Eisen

Eisen ist für alle Organismen essentiell und spielt vor allem bei der Blutbildung eine entscheidende Rolle. Lediglich Krustentiere verwenden Kupfer als Zentralatom des Blutfarbstoffs. Eisen wird auch für einige Enzyme benötigt, z.B. neben Molybdän ist Eisen in der Nitrogenase enthalten, einem wichtigen Enzym bei der Stickstofffixierung. Auch für die Chlorophyllbildung ist Eisen unerlässlich. In Zähnen von Chaetodontidae sorgt Eisen für die Härte.

Da Eisen so wichtig ist und es normalerweise in den meisten Biotopen nur in geringen Konzentrationen vorkommt (Eisen-Limitierung), wurden unterschiedliche Strategien entwickelt, um an dieses Metall zu gelangen. Anaerobe Organismen nehmen das reduzierte Eisen (Fe-II) direkt auf, weil es in diesen Biotopen in der bioverfügbaren Form vorliegt. Sogenannte Siderophore sind niedermolekulare Verbindungen (200...300 D), die von einigen aeroben Organismengruppen hergestellt werden, um dreiwertiges Eisen (Fe-III) einzufangen. Auch einige Pflanzen können durch Phyto-Siderophore leichter an das benötigte Eisen gelangen. Die Siderophore werden ausgeschieden, in der Außenwelt mit Eisen-III beladen und wieder in die Zelle geschleust. Durch Reduktion des dreiwertigen Eisens zu zweiwertigem Eisen (Fe-II) in der Zelle wird das Eisen wieder vom Siderophor gelöst und verwertet. Einige Organismen bilden keine eigenen Siderophore und bedienen sich einfach an den vorhandenen Eisen-Siderophoren-Komplexen (Xenosiderophore) im Wasser. Durch leicht erhöhte Eisenkonzentrationen können Algenblüten ausgelöst werden. Hohe Eisenkonzentrationen können schnell giftige Wirkungen zeigen.

Korallen mit Eisenmangel zeigen schwache Farben. Eisenmangel verstärkt die Wirkungen von thermischen Stress bei Korallen (bleaching). Bei Eisenmangel können sich die intrazellurären Konzentrationen von Zink, Kupfer, Kobalt, Mangan, Nickel, Molybdän, Vanadium in Zooxanthellen (Symbiodiniaceae) verändern und somit den gesamten Holobionten Koralle beeinflussen.
Eisenzugabe insbesondere in Kombination mit höheren Nitratwerten erhöht die Dichte mit Zooxanthellen (Braunfärbung des Gewebes) bis hin zum teilweisen Verlust der symbiotischen Algen. Erhöhte Fe-Konzentrationen können durch ein ungünstiges Verhältnis eine Mangel an anderen Spurenmetallen auslösen, so dass die Korallen indirekt geschädigt werden kann. Erhöhte Eisenwerte können die Atmung der mit dem Holobionten assoziierten Bakterien und anderen Organismen erhöhen und so zu einem Sauerstoffmangel an der Korallen führen. Die beobachtete Reduzierung der Stickstofffixierung spezialisierter Bakterien beeinflusst die Stickstoffversorgung des Holobionten. Es wird diskutiert, dass die höhere Temperaturresilienz der Rotmeer-Korallen durch eine bessere Versorgung mit Eisen durch regelmäßigen Eintrag von Wüstenstaub zu erklären ist.
Hohe Eisenkonzentrationen ab einigen 10 mg/l können empfindliche Korallenlarven schädigen.
Eisen-III kann von Korallen aus Gezeitengebieten (Flusswassereintrag) im Skellet abgelagert werden - sichtbar sind diese Einlagerungen als braue Bänder im Skelett. Das kann als Schutzvorrichtung gegenüber hohen Eisenkonzentrationen interpretiert werden.

Bevor Eisen dosiert wird, sollte unbedingt eine ICP-MS-Analyse vorgenommen werden. Die ICP-OES reicht nicht aus, um einen Mangel nachzuweisen. Wird Eisen nachdosiert, sollte es unbedingt in der zweiwertigen Form vorliegen, da nicht alle Organismen Siderophore bilden und das dreiwertige Eisen einfangen können.

Eisenquellen:
Meersalz, Eisen-Additive, Futter, Plankton, Phosphatadsorber auf Eisenbasis, Kalkreaktoren, defekte Pumpen, Stahlteile wie z.B. Schrauben. In der Natur auch durch Flusswasser.

Eisensenken:
Zeolithe, Wasserwechsel, Fällprozesse.

Empfehlung für Meerwasseraquarien: 1...3 µg/l
Natürliche Meerwasserkonzentration: 0,1..62 µg/l (bei 35 PSU)