Entwicklungsstadien eines Biofilms. © PETROgraph

Wo und wie bilden sich Stromatolithe?

Mikrobielle Matten bilden sich als flächig ausgebreitete organosedimentäre Strukturen, die intern lagige, laminierte Gefüge aufweisen. Ihre Entwicklung kann wenige Stunden bis hin zu einigen Tagen andauern. Solche Matten bzw. Biofilme sind rezent komplexe Gemeinschaften von Prokaryoten (u.a. Cyanobakterien), Algen, in wenigen Fällen auch vielzelligen Algen und Metazoen. Sie werden allgemein als rezentes Äquivalent zu fossilen Stromatolithen angesehen. Die darin am weitesten verbreiteten Cyanobakterien sind photoautotrophe Mikroorganismen, die Licht, Wasser und Kohlendioxid als Nährstoffquellen benutzen und an extreme Umweltbedingungen angepasst sind. Die Zusammensetzung von Biofilmen ist mit den Mikroorganismen selbst, EPS, partikulärem Material und gelösten Stoffen gegeben.

Nach der Anheftung von Mikroben an ein Substrat (A) kommt es zur Zellteilung (B). Der Basisfilm gewinnt durch Einlagerung und Ankleben feinster detritischer Partikel aus der Hintergrundsedimentation an Stabilität. Der überlagernde Oberflächenfilm enthält mehr Flüssigkeit, über den der Stoffaustausch gesteuert wird. Die Mikrobenzellen sind über Nanometer-dicke Fäden aus Polysacchariden, Proteinen und anderen organischen Substanzen eigener Produktion miteinander verknüpft (C). Diese Fäden werden EPS = Extrazelluläre Polymere Substanz genannt. An ihnen reichern sich Ca²⁺-Ionen sowie untergeordnet Metallionen an, sodass es zu einer Mineralisierung kommen kann. Aragonit und Calcit werden gebildet. Danach können sich weitere Organismen auf den Biofilmen festsetzen (D).

Stromatolithe zeigen verschiedene Wuchsformen, von flach lagigen Matten über isolierte zu verbundenen kuppelförmigen Gebilden. Onkoide sind letztlich kugelig-knollige Erscheinungsformen von Stromatolithen. Diese Wuchsformen bilden sich abhängig von der Intensität der Wasserbewegung im Ablagerungsraum. Rezente organosedimentäre Strukturen kommen in subtidalen Kanälen zwischen Untiefen, z.B. auf den Bahamas, und in Gezeitenbereichen, z.B. Shark Bay, Australien vor. Auch in Seen verschiedenster Chemismen, sogar in antarktischen, und an deren Ufern, an und in heißen Quellen sowie in Wüsten können Stromatolithe den Untergrund bedecken.