Untersuchung zur Störung der Biomineralisation bei Muscheln am Beispiel von Corbicula Fluminea

von Oskar Weser (17, Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)

Kategorie: Chemie 2011
Betreuer: Dr. Jens Viehweg (Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • Sonderpreis "Einladung zum London International Youth Science Forum" im Bundeswettbewerb
  • Landessieger
  • Regionalsieger

In dieser Arbeit wollte ich einen Zusammenhang von einer Aenderung der aeußeren abiotischen Parameter zur Stoerung der Biomineralisation herstellen. Dies geschah am Beispiel der grobgerippten Koerbchenmuschel Corbicula fluminea MUELLER.
Kalk kann in der Natur in drei Modifikationen auftreten: Calcit, Aragonit und Vaterit. In dieser Reihenfolge sind sie thermodynamisch unguenstiger; d. h. unter normalen Umstaenden faellt Calcit aus. Aufgrund von Verunreinigungen der Loesung durch andere Ionen und Liganden, bzw. eine Uebersaettigung kann es dazu kommen, dass die Art der Modifikation beeinflusst wird.
Normalerweise geschieht die Biomineralisation in der Muschel voellig unbeeinflusst durch solche aeußeren Parameter. Es konnten aber durch Max Frenzel Individuen von Corbicula fluminea MUELLER in der Themse nachgewiesen werden, die zusaetzlich zu Aragonit, ihrer normalen Modifikation, Vaterit in ihrer Schale ausfaellen.
Max Frenzel untersuchte daraufhin jeweils die Spurenelementzusammensetzung des Aragonit- und Vateritanteils in der Schale und fand heraus, dass Aragonit mit einem hohen Kalium- und Natrium- und einem geringen Magnesiumgehalt relativ zu Vaterit einhergeht (genau umgekehrt, wenn man es auf Vaterit bezieht).
Daraus folgernd stellte ich die These auf, dass Flusswasser, welches wenig Natrium- und Kalium- und viel Magnesiumionen enthaelt, zu einer Stoerung der Biomineralisation, d. h. der Ausfaellung von Vaterit, fuehrt.
Mit einer Populationsstudie im Raum Dresden, die ich selber anfertigte und einer Populationsstudie im Raum Hamburg, deren Ergebnisse ich nutzen durfte, war es mir moeglich nachzuweisen, dass die Stoerung bei Corbicula fluminea MUELLER in der Elbe nicht vorkommt. Dieses Ergebnis konnte ich in Relation zur chemischen Zusammensetzung der untersuchten Flussabschnitte setzen.
Es ergab sich, dass Kalium- und Natriumionen auf jeden Fall keinen und Magnesiumionen wahrscheinlich keinen Einfluss auf die Biomineralisation haben. Dagegen ist es moeglich, dass die Uebersaettigung der Loesung mit Kalk d. h. eine hohe Konzentration an Calciumionen, zu der oben beschriebenen Stoerung der Biomineralisation fuehrt. Um dies zu beweisen sind allerdings weitere Experimente noetig.

Untersuchung zur Störung der Biomineralisation bei Muscheln am Beispiel von Corbicula Fluminea