Mixotrophe Mikroalgen in der Amazonas-Flussfahne: Eine adaptive Ernährungsstrategie
In der ausgedehnten Flussfahne des Amazonas existieren mikroskopisch kleine Algen, die eine bemerkenswerte Flexibilität in ihrer Überlebensweise zeigen. Diese Mikroalgen kombinieren Photosynthese mit der Aufnahme organischer Substanzen und können zudem andere Mikroorganismen räuberisch nutzen. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) hat in einer aktuellen Studie, veröffentlicht im Fachjournal Communications Biology, nachgewiesen, dass diese sogenannte Mixotrophie besonders am äußeren Rand der Flussfahne, weit im Atlantik, vorherrscht. Die Ergebnisse verdeutlichen einen bislang wenig beachteten Mechanismus im marinen Nahrungsnetz und Kohlenstoffkreislauf eines der größten flussbeeinflussten Meeresökosysteme.
Die Amazonas-Flussfahne und ihre Bedeutung
Der Amazonas ist für den Transport großer Mengen Süßwasser in den tropischen Atlantik verantwortlich, was etwa 50 % des Süßwassereintrags in diese Region und bis zu 20 % weltweit ausmacht. Die daraus entstehende Flussfahne erstreckt sich über mehrere hundert Kilometer und verändert sich mit zunehmender Entfernung vom Flussdelta. Dabei entsteht ein komplexes Mosaik verschiedener Lebensräume mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Die Basis des Nahrungsnetzes in diesem dynamischen System bilden mikroskopische Planktonorganismen. Traditionell wurde zwischen autotrophen Phytoplankton, das Photosynthese betreibt, und heterotrophen Zooplankton, das andere Organismen frisst, unterschieden. Neuere Erkenntnisse zeigen jedoch, dass einige Mikroalgen beide Ernährungsweisen kombinieren: Sie betreiben Photosynthese und nehmen gleichzeitig organische Stoffe auf oder ernähren sich räuberisch von anderen Mikroorganismen. Dieses Phänomen, die Mixotrophie, verwischt die klassische Trennung zwischen Produzenten und Konsumenten und stellt einen wichtigen ökologischen Prozess dar.
Methodische Ansätze zur Untersuchung der Ernährungsstrategien
Die Differenzierung der Ernährungsweisen in gemischten Planktongemeinschaften stellt eine Herausforderung in der Meeresforschung dar. Ein bedeutender Fortschritt ist die Analyse stabiler Stickstoffisotope in Aminosäuren aus Planktonproben. Diese Isotopenmuster erlauben Rückschlüsse auf die trophische Position der Organismen. In der aktuellen Studie wurden diese Isotopenanalysen mit Umweltparametern und Untersuchungen der Planktongemeinschaft, wie Pigmentanalysen und mikroskopischen Beobachtungen, kombiniert.
Ana Fernández-Carrera von der Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Erstautorin der Studie, erklärt: „Durch diese Kombination von Methoden können wir mixotrophe Ernährungsweisen erstmals direkt unter natürlichen Bedingungen nachweisen, was bisher hauptsächlich im Labor möglich war.“ Sie sammelte während zweier Expeditionen in den Jahren 2018 und 2021 insgesamt 46 Planktonproben an 29 Stationen entlang der Flussfahne. Ergänzend wurden Umweltfaktoren wie Nährstoffgehalte, Phytoplanktonpigmente, Sauerstoffkonzentrationen und die Wassersäulenstruktur erfasst.
Veränderungen der Ernährungsstrategien entlang der Flussfahne
Die Untersuchung zeigte, dass nahe der Flussmündung überwiegend autotrophe Organismen mit einer trophischen Position von etwa 1,0 dominieren. Mit zunehmender Entfernung und Alter der Flussfahne steigt dieser Wert auf etwa 1,5, was auf eine verstärkte mixotrophe Ernährung hinweist. Werte von 2,0 oder höher, die auf eine überwiegend heterotrophe Ernährung hindeuten, wurden nicht erreicht.
