Cyanobakterien

Fach Fach

Klasse 9

Autor Joker2017

Veröffentlicht am 13.07.2018

Schlagwörter

Cyanobakterien

Zusammenfassung

Dieses Referat befasst sich mit den Cyanobakterien, bei denen es sich um eine Blaualgenart handelt. Es wird auf die wichtigsten Merkmale und das natürliche Vorkommen von Cyanobakterien eingegangen. Außerdem wird der Prozess der Photosynthese erklärt.

Bei Cyanobakterien handelt es sich um eine Abteilung der Domäne Bacteria. Cyanobakterien werden auch als Blaualgen bezeichnet. Das Besondere an diesem Bakterium ist, dass es eine oxygene Photosynthese durchführen kann. Allerdings existieren auch Cyanobakterien, welche diese Fähigkeit nicht haben. Die Cyanobakterien wurden einst zu den Algen gezählt und als Klasse der Blaualgen geführt. Den Namen Blaualgen verdanken sie dem blauen Phycocyanin, das sie enthalten. Durch das Phycocyanin wirken die Cyanobakterien blau – grün.

Der Name Blaualgen wurde jedoch fälschlicherweise auch für Cyanobakterien benutzt, die gar kein Phycocyanin enthalten und somit auch nicht blau – grün sind. Cyanobakterian haben im Gegensatz zu anderen Algen keinen echten Zellkern und gehören daher zu den Bakterien. Bei Cyanobakterien handelt es sich um eine sehr alte Lebensform. Sie gehören zu den ältesten Lebensformen überhaupt. Heute sind ungefähr 2000 verschiedene Arten von Cyanobakterien bekannt und erforscht. Diese sind in etwa fünf bis sieben Ordnungen unterteilt.

Merkmale und Vorkommen

Cyanobakterien können nur aus einer Zelle bestehen aber auch mehrzellig sein. Bei mehrzelligen Exemplaren sind die Zellen hintereinander in langen Fäden oder flächig oder räumlich angeordnet. Der klassische Lebensraum von Cyanobakterien ist Süßwasser. Sie kommen darüber hinaus auch in Feuchtböden vor sowie auf Baumrinde, Gesteinsoberflächen und manchmal sogar im salzigen Meerwasser.

Photosynthese

Der Prozess der Photosynthese findet bei Cyanobakterien in den Thylakoidmembranen statt und ist ähnlich zu dem Prozess bei Moosen, Farnen oder beispielsweise Samenpflanzen. Cyanobakterien verwenden für die Photosynthese das Licht des Lichtspektrums, welche auch andere Grünpflanzen benutzen und zusätzlich einen Antennenkomplex. Dieser besteht aus Physcobilisomen, in denen sich die Phycobiline „rot“ und „blau“ befinden. Diese verleihen den Cyanobakterien die typische blaue Farbe und manchen Arten auch eine rote Farbe.

Das Pigmentverhältnis schwankt häufig sehr stark, sodass die Farbgebung unterschiedlich stark ausgeprägt ist. Manche Cyanobakterien sind sehr dunkel und fast schwarz. Die Phycobiline sorgen dafür, dass ein größerer Bereich des Lichtspektrums zur Photosynthese verwendet werden kann. Die Effizienz der Lichtverwertung ist höher als beim Chlorophyll. Aufgrund dieser Eigenschaften können Cyanobakterien auch in lichtschwachen Gegenden ansiedeln, wie beispielsweise in tiefen Seen oder auf der Unterseite von Flussgeröll.

Manche der Cyanobakterien sind in der Lage eine Photosynthese mit Schwefelwasserstoff durchzuführen. Hierbei wird kein Sauerstoff gebildet.

Nichtphotosynthetische Cyanobakterien

Es existieren auch einige Arten von Cyanobakterien, welche keine Photosynthese durchführen. Es handelt sich hierbei um die Malainabacteria und die Sericytochromatia. Bei diesen Arten fehlen die Gene, welche für den Prozess der Photosynthese nötig sind.
Stoffwechsel
Die meisten Cyanobakterien sind in der Lage Stickstofffixierung durchzuführen. In ihren Heterozysten wandeln sie hierbei molekularen Stickstoff in Ammonium um.

Giftstoffe

Cyanobakterien können recht gefährlich werden, da sie eine Reihe von sehr unterschiedlichen Toxinen, also Giftstoffe, bilden können. Hierbei hervorzuheben sind die Microcystine bei der Gattung Microcystis. In einigen weiteren Arten von Cyanobakterien konnten Neurotoxine und giftige Aminosäuren nachgewiesen werden.

Die Giftstoffe der Cyanobakterien können für den Menschen gefährlich werden, da Cyanobakterien bei Algenblüten in hoher Anzahl vorkommen und Fische und Muscheln diese Toxine aufnehmen. Verzehrt der Mensch dann solche Fische oder Meeresfrüchte können die Toxine in den menschlichen Organismus eindringen und zu schweren Vergiftungen führen. Diese Vergiftungen können in seltenen Fällen sogar einen tödlichen Ausgang haben.

Besonderheiten

Im Jahre 2006 wurde von Wissenschaftlern der Carnegie Institution entdeckt, dass es im Yellowstone Nationalpark Cyanobakterien mit einer bis heute einmaligen Besonderheit gibt. Dort leben Cyanobakterien, welche einen im klassischen Tag – Nacht – Rhythmus welchselnden Stoffwechsel haben. Sie betreiben am Tag den Prozess der Photosynthese und in der Nacht die Stickstofffixierung.

Gewässerbelastung

Cyanobakterien können nicht nur durch den Verzehr von Fischen und Meeresfrüchten für den Menschen gefährlich werden, sondern auch eine Gewässerbelastung darstellen, welche sehr ernste Ausmaße annehmen kann. Eine starke Massenentwicklung der Cyanobakterien kann die Wasserqualität von beispielsweise Seen sehr stark verringern und die Nutzbarkeit des Wassers stark einschränken.

Cyanobakterien produzieren äußerst viele Sekundärmetaboliten, welche als Allelochemikalien wirken. Sie haben eine Wirkungsart wie Antibiotika, Hormone und Toxine und können deshalb die im Gewässer lebenden Fische sowie das Zooplankton schädigen. Viele dieser Toxine sind sehr stark, sie gehören sogar zu den stärksten in der Natur vorkommenden Giftstoffen. Sie können deshalb nicht nur für die in den Gewässer lebenden Tiere, sondern auch für den Menschen gesundheitsgefährdend wirken.

Wenn große Massen von Cyanobakterien absterben, wird durch den mikrobiellen Abbau Sauerstoff verbraucht. Dies hat zur Folge, dass die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Gewässers dramatisch sinkt. Dies kann für die im Gewässer lebenden Tiere gefährlich werden und beispielsweise zu einem Fischsterben führen. Daher ist es sehr wichtig, dass die Anzahl der Cyanobakterien sich nicht schnell und massiv vermehrt oder verringert.

Die Gründe für eine unverhältnismäßige Vermehrung der Cyanobakterien sind zahlreich und noch nicht vollständig erforscht. Ein hoher Phosphatgehalt sowie ein hoher Nährstoffgehalt im Wasser begünstigen deren Entwicklung. Ursachen hierfür können wiederum Rückstände von Waschmittel und Putzmittel im Wasser sein. Ein bekanntes Beispiel für ein Problem mit Cyanobakterien in Deutschland ist der Berliner See, in dem im Jahre 2017 aufgrund eines Blaualgengifts viele Fische starben.