Das Rädertierchen Cephalodella acidophila kann nur unter extrem sauren Bedingungen gedeihen.

Foto: C. Jersabek / Uni Salzburg

Das konnten Forscher zeigen, die das Plankton in Kohleseen genau unter die Lupe nahmen.

Wenn von Bakterien im Wasser die Rede ist, denken wir sofort an Escherichia coli, Legionellen oder ähnliche Krankmacher. Tatsächlich enthält jedoch auch gesundheitlich völlig unbedenkliches Wasser jede Menge Bakterien, von denen wir allerdings nie hören. Dabei sind sie großteils dafür verantwortlich, dass unsere Gewässer "funktionieren".

"Mikroorganismen sind für den allergrößten Teil der stofflichen Umsetzungen in Seen verantwortlich", wie Thomas Weisse, Leiter des Instituts für Limnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Mondsee, ausführt. Nichtsdestoweniger kennt sie nicht nur die Öffentlichkeit nicht – auch wissenschaftlich sind die kleinsten Wasserbewohner wenig erforscht.

Zu den Mikroorganismen in Seen zählen neben Bakterien auch Blaualgen und einzellige Wimper- und Geißeltierchen sowie winzige Rädertierchen. Es gibt unzählige Arten davon, und wie in jedem anderen Lebensraum auch dürfte jede spezifische Ansprüche und Funktionen haben. In einem gerade abgeschlossenen Projekt, das vom Wissenschaftsfonds FWF finanziert wurde, haben sich Weisse und seine Mitarbeiter in Zusammenarbeit mit den Universitäten Leipzig und Potsdam mit einer ganz speziellen Art von See-Ökosystem und deren mikroskopischen Bewohnern beschäftigt: Sie haben untersucht, wie Mikroorganismen mit den extrem sauren Bedingungen von Tagebau-Restseen zurechtkommen.

Was vom Tagebau übrigblieb

Tagebau-Restseen entstehen, wenn in einem Gebiet die Braunkohleförderung aufgegeben wird, indem sich die zurückbleibenden Gruben im Lauf der Zeit mit Grundwasser füllen. Gleichzeitig tritt auch das schwefelhältige Mineral Pyrit an die Oberfläche, das durch Bakterien zu Eisen, Sulfat und Säure abgebaut wird. Das Ergebnis sind rötlich gefärbte Seen, die einen pH-Wert von rund 2,5 aufweisen und damit ungefähr so sauer wie Essig sind.

Die Biodiversität in solchen Gewässern ist erwartungsgemäß stark eingeschränkt – Fische oder auch nur Wasserflöhe sucht man hier vergebens -, tot sind diese Seen jedoch nicht. Selbst unter diesen lebensfeindlichen Bedingungen tummelt sich noch eine ganze Riege von Mikroorganismen im Wasser.

In dieser unter "Plankton" zusammengefassten Lebensgemeinschaft gibt es alles, was es in größeren Gemeinschaften auch gibt: Einige Arten gewinnen ihre Energie aus dem Sonnenlicht, während andere von pflanzlichem Material leben und wieder andere sich von anderen Mikroorganismen ernähren. Allerdings kommt nicht jedes Kleinstlebewesen mit den sauren Bedingungen in diesen Seen gleich gut zurecht: Manche sind nur säuretolerant, während einige Spezialisten die niedrigen pH-Werte zum Überleben brauchen.

Um mehr über die Verhältnisse im Plankton herauszufinden, untersuchten Weisse und seine Mitarbeiter vier Seen: zwei extrem saure in der ostdeutschen Lausitz, den ebenfalls sehr sauren Roten See in Langau im Waldviertel und als Vergleich den Badeteich von Langau, der zwar auch ein Überbleibsel der Braunkohleförderung ist, aber mit neutralem Wasser verdünnt wurde und heute einen ganz normalen pH-Wert hat.

In diversen Laborversuchen verglichen Weisse und seine Mitarbeiter das Wachstum und die Überlebensrate verschiedener im Freiland gesammelter Mikroorganismen unter verschiedenen pH-Werten, Temperaturen und Nahrungsangeboten. Dabei fanden sie auch bisher unbekannte Arten, die speziell an saure Lebensräume angepasst sind, so etwa das Rädertierchen Cephalodella acidophila, das in gewöhnlichen Seen gar nicht überleben kann.

Habitatsvergleich

Doch bei weitem nicht alle Bewohner saurer Gewässer haben ein so enges Überlebensspektrum. Mikroorganismen können auf verschiedenste Weise in einen See gelangen – mit dem Wind, dem Regen oder auch durch Vögel. Eine gängige Hypothese besagt, dass über ihr weiteres Gedeihen lediglich das Habitat entscheidet: Passt es für sie, ist alles gut, wenn nicht, fassen sie dort auf die Dauer nicht Fuß. Wäre das der Fall, müssten die Angehörigen einer Art in allen Seen gleich sein.

Die Gruppe um Weisse überprüfte diese Annahme, indem sie dieselben Arten von Mikroorganismen in den drei Tagebau-Restseen miteinander verglich. Die Seen unterscheiden sich zwar im pH-Wert kaum voneinander, wohl aber in Alter und/oder geografischer Lage, sind sich also ähnlich, aber nicht gleich.

Wie die Limnologen dabei feststellten, können sich die Kleinstlebewesen sehr wohl an "ihren" See anpassen: Dieselbe Art kann sich in ähnlichen Habitaten nämlich durchaus unterschiedlich verhalten – und sich auch unterschiedlich stark vermehren bzw. gegen Konkurrenz durchsetzen. Offenbar entscheiden sowohl die Herkunft des Planktons als auch seine lokalen Anpassungen über sein Überleben bzw. seinen Erfolg.

"Unsere Untersuchungen leisten einen wichtigen Beitrag zur wissenschaftlichen Debatte über die Verbreitung freilebender Mikroorganismen", freut sich Weisse. Und nicht zuletzt bringen die Forschungsarbeiten auch wertvolle Erkenntnisse für die Wiederherstellung von stark versauerten Gewässern. (Susanne Strnadl/DER STANDARD, Printausgabe, 24.08.2011)