05: Bakterien im Yellowstone

Also, der Ferdinand ! Der war ja damals restlos begeistert !
Entsprechend schwülstig formulierte er den Eintrag in seinem Tagebuch: "Das eigene Leben wird zum Privileg und zum Geschenk, nachdem man diese raffinierte Kunstfertigkeit der Natur gesehen hat. Niemals könnte der Mensch etwas Vergleichbares erschaffen...."
1871, Ferdinand Hayden Expedition, Beschreiber und Namensgeber der Grand Prismatic Spring.
"Nothing ever conceived by human art could equal......usw.."

Grand Prismatic Spring, Midway Geyser Basin

Da ist sie also.

Die 3. größte heiße Quelle der Welt, 112 Meter im Durchmesser, 37 Meter tief, mit einem konstanten Wasserfluss von 2120 Litern/ Minute.

Aber kann es denn wirklich wahr sein? Woher stammen diese unglaubllichen Farben ?? (Diese Frage gilt natürlich genauso für die vielen anderen Hot Springs im Yellowstone). 
Ich weiß, die meisten von Euch kennen die Antwort bereits: Bakterien.

Man kann das aber noch ein ganzes Stück weit exakter beschreiben, und diesen kleinen Exkurs möchte ich im folgenden mit Euch machen, natürlich illustriert und aufgelockert durch das ein oder andere Foto .

Zuerst müssen wir wissen, dass im Yellowstone aufgrund der hohen Lage über dem Meeresspiegel der Siedepunkt des Wasers bei 200° Fahrenheit liegt (93.3 °C). Wir sehen in den Hot Pools sehr häufig Wasser, das sich exakt am Siedepunkt befindet - manchmal sehen wir sogar kochendes Wasser = mehr als 93° (meist 95°C).

 
Cistern Spring, Norris Geyser Basin. Kochendes Wasser, 95°C.

Es ist ziemlich unfassbar, dass selbst in 95°C heissem Wasser noch Lebewesen existieren können ! Und doch gibt es diese, es sind sogenannte thermophile Bakterien und sie haben den melodischen Namen Aquifex. Im Yellowstone findet sich Aquifex aeolicus. Diese Bakterien "essen" Wasserstoff, Sauerstoff, CO2, Mineralsalze - eben was gerade so da ist.
Nur diese Bakterien können in heißem Wasser über 80° überleben, sie haben keinerlei Pigmente = wir sehen entsprechend auch keine Farben. Dieses Wasser ist kristallklar (bzw. wg. Lichtbrechung blau wie das Meer).
DAHER: Hot Pools im Yellowstone, die tiefblau sind, haben immer eine Wassertemperatur von 93°-94° C !

KONTROLLE DES LERNERFOLGS: welche Temperatur hat das Wasser in dieser Hot Spring ?

Blue Star Spring, Upper Geyser Basin

94°C, genau !!  Unten drin liegen übrigens die Knochen eines Bison, der im Winter 1996 in diese Quelle gefallen ist und natürlich sofort tot war. Man sieht´s auf diesem Foto aber nicht.
Bei der Recherche für diesen Exkurs habe ich nebenbei gefunden, dass bislang weit mehr als 20 Menschen in den Hot Springs zu Tode gekommen sind. Keiner, der hineingefallen ist, hat jemals überlebt. (Damit habe ich nun auch endgültig meine Wunschvorstellung abgelegt, in das tiefblaue Wasser dieser Pools mal hineinhüpfen zu wollen...).

Nun aber weiter !
Der konstante gleichmäßige Flow der Quellen führt dazu, dass konzentrische Temperaturzonen entstehen, weil das Wasser nach außen hin ja abkühlt. Dies schafft Lebensräume für einen ganzen Mix verschiedener Bakterien - die sind dennoch alle verwandt, es sind Cyanobakterien.
Das sind die ältesten Fossilien unserer Erde, 3,5 Milliarden Jahre alt, UND sie leben noch heute. Das ist sehr beeindruckend, finde ich !
Je nach Pigmentanteil dürfen wir uns nun an einem großartigen Farben-Feuerwerk erfreuen:
 

