Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

Purpursvovlbakterier og grønne fotosyntetiserende svovlbakterier

Oprindelige forfattere Glud og MKuhl

 FIGUR 16-11 (a). Et „sulfuret“ (Nivå Bugt), hvor den intensive nedbrydning af organisk materiale i sedimentet fører til dannelsen af store mængder svovlbrinte (A), som udnyttes af hvide svovlbakterier og purpursvovlbakterier på sedimentoverfladen (B).

FIGUR 16-11 (a). Et „sulfuret“ (Nivå Bugt), hvor den intensive nedbrydning af organisk materiale i sedimentet fører til dannelsen af store mængder svovlbrinte (A), som udnyttes af hvide svovlbakterier og purpursvovlbakterier på sedimentoverfladen (B).

På helt lavt vand i laguner, på strandenge og sandflader, hvor der samles og nedbrydes me get organisk stof fra sammenskyllet tang og ålegræs, kan der ud over tætte blågrønne belægninger af cyanobakterier også findes masseforekomster af grønne svovlbakterier og især purpursvovlbakterier, som kan farve sedimentet lyserødt. Den kraftige nedbrydning af organisk materiale fører til et stort iltforbrug og en intens svovlbrinteproduktion, der sammen med frigivelsen af organiske svovlforbindelser giver den karakteristiske lugt af rådden tang. De mikrobielle nedbrydningsprocesser omtales senere (se Nedbrydningens forskellige aktører). Sedimentoverfladen i disse såkaldte sulfureter er præget af tætte samfund af forskellige svovlbakterier, der omsætter svovlbrinten (figur 16-11).

Rødlige områder med fotosyntetiserende purpursvovlbakterier kan optræde på eller lige under sedimentoverfladen om dagen. De grønne svovlbakterier ser man ikke; de tåler ikke ilt og opholder sig derfor længere nede i sedimentet. Man ser også områder med hvide svovlbakterier, der søger op på sedimentoverfladen om natten. De udfører ikke fotosyntese og beskrives senere.

 FIGUR 16-11 (b). Svovlbrinte udnyttes af hvide svovlbakterier og purpursvovlbakterier på sedimentoverfladen.

FIGUR 16-11 (b). Svovlbrinte udnyttes af hvide svovlbakterier og purpursvovlbakterier på sedimentoverfladen.

Grønne svovlbakterier og purpursvovlbakterier udnytter ligesom kiselalger og cyanobakterier lysenergi i deres fotosyntese. Men i stedet for vand spaltes svovlbrinte eller andre kemisk reducerede forbindelser. Da denne form for fotosyntese ikke danner ilt, kaldes den også for anoxygen fotosyntese.

Annonce

De fotosyntetiserende bakterier kan udnytte både synligt og infrarødt lys (ca. 730-1100 nm), idet deres fotosynteseapparat indeholder specielle bakterieklorofyller (figur 16-12). Udnyttelsen af infrarødt lys gør det muligt for de fotosyntetiserende bakterier at vokse i sedimentets iltfrie zone under et flere millimeter tykt lag af kiselalger og cyanobakterier, som udnytter det synlige lys. Denne sameksistens kan imidlertid kun lade sig gøre på lavvandede lokaliteter, hvor selve vandet ikke når at absorbere for meget af det infrarøde lys.

Figur 16-12.
NID-1-798.pngNID-1-799.png
FIGUR 16-12. De forskellige lag af fotosyntetiserende mikroorganismer i havbunden udnytter forskellige farver i lyset. I lag med cyanobakterier absorberes synligt lys kraftigt af klorofyl, karotenoider og fykobiliner (grøn kurve), mens infrarødt lys passerer. I dybereliggende lag med purpursvovlbakterier og grønne fotosyntetiserende bakterier absorberes både synligt og infrarødt lys vha. karotenoider og forskellige bakterieklorofyller (rød farve). Jørgen Strunge efter Kühl og Fenchel, 2000.
Boks 16-3. Mikrobielle måtter

 En lagdelt mikrobiel måtte i et sandet kystsediment fra Vadehavet.

En lagdelt mikrobiel måtte i et sandet kystsediment fra Vadehavet.

