IOW Logo

Forschungsthemen

Mikrobielle Diversität und Funktionen ungewöhnlicher Standorte

 

Innovative Instrumente für die aquatische Mikrobiologie

 

Mikroplastik in marinen Habitaten

Ein merklicher Teil des Plastik-Abfalls gelangt ins Meer. So wurde beispielsweise für das Jahr 2010 ein weltweiter Plastikeintrag in die Ozeane von 4.8 – 12.7 Millionen Tonnen geschätzt (Jambeck et al., 2015). Plastik findet man an den verschiedensten Stellen im Meer, mit besonders hohen Akkumulations-Raten in den Meeres-Wirbeln (Cozar et al., 2014). Unsere Forschung fokussiert sich auf Mikroplastik, also Partikel < 5mm. Primäres Mikroplastik besteht aus kleinen Partikel in Pflegeartikeln, Kleidungsfasern oder Plastikpellets vor der Verarbeitung. Sekundäres Mikroplastik entsteht erst in der Umwelt durch die Fragmentierung größerer Plastik-Gegenstände.

Man weiß, dass Mikroplastik in das marine System gelangt, z.B. durch Klärwerke, industriellen Austritt, oder versehentliches Fallenlassen. Die Konsequenzen dieser Verschmutzung für das marine Nahrungsnetz sind bisher nicht bekannt. Insbesondere die Rolle von mikrobiellen Gemeinschaften, die Mikroplastik besiedeln, stellt eine Wissenslücke dar. Erste Studien zu dem Thema deuten an, dass Mikroplastik in den Meeren von diversen pro- und eukaryotischen Mikroorganismen besiedelt wird (Zettler et al., 2013, Oberbeckmann et al., 2014). In diesem Zusammenhang sollte man besonderes Augenmerk auf die Gattung Vibrio legen. Diese Gruppe von Mikroorganismen beinhaltet mehrere pathogene Arten, und ist zudem bekannt für seine Assoziation mit höheren Organismen und seine Eigenschaft an marinen Oberflächen Biofilme zu bilden. Bakterien der Gattung Vibrio wurden bereits auf Plastik in Seewasser und an Stränden gefunden (Zettler et al., 2013, Quilliam et al., 2014).

Unsere Forschung zielt darauf ab, a) die Abundanzen, Quellen und Senken von Mikroplastik im marinen System zu bestimmen, b) die Diversität und Struktur von mikrobiellen Mikroplastik-assoziierten Gemeinschaften aufzudecken, und c) das Potential von Mikroplastik als Vektor für pathogene Bakterien zu ermitteln.

Grundlage der Mikroplastik Forschung in der Umweltmikrobiologie ist das Leibniz-gefördertes Konsortiumsprojekt namens MikrOMIK, welches sich mit Mikroplastik in der Ostsee befasst. Des Weiteren beprobten wir während einer Forschungsreise mit der MS Merian Mikroplastik in der Sargasso See. Anhand der gewonnenen Proben werden wir mikrobielle Biofilme auf Mikroplastik im Nord-Atlantik Müllstrudel erkunden. Im Projekt PlasticSchool wurden die Erkenntnisse in verständliche und pädagogisch wertvolle Schülermodule umgewandelt. Die entstandenen Unterichtseinheiten können von Lehrern selbstständig durchgeführt werden und sind für alle Klassenstufen erhältlich.

Im Jahr 2017 sind noch weitere Mikroplastik Projekte hinzugekommen, die, aufbauend auf MikrOMIK, sich vor allem mit den Quellen und Senken von Mikroplastik in der Ostsee und ihrem Einzugsgebiet beschäftigen. Das Projekt MicroCatch_Balt beschäftigt sich mit den Quellen und Senken von Mikroplastik im Einzugsgebiet der Warnow. Hierbei soll untersucht werden, wie viel Mikroplastik Eintrag über ein typisches Flusseinzugsgebiet in die Ostsee gelangt. BONUS MICROPOLL befasst sich ganzheitlich mit dem Thema Mikroplastik in der Ostsee, einschließlich assoziierter Schadstoffe und Mikroorganismen. Das Vorhaben des IOW umfasst die Ermittlung von a) der MP-Abundanz und -Zusammensetzung im Wasser, in Sedimenten und an Stränden der Ostsee, b) der Verweildauer von MP im Ökosystem, und c) der Vektorfunktion von MP für Mikroorganismen. Im Projekt PLASTRAT untersucht das IOW Mikroplastik Eintrag über Kläranlagen und Klärschlamm. Gemeinsam bilden all diese Projekte das Themen-Cluster 'Plastik im Meer'.

Vibrios und ihre Phagen in marinen Habitaten

Kontakt Günter Jost

Bakterien der Gattung Vibrio sind ubiquitärer Bestandteil des marinen Ökosystems. Ihre Verbreitung erstreckt sich von Küstengewässern, Ästuaren bzw. Brackwasser, bis hin zu Sedimenten, häufig assoziiert mit anderen höheren Organismen. Vor allem bei höheren Wassertemperaturen können Vibrio spp. eine Populationsdichte erreichen bzw. distinkte Populationen entwickeln, welche ihnen eine Infektion des Menschen, insbesondere immungeschwächten, ermöglicht (Ruppert et al., 2004). Dabei kann eine Infektion mit V. vulnificus zu Sepsis mit Todesfolge führen. Es ist anzunehmen, dass vor dem Hintergrund des Klimawandels Infektionen durch Bakterien der Gattung Vibrio zukünftig vermehrt auftreten (Baker-Austin et al., 2013).

Deshalb sind wir an der Diversität von Vibrionen in Küstenbereichen interessiert. So sollen im Projekt Vibrio - MV die Reservoirs und Diversität der regionalen Populationen von Vibrio spp. mit Fokus auf V. vulnificus im Küstenbereich Mecklenburg-Vorpommerns untersucht werden.

Bakterien der Gattung Vibrio wurden auch in Biofilmen auf Mikroplastik gefunden (Zettler et al., 2013). Ihre mögliche Bedeutung darin wird im Projekt MikrOMIK untersucht.

Unsere früheren Arbeiten zu Phagen-Wirts-Systemen (Wolf et al., 2003, Wolf et al., 2004, Jost & Wiese, 2013) haben wir in letzter Zeit auf die Untersuchung von solchen der Gattung Vibrio fokussiert (Sun et al., 2008, Yu et al., 2013)

Im Rahmen des Verbundprojektes ECOLOC sollen die Veränderungen der Populationen von Vibrionen und deren Phagen in Aquakulturanlagen an der Küste von Hainan (China) sowie in der vorgelagerten Küstenregion im Teilprojekt Vibrio - ECOLOC untersucht werden. Ein Aspekt dabei ist ein möglicher Einsatz dieser Phagen als Phagentherapie zur Eindämmung von Vibriosen in diesen Anlagen.