Fangen wir an: die Farbe gelb :
Gelb bedeutet ganz klar und eindeutig: 65-74°C, in Einzelfällen auch mal 77°C.
Hier leben Synechokokken (latein.: Synechococcus).   Aber was sollen sie essen, die armen Burschen?  ....... Photosynthese !! Au ja, das ist doch mal ´ne super Idee, das machen wir !
Wie wir noch aus dem Biologie-Unterricht wissen, war da irgendwas mit Chlorophyll, und das war doch GRÜN, oder nicht ?
JA, stimmt genau! Aber was willst Du machen, wenn Dir die Sonne gnadenlos auf den Pelz brutzelt, mit ihrer bösen UV-Strahlung, und dann nicht mal ein schattenspendender Baum in der Nähe ?
(oder seht Ihr hier im Morning Glory Pool etwa irgendwas Schattenspendendes für unsere armen Wasserbakterien ?):

Morning Glory Pool, Upper Geyser Basin, 77°C

Nee, sorry, da ist kein Schatten !
Übrigens: der Morning Glory, der hat´s ja auch sonst nicht gerade leicht mit all dem Müll und Zeugs, was die Touristen da immer reinschmeißen! Entsprechend verstopft seine Quelle immer mehr da unten, das Wasser wird kühler = es leben andere Bakterien und die Farbe ändert sich. Der Morning Glory war Anfang der 1900er noch tiefblau mit 94°.
1950 hatte er sich dann mal im wahrsten Sinne des Wortes "ausgekotzt" mit einer g´scheiten Eruption. Man hat dann gezählt: 76 Stoff-Taschentücher, Socken, mehrere Handtücher, sowie exakt 8.627 Penny-Münzen..

Zurück zum Thema: bei über 70°C ist Photosynthese kein Zuckerschlecken, da braucht es zusätzlich zum grünen Chlorophyll auch noch akzessorische Pigmente, die das energiereiche UV-Licht absorbieren - nämlich Carotinoide. Die sind orange/ gelb.

Ab heute bis in alle Ewigkeit wissen wir also, dass in den Hot Pools des Yellowstone alles, was gelb ist, bedeutet dass hier ein Synechococcus gerade ziemlich Stress hat mit Hitze und Sonne und deshalb besonders viel Carotinoid-Pigmente an Bord sind. Und übrigens auch, dass es sich um dasselbe Carotin handelt, das wir in Form von Karotten zu uns nehmen.

Die gelbe Zone der Grand Prismatic Spring wird im Winter schmäler, weil´s da weniger UV-Licht hat.
Der Bereich orange stellt hingegen die "Komfortzone" des Synechococcus dar = 45-60°C.
Allerdings tummeln sich in dieser netten Wellness-Temperatur auch noch einige Kumpels: Phormidium ist so einer, die anderen wollten nicht genannt werden...
Die Phycobiline sind blaue und rote Photosynthese-Komponenten, die sich nun auch in manchen Cyanobaktierien hinzugesellen.

Langer Rede kurzer Sinn: in dem ganzen Mischmasch kommt am Ende im 50°-Bereich ein klares orange heraus.
In der nächsten Temperaturzone bei um die 30°C hängen nun vor allem Calothrix Cyanobakterien entspannt ab und der Farben-Mix ergibt definitiv ein eindeutiges braun :

Grand Prismatic Spring, Aussenzone ca. 30°C

Übrigens: um Fotos der Grand Prismatic Spring von oben zu machen, muss man ja einen der umliegenden Hügel hochklettern. Verbotsschilder stehen an einzelnen Aufgängen, an anderen allerdings nicht ! Entsprechend klettert auch in 2015 weiterhin "Gott und die Welt" da hoch, und wir natürlich auch. Das ist durchaus recht steil, wie man hier sehen kann, aber Ihr werdet sicher zustimmen, dass es sich gelohnt hat !

Wir beenden nun unseren kleinen bakteriologischen Exkurs mit einem Abschlussfoto der Ear Spring, die auf kleinstem Raum (nur 2 m lang und 1 m breit) nochmals ganz toll die Temperaturzonen präsentiert. 

Ear Spring, Upper Geyser Basin

....to be continued, wir werden noch ein wenig im Yellostone bleiben