Pflanzen

Fast jeder Meerwasseraquarianer kennt die roten Beläge, die beim Betrieb seines Aquariums irgendwann einmal auftreten. Sie bilden dichte Verbände und verhindern den Wasseraustausch darunter. So können sie auch anderes lebendes Inventar bedecken und es schädigen oder gar ersticken. Deshalb verwünscht jeder Aquarianer die Schmieralgen. Aber was hat es mit diesen Plagegeistern auf sich?

 

Wissenschaftlich handelt sich es dabei um Blaualgen bzw. Cyanobakterien. In früheren Zeiten stritten sich Mikrobiologen und Botaniker darum, in wessen Arbeitsbereich sie gehören, denn es sind Organismen auf der Entwicklungsstufe von Bakterien. Sie besitzen keinen kompartimentierten (umschlossenen) Zellkern, der in einer Membran liegt, sondern ihre DNA liegt frei im Zellzentrum. Auch ihr Stoffwechsel, speziell der der Proteine, und ihre Zellwand entsprechen der von Bakterien. Aber eine Definition der Algen sagt, dass sie mit Hilfe von Lichtenergie Wasser spalten können und dabei Sauerstoff freisetzen. Außerdem dürfen sie in ihrem Entwicklungszyklus keinen Embryo aufweisen (REIZE 2001 a & b). Demnach darf man die Cyanobakterien auch Blaualgen nennen. Letztlich sind aber alle Definitionen menschliches Ordnungsbemühen - die Organismen waren vorher da und kommen ohne Einteilungen zurecht.

Bei den Blaualgen im Meerwasseraquarium handelt es sich um Vertreter der Schwingalgen (Oscillatorien), die auch im Süßwasser und auf feuchtem Böden vorkommen können. Die Gattung Oscillatoria ist morphologisch zu verstehen und nicht als eine monophylogenetisch (entwicklungsgeschichtlich) einheitliche Gattung. Sie ist polyphyletisch, und die einzelnen Arten können sich in ihren Eigenschaften unterscheiden. Dadurch lässt es sich erklären, dass Oscillatorien sowohl in nährstoffarmem als auch in belastetem Meerwasser auftreten. Es handelt sich wahrscheinlich um unterschiedliche Organismen, die jeweils eingeschleppt wurden.


Ausdauernde Zeitgenossen

Wer einmal Schmieralgen im seinem Aquarium hatte weiß, wie ausdauernd sie sein können. Warum sind Oscillatorien so erfolgreich? Das liegt zum einen an ihrer Größe. Durch ihre Kleinheit sind die Diffusionswege der Nährstoffe und Gase durchs Zytoplasma kürzer und schneller als bei größeren Zellen. Zum anderen haben sie als trichale (fädige) Gebilde mehr Kontakt zur Umgebung als komplexere Zellverbände wie Makroalgen. Zusätzlich haben sie den Vorteil, das Licht besser ausnutzen zu können. Neben dem Chlorophyll, dem Lichtfänger der grünen Pflanzen und Algen, besitzen sie noch zusätzlich "Antennenpigmente". Die Lichtabsorption des Chlorophylls liegt hauptsächlich im roten und blauen Spektralbereich. Die gelben und grünen Komponenten können nicht zur Photosynthese genutzt werden. Durch Antennenpigmente (Phycobiline) wird diese Grünlücke geschlossen. Daran ist das blaue Phycocyanin und das rote Phycoerythrin beteiligt, die ihre Fluoreszenzenergie in das Photosystem einschleusen. Dabei sind die Blaualgen in der Lage, das Verhältnis der Farbstoffe an das vorhandene Licht anzupassen und so optimal Photosynthese zu betreiben. In tiefen Wasserregionen besitzen sie viel von dem roten Phycoerythrin als komplementäre Farbe zur blauen Umgebung. In manchen Fällen können die Oscillatorien durch die Farbstoffe Chlorophyll, Phycocyanin und Phycoerythrin vollkommen schwarz erscheinen, was eine gute Lichtausnutzung bewirkt.

Versteckspiel im Aquarium

Um einen guten Standort für die Photosynthese zu bekommen, können sich diese Algen durch Längsdrehungen ihrer Fäden vorwärts bewegen, was sich unter dem Mikroskop als schwingende Bewegung zeigt. Die Oscillatorien schaffen es dabei, pro Sekunde einige Mikrometer vorwärts zu kommen, und eine Art erreicht sogar bis 11 µm/s. Sie kann dann in eineinhalb Minuten einen ganzen Millimeter wandern. So erklärt sich auch der morgendliche gute Eindruck eines befallenen Aquariums, kurz nachdem das Licht angegangen ist. Wir freuen uns, dass die Blaualgen endlich weg sind. Aber kurze Zeit nach dem Lichteinschalten ist die ganze Pracht wieder da. In der Nacht haben sich die Blaualgen in den Bodengrund zurückgezogen und kommen erst wieder mit dem Licht wieder zum Vorschein. Während der Dunkelheit leben sie von ihren Speicherstoffen, die als Glykogen- und Polyphosphatgranula in den Zelle zu finden sind. Als Stickstoffspeicher besitzen sie Cyanophycinkörnchen, die aus den Aminosäuren Asparaginsäure und Arginin gebildet werden. Sollten diese Speicher aufgebraucht sein, können sie sich auch von organischen Komponenten des Meerwassers ernähren, sofern das Aquarium genug davon bietet. Dann können sie auch eine Weile ohne Licht existieren. In sauberem Seewasser mit wenig Nitraten oder anderen Stickstoffverbindungen können sie selber mit einem Nitrogenasesystem den atmosphärischen Stickstoff, der ständig aus der Luft in das Wasser diffundiert, durch eine N2-Fixierung nutzen. Sie düngen sich also selber.


