Tief unter der spiegelglatten Oberfläche der kroatischen Seen, in einem Bereich, in den das menschliche Auge selten vordringt, entfaltet sich ein unsichtbarer Kampf, der das Leben zahlreicher Organismen prägt und das Gleichgewicht ganzer Ökosysteme aufrechterhält. Die neuesten Entdeckungen von Mikrobiologen eröffnen ein neues Kapitel im Verständnis von Bakterien, die, obwohl mikroskopisch klein, einen enormen Einfluss auf den Nährstoffkreislauf und die Widerstandsfähigkeit der Seesysteme gegenüber dem Klimawandel haben.

Unerwartete Rolle von Bakterien in der Seeökologie

Bisher ging man davon aus, dass Bakterien, die in Süßwasserseen leben, komplexe Zucker wie Polysaccharide auf eine Weise abbauen, die der breiteren Gemeinschaft zugutekommt – durch den Abbau außerhalb der Zelle setzen sie Nährstoffe frei, die dann auch von anderen Mikroorganismen genutzt werden können. Neue Forschungsergebnisse von in- und ausländischen Wissenschaftlern zeigen jedoch, dass sich bestimmte Bakterien äußerst egoistisch verhalten: Sie behalten wertvolle Nährstoffe für sich, innerhalb ihrer Zellen, und begrenzen so die Verfügbarkeit für andere Organismen.

Diese Entdeckung verändert das bisherige Bild des mikrobiellen Lebens in Seen und wirft zahlreiche Fragen auf, wie sich diese „egoistische“ Strategie auf die Stabilität von Nahrungsnetzen auswirkt, insbesondere unter Bedingungen zunehmend ausgeprägter Klimaschwankungen.

Studie an kroatischen Seen – Kozjak und Crniševo

Die Untersuchung wurde an zwei sehr unterschiedlichen Seen durchgeführt: dem kalten und oligotrophen Kozjak-See im Herzen des Nationalparks Plitvicer Seen und dem Crniševo-See, der in den südlicheren Regionen liegt und für seine wärmeren Temperaturen und die größere Algenmenge bekannt ist. Diese Vielfalt ermöglichte es den Wissenschaftlern, zu vergleichen, wie Mikroorganismen unter gegensätzlichen Bedingungen funktionieren.

Über mehrere Saisons – Frühling und Sommer 2022 sowie Winter 2023 – wurden Wasserproben entnommen, und im Labor wurden die Bakterien verschiedenen Arten von fluoreszenzmarkierten Polysacchariden ausgesetzt. Die Analyse ergab, dass bestimmte Bakterienarten gezielt bestimmte Zucker erkennen und intern verarbeiten, was ihre Selektivität und „Egoismus“ bestätigt.

Saisonale Schwankungen und klimatische Herausforderungen

Im Kozjak-See war der egoistische Abbau im Winter, wenn die Ressourcen knapp waren, am ausgeprägtesten, während im Crniševo-See diese Aktivität im Sommer ihren Höhepunkt erreichte, als aufgrund von Algenblüten reichlich Nährstoffe vorhanden waren. Dieses Verhalten wurde bisher ausschließlich in ozeanischen Ökosystemen beobachtet, daher löste seine Entdeckung in Süßwasserumgebungen in wissenschaftlichen Kreisen große Überraschung aus.

Diese Veränderungen wären nicht so wichtig, wenn Bakterien nicht die Grundlage ökologischer Ketten bildeten – ihre Art der Nährstoffnutzung kann die Verfügbarkeit von Nahrung für Phytoplankton, Zooplankton und bis hin zu Fischen und Vögeln, die von ihnen abhängen, direkt beeinflussen. All dies wird durch den Klimawandel, der die Wassertemperatur, die Länge der Jahreszeiten und die Menge der verfügbaren Nährstoffe verändert, zusätzlich erschwert.

Selektiver Abbau und mikrobielle Wählerischkeit

Eines der wichtigsten Ergebnisse der Forschung war, dass Bakterien nicht auf alle Arten von Polysacchariden gleich reagieren. Zum Beispiel wurde Pullulan – ein Zucker, der von bestimmten Pilzen synthetisiert wird – als häufigstes Ziel des egoistischen Abbaus identifiziert. Eine solche Spezifität deutet auf ein hohes Maß an Anpassung bakterieller Gemeinschaften an Umweltbedingungen und eine potenzielle Veränderung der Dynamik von Nahrungsketten hin, wenn sich die ökologischen Bedingungen ändern.

Angesichts der Tatsache, dass Seen wie der Kozjak im Winter zufrieren, kommt es zu einer Art „Reset“ des Ökosystems, aber wärmere Winter und kürzere Frostperioden könnten diese natürliche Erneuerung in Zukunft stören. Veränderungen solcher saisonaler Muster könnten langfristige Folgen für das Gleichgewicht mikrobieller Gemeinschaften und den Stoffkreislauf von Substanzen wie Kohlenstoff und Stickstoff haben.

Lage und Wert des Standorts

Der Kozjak-See, das Juwel der Plitvicer Seen, ist nicht nur ein touristisches Kleinod, sondern auch ein natürliches Labor zur Untersuchung des Klimawandels. Seine Lage innerhalb des UNESCO-Weltkulturerbes verleiht der Bedeutung solcher Forschung eine zusätzliche Dimension. Andererseits bietet der Crniševo-See, obwohl er der breiten Öffentlichkeit weniger bekannt ist, einen außergewöhnlichen Wert als Repräsentant mediterraner Süßwassersysteme.

Die Lage beider Seen in unterschiedlichen Klimazonen ermöglichte es den Wissenschaftlern zu verstehen, wie Mikroorganismen auf veränderliche Bedingungen reagieren – vom kalten Winter des Kozjak bis zu den warmen Sommern des Crniševo. Gerade diese kontrastreiche Natur lieferte wertvolle Einblicke in die Anpassungsfähigkeit und das Verhalten von Bakterien.

Zukünftige Forschung – was kommt als Nächstes?

Das Forschungsteam plant nun, die Untersuchung auf neue Seen auszudehnen und die genetische Analyse zu erweitern, um die spezifischen Gene und Enzyme zu entdecken, die für das egoistische Verhalten der Bakterien verantwortlich sind. Sie fragen sich, wie weit verbreitet solche Strategien sind und welche Rolle sie im globalen Kohlenstoffkreislauf spielen – eine Frage, die eine direkte Verbindung zu Umweltschutzrichtlinien und nachhaltiger Entwicklung hat.

All diese Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen der mikroskopischen Welt, die unter der Oberfläche unserer Seen lebt. Denn in einer Zeit, in der immer mehr über Emissionsreduzierung und grüne Politik gesprochen wird, vergessen wir oft, dass die Antworten gerade in den kleinsten Organismen liegen könnten – Bakterien, die leise, aber unaufhaltsam vitale Prozesse in der Natur steuern.