Pilze infizieren Stickstoff-fixierende Blaualgen

Unter der Leitung des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) wurde untersucht, wie sich parasitäre Pilze auf die Physiologie und das Überleben von Cyanobakterien – auch bekannt als Blaualgen – in der Ostsee auswirken. Während derartige Infektionsprozesse in Seen bereits dokumentiert sind, gewinnen sie in der Ostsee aufgrund der dortigen ökologischen Bedingungen an Bedeutung: Die hohe Nährstoffbelastung führt regelmäßig zu massiven Algenblüten, wobei die teils giftigen Cyanobakterien beim Absterben großflächigen Sauerstoffmangel verursachen. Zudem beeinflussen sie den Stickstoffkreislauf maßgeblich, da bestimmte Arten Stickstoff fixieren und somit die Nährstoffkonzentration im Meer zusätzlich steigern.

Parasitäre Pilze verändern den Stickstoffkreislauf

In einer Studie haben Forschende des IOW gemeinsam mit Fachleuten des Schwedischen Naturkundemuseums in Stockholm und der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) das ökologisch bedeutsame Cyanobakterium Dolichospermum untersucht. Dieses Bakterium gehört zum Phytoplankton, das durch Photosynthese Biomasse produziert und somit eine zentrale Rolle für die Primärproduktion im Meer spielt.

Im Fokus der Untersuchung stand der Befall des fadenförmigen Cyanobakteriums durch parasitäre Pilze, sogenannte Chytridiomycota. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass die Pilze keineswegs wahllos vorgehen: Sie infizieren bevorzugt die Stickstoff-fixierenden Zellen sowie die Speicherzellen des Wirts, während die für die Photosynthese zuständigen vegetativen Zellen weitgehend verschont bleiben.

Durch diesen gezielten Befall gelingt es dem Parasiten, den vom Cyanobakterium fixierten Kohlenstoff und Stickstoff direkt aus dessen Speichern zu beziehen. Die Daten zeigen, dass auf diese Weise bis zu 27 % des neu fixierten Stickstoffs in den Pilz übergehen. Dieser massive Entzug lebenswichtiger Ressourcen schwächt das Bakterium erheblich, was nicht nur dessen Überlebensfähigkeit beeinträchtigt, sondern auch direkte Auswirkungen auf die Entstehung und den Verlauf künftiger Algenblüten haben könnte.

Welchen Einfluss hat die Pilz-Infektion auf das Ostsee-Nahrungsnetz?

In aquatischen Ökosystemen bildet Phytoplankton, etwa in Form von Cyanobakterien, eine wesentliche Basis der Nahrungskette für das Zooplankton. Eine Herausforderung stellen dabei jedoch filamentöse Arten wie Dolichospermum dar, deren fadenförmige Struktur die Aufnahme durch das Zooplankton erheblich erschwert.

Phytoplankton wie Cyanobakterien dient dem Zooplankton als Nahrung, wobei fadenförmige Arten wie Dolichospermum aufgrund ihrer Struktur schwer aufnehmbar sind. Eine Infektion durch parasitäre Pilze fragmentiert diese Filamente jedoch und macht sie so erst zugänglich. Zudem wandelt der Parasit die teils giftige, minderwertige Biomasse in energiereiche Pilz-Zoosporen um. Diese stellen durch wertvolle Sterole und Fettsäuren eine hochwertige Nahrungsquelle für andere Organismen dar.

Wie häufig treten die Pilz-Infektionen auf?

Zwischen Juni und September der Jahre 2022 bis 2024 wurde Dolichospermum in 33 von 52 wöchentlichen Ostsee-Wasserproben nachgewiesen. Dabei wies über die Hälfte dieser Proben pilzinfizierte Populationen auf. Da diese Parasiten von der durch hohe Nährstoffwerte steigenden Anzahl an Algenzellen profitieren, unterstreichen die Ergebnisse die Regelmäßigkeit solcher Infektionen und die Notwendigkeit, deren Folgen auf Basis dieser neuen Datengrundlage zu untersuchen. Laut Isabell Klawonn ist die Erforschung der bisher kaum bekannten Einflüsse mariner Pilze auf Algenblüten essenziell. Sie erklärt: „Bisherige Forschung konzentrierte sich hauptsächlich auf die Auswirkungen von Nährstoffverfügbarkeit und Wassertemperatur auf das Vorkommen der teils giftigen Stickstoff-fixierenden Cyanobakterien. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass auch parasitäre Pilze das Wachstum und die Aktivität von Cyanobakterien beeinflussen können. Hierzu ist weitere Forschung nötig.“ Da die Forschenden zudem Infektionen bei Nodularia und Aphanizomenon nachwiesen, liefert die Studie ein wichtiges Fundament für künftige Analysen darüber, wie diese Parasiten Algenblüten, Nährstoffkreisläufe und Nahrungsnetze beeinflussen. Insbesondere in Küstengebieten ist aufgrund intensiver Algenblüten mit hohen Infektionsraten zu rechnen.

Quelle

Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (01/2026)