Fische nehmen Meerwasser auf und scheiden es später als feinkörnige Karbonate aus, von denen heute bekannt ist, dass sie einen erheblichen Teil der Meeresbodensedimente ausmachen.
Im Februar 2011 gab ein Team von Wissenschaftlern aus Großbritannien und den USA bekannt, dass ein wesentlicher Bestandteil des Meeresbodensediments im Darm von Fischen entsteht.
Sie sagen, dass feinkörnige Karbonate, die von Fischen mit einer sehr hohen Rate ausgeschieden werden, aus dem vom Fisch aufgenommenen Meerwasser und nicht aus ihrer Nahrung erzeugt werden. Diese Ergebnisse könnten die Art und Weise verändern, wie Geologen die Bedingungen in der geologischen und klimatischen Vergangenheit der Erde verstehen wollen, die in alten Karbonatlagerstätten wie Kalkstein und Kreide aufgezeichnet wurden.
Die Arbeit wurde am 21. Februar im. Veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Hauptautor Chris Perry, ein Meeresgeowissenschaftler an der Manchester Metropolitan University, sagte in einer Pressemitteilung:
Die Erkenntnis, dass Fische in Meeresumgebungen als Hauptproduzenten von Karbonat fungieren können, wird für einen großen Teil der meereswissenschaftlichen Gemeinschaft völlig unerwartet sein. Angesichts der Tatsache, wie viel Karbonat diese Fische produzieren können, haben die Ergebnisse auch erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der verschiedenen Quellen und Senken von Karbonatsedimenten in den Ozeanen und einige interessante Auswirkungen auf das Verständnis, woher ein Großteil des Schlamms in Kalksteinen und Kreiden stammen kann.
Unter dem Mikroskop fällt ein kugelförmiger Carbonatkristall aus dem silbernen Jenny aus (Eucinostomus gula). Bildnachweis: Chris Perry, et. al
Es wurde früher angenommen, dass feinkörnige Carbonate, die in marinen Sedimenten vorkommen, aus dem Meerwasser ausfallen oder aus dem Zerfall von marinen wirbellosen Skeletten wie Korallen und Muscheln resultieren. Wissenschaftler wissen jedoch seit langem, dass Meeresfischabfälle feinkörnige Karbonate enthalten. Wie sah es aus und wie viel davon wurde produziert? Die Forscher dieser Studie entschieden sich für die Suche nach mikroskopisch kleinen fischsekretierten Karbonaten auf den Bahamas, einem Gebiet, das für seinen wunderschönen weißen Karbonatsand und sein flaches tropisches Wasser voller Leben bekannt ist.
Zunächst mussten sie die feinkörnigen Karbonate untersuchen, die in Kotpellets von elf verschiedenen Fischarten gefunden wurden. Die Mitglieder jeder Fischart wurden gesammelt und eine Zeit lang in Tanks gehalten, um die Menge der von ihnen produzierten Kotpellets zu bestimmen. Anschließend analysierten die Wissenschaftler Carbonatkristalle, die aus den frisch abgelagerten Kotpellets extrahiert wurden. Sie entdeckten, dass verschiedene Fischarten unterschiedliche Arten von Carbonatkristallen produzierten; Die meisten einzelnen Kristalle waren nicht größer als 30 Mikrometer (0,0011 Zoll, etwa 1/3 der Dicke eines Stücks Papier). Innerhalb der Variationen in Form und Größe der Carbonatkristalle waren die am häufigsten vorkommenden Morphologien ellipsoid-, strohbündel-, hantel- und kugelförmige Carbonatkristalle.
Eine Schule von Schulmeisterfischen (Lutjanes Apodus) in einem Labortank. Weiße Karbonatpellets haben sich auf dem Boden der Tanks niedergelassen. Bildnachweis: Chris Perry, et. al
Schulmeister Fisch (Lutjanus Apodus) dicht gepackte mikroskopisch kleine ellipsoidale Carbonatkristalle absondern. Bildnachweis: Chris Perry, et. al
Die nächste Frage war, wie viel Karbonat in Meeresbodensedimenten von Fischen produziert wurde. Die Wissenschaftler maßen die Menge an Karbonaten, die in den Kotpellets für Fischarten unterschiedlicher Größe gefunden wurden. Sie verwendeten diese Ausgangsmessungen zusammen mit einer Schätzung der gesamten Fischpopulation, die auf Umfragen anderer Meeresbiologen beruhte, um zu dem Schluss zu gelangen, dass die Fische des Bahama-Archipels jedes Jahr etwa 6 Millionen Kilogramm (über 13.000.000 Pfund) Karbonat beisteuerten. Die Verteilung dieser aus Fisch gewonnenen Carbonatkristalle war je nach Lebensraum unterschiedlich. Die höchsten Konzentrationen wurden in Riffen und Mangrovensümpfen gefunden, in denen die Fischpopulationen am höchsten waren.
