzt.ImMeerwasserhabenfolglich
auchdiestickstofffixierendenOrganismen,z.B.Cyanobakterien,
keinenSelektionsvorteil. IntropischenMeeren hat sich
jedoch überraschend Eisen als das wachstumslimitierende
Elementherausgestellt.
VerteilungderBioelementeinderTrockenmassevonMikroorganismenundimMeerwasser
(1entspricht100gBiomasse).
Element
gpro100gTrockenmasseder
Organismen(„A“)
gin1m 3 Meerwasser
(„N“)
VerhältnisA/N
Kalium 1 390 390
Kohlenstoff 30 28 ca.1
Silicium 0,5 0,5 1
Stickstoff 5 0,3 0,06
Phosphor 0,6 0,03 0,05
Schwefel 1 900 900
Eisen 1 0,05 0,05
Vanadium 0,003 0,0003 0,1
1.6.4 KreislaufdesSchwefels
Abb.1.11 DerKreislaufdesSchwefels.
ErklärungimText.
IndenlebendenZellenliegtSchwefelhauptsächlichalsMercaptogruppe
inFormvonschwefelhaltigenAminosäurenvor(Abb.1.11).SeinAnteil
anderTrockenmassederOrganismenbeträgtwenigerals 1%. Beider
ZersetzungderorganischenSubstanzenwerdendieMercaptogruppenals
H 2 Sabgespalten.SchwefelwasserstoffoxidiertmitSauerstoffspontanzu
SchwefelundanderenProdukten;oderSchwefelwasserstoffundSchwefel
werdenvonaerobenBakterienzurEnergiegewinnungzuSulfatoxidiert
(Sulfurikanten). Sulfat kommt im Meerwasser (ca. 28 mM) in etwa
100fachhöhererKonzentrationvoralsgelösterSauerstoff.InSedimenten
entstehtdieüberwiegendeMengedesinderNaturauftretendenSchwefelwasserstoffsim
ZugederdissimilatorischenSulfatreduktion durch
Desulfurikanten (sulfatreduzierende Bakterien). Dieser in anoxischen
SedimentenvonGewässernentstehendeSchwefelwasserstoffkanndurch
anaerobephototropheBakterienwiederzuSchwefelundSulfatoxidiert
werden.GelangtderSchwefelwasserstoffinsauerstoffhaltigeZonen,so
wirderentwederabiotischoderdurchaerobeSchwefelbakterienzuSulfat
oxidiert.DenzurSyntheseschwefelhaltigerAminosäurennotwendigen
SchwefelwasserstoffgewinnendiePflanzenundMikroorganismendurch
assimilatorischeSulfatreduktion.DieTieresindaufdieAufnahmereduzierterSchwefelverbindungenmitderNahrungangewiesen.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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