I sedimenter med kiselalger, cyanobakterier og svovlbakterier er der ofte også dyr, hvis graveaktivitet løbende omfordeler materialerne i havbundens øverste lag. Samtidig fjerner planteædere materiale, og tilsammen forhindrer disse to forhold, at der samler sig større mængder fotosyntetiske mikroorganismer; men der kan alligevel foregå en intensiv produktion. I områder, hvor de gravende dyr derimod er fåtallige eller helt mangler – f.eks. på grund af periodisk udtørring, svingende saltholdighed og temperatur, eller giftige svovlbrintemængder i sedimentet – kan kiselalger og cyanobakterier danne tætte lagdelte mikrobielle samfund på overfladen.

Et snit ned igennem et sådant samfund vil udvise en karakteristisk zonering med forskelligt farvede lag, som skyldes tilstedeværelsen af forskellige fotosyntetiske mikroorganismer (figur). Øverst vil der være et gulligt-brunt lag af sand og kiselalger, dernæst et tæt mørkegrønt lag af trådformede cyanobakterier og endelig et rødligt lag af purpursvovlbakterier. Under de farvede overfladelag er sedimentets farve bestemt af jernmineraler og er oftest farvet sort pga. udfældninger af jernsulfid.

I visse tilfælde kan mikroorganismerne sammenvæve sedimentet i en sådan grad, at de øverste millimeter kan løftes af som en sammenhængende måtte – deraf betegnelsen mikrobiel måtte. Mængden af fotosyntetiske mikroorganismer i mikrobielle måtter er enorm. Den samlede længde af alle trådformede cyanobakterier under 1 cm2 måtte kan typisk være på flere km. Men der er også mange stofnedbrydende bakterier i mikrobielle måtter. Dette medfører en meget intens stofomsætning, så koncentrationen af uorganiske og organiske forbindelser ændrer sig hurtigt ned igennem måtten. Alle de processer, som er involveret i produktion og nedbrydning af biomasse, kan således findes i en få millimeter tyk mikrobiel måtte, som derfor kan betragtes som et komplet økosystem – formodentlig verdens mindste.

Forskellige typer af mikrobielle måtter
I ekstreme miljøer såsom varme kilder og saltsøer findes flerårige mikrobielle måtter. Oftest dominerer cyanobakterier, der her kan danne op til meter-tykke måtter, som næsten udelukkende består af mikroorganismer og slimstoffer og altså ikke indeholder større mængder mineralske partikler. Måtterne vokser kun et par millimeter om året, og de foregående års vækstzoner nedbrydes kun langsomt, hvorved måtterne får en karakteristisk lagdeling.

Andre steder findes pudeformede måtter, som binder sedimentet sammen, og hvor det mikrobielle samfunds aktivitet fører til en langsom forkalkning af måtten. Ganske lignende lagdelte formationer er bevaret fossilt som såkaldte stromatolitter i op til 3,5 milliarder år gamle bjergarter. Fossile celler herfra viser en slående lighed med nulevende cyanobakterier fra mikrobielle måtter. Det antages derfor, at mikrobielle måtter har været et af de allerførste og mest udbredte økosystemer på Jorden. Nulevende mikrobielle måtter kan altså i en vis udstrækning betragtes som levende fossiler.

Det er ikke nødvendigvis ekstreme miljøforhold i sig selv, der fører til intens måttevækst. Først og fremmest er det som nævnt fraværet af større dyr, som tillader mikrobielle måtter at trives. Et almindeligt dansk kystsediment kan således i løbet af nogle måneder omdannes til en veludviklet mikrobiel måtte meget lig den, man finder i saltsøer, hvis man blot sætter dyrene ud af spillet ved frysning, og derefter holder det optøede sediment i filtreret havvand under skiftevis lys og mørke. Tilsættes dyr til en sådan måtte, omdannes den i løbet af ganske kort tid til et normalt kystsediment igen.

Et lignende forløb har formodentlig fundet sted i stor skala i livets udviklingshistorie. Geologiske vidnesbyrd viser i hvert fald, at stromatolitter var vidt udbredt på Jorden, indtil flercellede organismer og dermed planteædende dyr indtog den for ca. 600 millioner år siden.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ronnie Glud, Michael Kühl: Purpursvovlbakterier og grønne fotosyntetiserende svovlbakterier i Naturen i Danmark, Fenchel, Larsen, Vestergaard, Friis Møller og Sand-Jensen (red.), 2006-13, Gyldendal. Hentet 21. juli 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=483487

Teksten indgår i værket Naturen i Danmark, der består af 5 bind. I værket beskrives dyr og planter i Danmarks vandløb, have, skove og åbne landskaber. Læs om værket på gyldendal.dk