Bezogen auf die gesamte Karbonatschlammproduktion - alle Quellen für Karbonate, einschließlich kalkhaltiger Algen und anorganischer Kalziumkarbonatausfällungen aus Salzwasser - trugen die Fische im Durchschnitt etwa 14 Prozent zur jährlichen Karbonatschlammproduktion auf den Bahamas bei. Die Konzentrationen variierten je nach Lebensraum und reichten von weniger als einem Prozent in Seegras- und Algenwiesen bis zu etwa 70 Prozent in Mangrovensümpfen.
Eine Probe aus Gelbflossen-Mojarra (Gerrus cinereus) unter dem Mikroskop unregelmäßig geformte Carbonatkristalle. Bildnachweis: Chris Perry, et. al
Der Nachweis, dass Fische eine wichtige Rolle bei der Wiederauffüllung von Karbonaten in marinen Sedimenten spielen, hat faszinierende Auswirkungen auf das Verständnis der Vergangenheit der Erde. Dr. Rod Wilson, ein Fischbiologe an der Universität von Exeter, sagte in derselben Pressemitteilung:
Ein naheliegender Bereich zukünftiger Untersuchungen auf diesem Gebiet betrifft die geologischen Aufzeichnungen und insbesondere die Rolle dieses Prozesses in Perioden der Erdgeschichte, in denen die Chemie der Ozeane sehr unterschiedlich und die Temperaturen erheblich wärmer waren. Zum Beispiel hat eine vorläufige Studie die Produktion von Fischkarbonat unter kreidezeitlichen Meerwasserbedingungen geschätzt, zu der Zeit (vor 146-65 Millionen Jahren), als große Kreidemassen abgelagert wurden (berühmt dafür sind die White Cliffs of Dover).
Diese Studien legen nahe, dass die Produktion dieses Karbonats durch Fische in dieser antiken Zeit massiv angestiegen ist, obwohl sie noch im Anfangsstadium sind. Vielleicht haben Fische neben den bekannteren Mikrofossilien geschälter Organismen einen wesentlichen Beitrag zu diesen kultigen Karbonatablagerungen geleistet. Wir müssen jedoch noch nach direkten Beweisen für diesen ungewöhnlichen Beitrag der Fische suchen und suchen derzeit nach Forschungsmitteln, um diese faszinierende Frage zu beantworten.
Inwieweit sich diese aus Fisch gewonnenen Carbonatkristalle auf die zukünftigen klimatischen Bedingungen auswirken werden, ist ungewiss. Steigende Meerestemperaturen könnten die Fischpopulation erhöhen und damit die Menge an Karbonaten im Ozeansediment erhöhen. Eine zunehmende Übersäuerung des Ozeans durch Kohlendioxid könnte jedoch dazu führen, dass sich mehr Karbonate auflösen, was sich nachteilig auf Tiere auswirkt, die auf Karbonate angewiesen sind.
Die Entdeckung, dass Fische auf den Bahamas bis zu 14 Prozent der Karbonate in marinen Sedimenten enthalten, wirft ein neues Licht auf die Funktionsweise der Meeresökosysteme. Die vom Fisch abgesonderten feinkörnigen organischen Kristalle haben je nach Art unterschiedliche Formen und Größen. Die meisten Vorkommen befinden sich in Gebieten mit hoher Fischdichte, wie Korallenriffen und Mangrovensümpfen. Diese Entdeckung hat auch Auswirkungen auf das Verständnis der geologischen und klimatischen Geschichte unseres Planeten, wie sie in Ablagerungen von Kalkstein und Kreide verzeichnet ist. Und es wirft neue Fragen zur Rolle von Fischen in marinen Ökosystemen und ihrem Einfluss auf den Klimawandel auf.