Nach mehreren kleineren Erdbeben, die 2021 das vulkanische Feld von Yellowstone erschütterten, wurden überraschende ökologische Veränderungen in den unterirdischen mikrobiellen Gemeinschaften dokumentiert. Diese Entdeckung wurde von Professor Eric Boyd aus der Abteilung für Mikrobiologie und Zellbiologie an der Montana State University und seinen Kollegen veröffentlicht und erschien in der Fachzeitschrift PNAS Nexus.
Unterirdische mikrobielle Gemeinschaften beziehen ihre Energie aus chemischer Energie, die aus den Wechselwirkungen zwischen Gestein und Wasser unter der Erdoberfläche gewonnen wird, wo das Sonnenlicht niemals hinkommt. Anstatt sich auf die Photosynthese zu stützen, sind diese lebenden Organismen auf chemische Reaktionen angewiesen, die stattfinden, wenn Wasser durch gespaltenes Gestein fließt. Diese Chemie liefert die Energie, die viele Formen des unterirdischen Lebens unterstützt.
Erdbeben können neue Gesteine freilegen, eingeschlossene Flüssigkeiten freisetzen und die Fließrichtung des Wassers verändern. Dadurch entstehen neue chemische Reaktionen, und das chemische „Menü“ für unterirdische Mikroben verändert sich. Jede dieser Veränderungen kann neue chemische Reaktionen hervorrufen, die wiederum die Arten der für mikrobielle Gemeinschaften verfügbaren Energiequellen beeinflussen.
Die Autoren der Studie entnahmen fünf Flüssigkeitsproben aus einem Bohrloch in fast 100 Metern Tiefe an der Westküste des Yellowstone-Sees vor vier Jahren, was ihnen einen seltenen Einblick in die Art und Weise gab, wie sich die Bedingungen sowohl unmittelbar als auch in den Monaten danach veränderten.
Die Analyse der vor Ort gesammelten Proben zeigte einen signifikanten Anstieg der Konzentrationen von Wasserstoff, Sulfid (chemische Verbindungen mit Schwefel in der niedrigsten Oxidationsstufe) und gelöstem organischem Kohlenstoff nach den Erdbeben. Diese Verbindungen dienen als wichtige Energiequellen für viele Organismen unter der Erde.
Die Veränderungen in der geochemischen Zusammensetzung des Wassers gingen mit einem Anstieg der Konzentrationen von planktonischen Zellen einher. Darüber hinaus veränderten sich die mikrobialen Populationen im Laufe der Zeit, im Gegensatz zu den relativ stabilen unterirdischen Gemeinschaften, die in aquiferen Quellgesteinen bekannt sind. Daher deutet diese Kombination von chemischen und biologischen Veränderungen darauf hin, dass die Einschnitte durch die Erdbeben vorübergehend die für unterirdische mikrobielle Lebensformen verfügbaren Ressourcen erhöhten.
Nach den Aussagen der Forscher kann die kinetische Energie von Erdbeben die geochemischen und mikrobiellen Zusammensetzungen von Aquiferen beeinflussen. Die allgemeine Mechanik, die beim Bohren in Yellowstone beteiligt ist, könnte in einer Vielzahl von aktiven seismischen unterirdischen Ökosystemen wirksam werden.
Viele Regionen der Welt erleben regelmäßige seismische Aktivität, die ähnlich die unterirdische Energieversorgung umgestalten kann. Sollte dieser Mechanismus weit verbreitet sein, könnte er dazu beitragen zu erklären, wie mikrobielle Lebensformen in tiefen und isolierten Umgebungen existieren. Die Ergebnisse der Studie in Yellowstone könnten auch Hinweise für die mikrobielle Bewohnbarkeit auf erdähnlichen Planeten wie dem Mars liefern.