Bekämpfung von Schmieralgen

Will man diese Tausendsassa bändigen, muss man die einzelnen Nährstoffe betrachten. Was brauchen sie zum Wachsen, woraus bestehen sie? Ein großer Anteil der Zellen ist der Kohlenstoff, den sie durch die Photosynthese fixieren. Diesen können wir nicht verringern, denn im alkalischen Seewasser löst sich immer genug CO2 aus der Luft und der Atmung der Tiere. Ein weiterer Anteil ist der Stickstoff, z. B. für die Protein- und DNA-Synthese.
Wenn wir die Stickstoffverbindungen im Seewasser verringern, holen sie ihn sich als gasförmig-gelösten Luftstickstoff. Das ist energetisch erheblich ungünstiger als vorhandene Stickstoffverbindungen zu nutzen, kann ihr Wachstum aber nur verlangsamen. Verbindungen, die Kalium, Calcium, Magnesium, Bor, Schwefel und Spurenmetalle enthalten, sind essentielle Komponenten des Seewassers und daher stets vorhanden. Lediglich Phosphat ist ein Nährstoff, der in Mangel geraten kann und daher als Regulativ möglich wäre. Es gibt hier keine gasförmige Verbindung, die aus der Umgebung in das Wasser diffundieren kann, und in den Seesalzmischungen ist es auch nicht enthalten. Da aber Phosphate, z. B. als ATP, für den Stoffwechsel, im Energiehaushalt oder als Komponente der DNA notwendig sind, ließe sich über diesen Nährstoff das Wachstum der Blaualgen beeinflussen.

Wie jeder Seewasseraquarianer schon mal erfahren hat, verschwinden die roten Beläge manchmal nach einiger Zeit von allein. Dann wirken in einem so komplexen System wie einem Seewasseraquarium andere Chemismen, wie z. B. Hemmstoffe, die von anderen Bewohnen des Beckens abgegeben werden. Bekannt ist ja, dass viele sessile Tiere sich vor dem Überwachsen durch andere Organismen schützen, indem sie Biozide abgeben. Blaualgen haben auch ihre empfindlichen Seiten. Sie verschwinden dann entweder völlig, was vielleicht jeder wünscht, oder sie überleben als Restbestände im Sediment oder Gesteinslücken. Dort ist der Wasseraustausch geringer, und die Hemmstoffe sind dann nicht konzentriert genug, sind um richtig wirken zu können. In solchen Nischen sind sie dann in der Lage, zu einer sauerstofffreien Lebensweise überzugehen, denn aus frühen Zeiten, als es noch keinen Sauerstoff in der Atmosphäre gab, besitzen sie noch entsprechende Stoffwechselmechanismen. Beim Abkühlen des Planeten verschwand damals der anfänglich vorhandene Sauerstoff in mineralischen Verbindungen. Die übrige Atmosphäre war anaerob und enthielt große Mengen Schwefelwasserstoff. Zu dieser Zeit gab einen Schwefelmetabolismus, bei dem mit Hilfe des Sonnenlichtes der Schwefelwasserstoff in Schwefel und Wasserstoff gespalten wurde. Der Wasserstoff ging in den Stoffwechsel der Bakterien, und der Schwefel konnte in der Dunkelheit wieder veratmet werden. Das ist zwar für die Blaualgen im Aquarium energetisch ungünstiger, reicht aber, um mit etwas Schwachlicht im Bodengrund zu überleben. Sollten sich dann aber irgendwann die Bedingungen im Meerwasser ändern und die hemmenden Einflüsse geringer werden, dann sind sie wieder am Start. Darum wird der verständliche Wunsch viele Meerwasseraquarianer, die Blaualgen ein für allemal loszuwerden, wohl selten in Erfüllung gehen. Cyanobakterien sind eben sehr alte Überlebenskünstler, die eine große Bedeutung für des Leben auf der Erde haben. Sie erzeugten über ihre Photosyntheseleistung durch die Spaltung des Wassers vor ca. 3 Milliarden Jahren den ersten Sauerstoff. Das ermöglichte einen Sprung in der Entwicklung der Organismen. Zudem konnte sich aus dem Sauerstoff eine schützenden Ozonschicht bilden, die das Leben vor der vernichtenden UV-Strahlung der Sonne schützt. So gesehen sollte man vielleicht ein paar kleinen Schmieralgen-Flecken in seinem Aquarium nicht nur mit Ärger oder Enttäuschung gegenübertreten, sondern vielleicht auch mit einem Anflug von Respekt.

 

Dr. Ingo Botho Reize