Diese Entwicklung korreliert mit abnehmenden Nährstoffkonzentrationen, beispielsweise sinkt Nitrat von hohen Werten nahe der Mündung auf etwa 2 µM am Kontinentalschelf und weiter in Richtung offenes Meer. Parallel dazu reduzieren sich die Chlorophyllkonzentrationen von über 0,5 µg/L auf circa 0,17 µg/L. Die Wassersäulenstruktur verändert sich zugunsten mächtiger durchmischter Oberflächenschichten, während die Sauerstoffwerte leicht unterhalb der Sättigung liegen.
Unter diesen zunehmend nährstoffarmen und physikalisch heterogenen Bedingungen profitieren Organismen, die verschiedene Ernährungsweisen kombinieren. Sie besitzen einen Wettbewerbsvorteil gegenüber strikt autotrophen oder heterotrophen Arten. Natalie Loick-Wilde, Korrespondenzautorin der Studie, betont: „Mixotrophie ist kein Randphänomen, sondern unter bestimmten Umweltbedingungen eine dominante und effiziente Strategie.“
Relevanz der Mixotrophie für Ökosysteme und Klimaforschung
Die Ergebnisse haben weitreichende Bedeutung über die Amazonasregion hinaus. Sie stellen die traditionelle Sichtweise mariner Nahrungsnetze mit klar getrennten Produzenten und Konsumenten infrage und zeigen ein Kontinuum von Ernährungsformen auf. Ana Fernández-Carrera hebt hervor: „Mixotrophie ist weit verbreitet und funktional bedeutsam. Für realistische Modelle mariner Ökosysteme muss sie berücksichtigt werden.“
Darüber hinaus spielen mixotrophe Organismen eine wichtige Rolle im marinen Kohlenstoffkreislauf. Sie fördern die Bildung und Anreicherung von kohlenstoffreichem, schwer abbaubarem organischem Material, was zur langfristigen Kohlenstoffspeicherung im Ozean beiträgt. Frühere Studien hatten den äußeren Bereich der Amazonas-Flussfahne als bedeutende Kohlenstoffsenke identifiziert, wo Mixotrophie vorherrscht.
Die Wissenschaftlerinnen betonen die Notwendigkeit, die Verbreitung und Dominanz der Mixotrophie in marinen Ökosystemen besser zu verstehen. Dies ist entscheidend, um den Kohlenstoffkreislauf, die Nährstoffdynamik und den Energiefluss präziser abzubilden. Ein verbessertes Verständnis dieser trophischen Muster kann zur Optimierung von Ozean- und Klimamodellen beitragen und das Management mariner Ökosysteme, beispielsweise durch den Schutz produktiver Regionen, unterstützen. Künftige Forschung sollte die Methoden zur Erfassung mixotropher Isotopensignaturen weiterentwickeln und auf weitere Meeresgebiete ausweiten.
Kontakt und Informationen
- IOW-Pressekontakt: Dr. Kristin Beck | Tel.: 0381 – 5197 135 | presse@iow.de
- Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Ana Fernández-Carrera | Universidad de Las Palmas de Gran Canaria | ana.carrera@ulpgc.es
Dr. Natalie Loick-Wilde | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde | natalie.loick-wilde@iow.de
Das Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) untersucht den natürlichen und vom Menschen beeinflussten Wandel von Küsten- und Randmeeren mit einem interdisziplinären Ansatz. Die Ostsee dient dabei als Modellregion. Ziel ist es, den Dialog zwischen Wissenschaft, Politik und Gesellschaft zu fördern und zur nachhaltigen Entwicklung der Küstenmeere beizutragen. Weitere Informationen unter www.iow.de.
Originalpublikation
Ana Fernández-Carrera, Noémie Choisnard, Dirk Wodarg, Iris Liskow, Ajit Subramaniam, Joseph P. Montoya, Maren Voss, Natalie Loick-Wilde (2026): Mixotrophy emerges as an optimal strategy in mature waters of the Amazon River plume. Communications Biology. DOI: 10.1038/s42003-026-09893-4
