Limnologen haben einen neuen Schlüsselspieler in der Ökologie von Fließgewässern gefunden.
Dass die Steine in Bächen so rutschig sind, liegt nicht nur an der Nässe, sondern auch und vor allem an lebenden Überzügen, Biofilmen. Das sind Lebensgemeinschaften von Bakterien - und Pilzen und Algen -, die sich aus Zuckermolekülen eine Siedlung bauen, die man sich am ehesten so vorstellen kann wie Venedig: ein weit verzweigtes System von Kanälen in einer bewehrten Außenhaut. Die fürchtet man in der Medizin, wo Biofilme Implantate besiedeln und ihrer Architektur wegen von Antibiotika kaum angegriffen werden können, im Körper sind sie lebensgefährlich.
Andernorts spenden sie Leben, etwa in Fließgewässern, in denen die Bakterien sich mit Biofilmen gegen die Strömung abschotten. Dass diese Biofilme ganz unten in der Nahrungskette stehen - sie werden von Insektenlarven beweidet -, ist nichts Neues. Aber Biofilme speisen nicht nur das Leben im Bach, sondern auch das Leben des Bachs, sie modellieren das ganze Ökosystem: "Wir haben erstmals zeigen können, dass Biofilme hydrodynamische Prozesse verändern können", berichtet Tom Battin (Limnologie, Uni Wien), der mit Claude Hansen (Limnologie, Uni Innsbruck) und gefördert vom FWF die Rolle der Biofilme erkundet hat. Dazu mussten die Forscher weit reisen: Am Stroud Water Research Center nahe Philadelphia gibt es, was es im wasserreichen Österreich nicht gibt: künstliche Fließgewässer-Rinnen, in denen man kontrolliert experimentieren kann.
Dabei zeigt sich, dass Biofilme einen Bach aufhalten und seine Nährstoffe zurückhalten. Natürlich halten sie nicht den ganzen Bach auf, sondern nur jenes langsamer fließende Wasser am Bachbett, dessen Verhalten man bisher rein physikalisch erklärte - Steine auf dem Bett und Poren in ihm verlangsamen diesen Fluss. Aber Biofilme tun es zusätzlich, sie erhöhen den Anteil des langsamen Wassers am Gesamtwasser um 300 Prozent (Nature, 426, S. 439).
Das liegt zum Teil an den physikalischen Auswirkungen der Biofilme, die sich auch zu langen Fäden auswachsen - Zucker ist klebrig, die Biofilme kämmen damit das Wasser nach organischen Partikeln durch - und das Wasser verwirblen. Es liegt aber auch daran, dass Biofilme viel Wasser durch sich hindurch strömen lassen und die Nährstoffe erschließen, die mit verrottenden Blättern oder aus Kläranlagen hineingekommen sind: "Ein großer Teil dieser Nährstoffe ist im Waser gelöst und kann fast nur von Bakterien verwertet werden, die sie in in ihre Biomasse umwandeln und damit die Nahrungskette eröffnen", erklärt Battin.
So wird der Tisch reich gedeckt, oben im Bach, wo Biofilme viele Nährstoffe zurückhalten ("Retention"). Weiter unten sieht es um so magerer aus, Biofilme in Gebirgsflüssen beeinflussen selbst noch die Meere: Organisches Material, das an den Küsten Nordamerikas in den Atlantik gerät, hat bisweilen eine Reise von 1500 Jahren hinter sich, so lange wird es in Flüssen und Bächen aufgehalten und auch wieder ergänzt: "In der Donau bei Wien ist nur noch sehr wenig organisches Material, aber in den Auwäldern gibt es wieder Nachschub."
Nachschub kommt auch von Menschen, aus jeder Kläranlage. Maßgezüchtete Biofilme könnten ihn abbauen. "Wir treiben Grundlagenforschung", erklärt Battin, "aber man kann leicht Folgerungen für das Management von Fließgewässern ziehen."