Aerober und anaerober Methanumsatz in der Wassersäule der zentralen Ostsee (Gotland-Tief und Landsort-Tief)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchungen über die Jahresgänge zeigten, dass die Methankonzentrationen im Tiefenwasser des östlichen Gotlandbeckens saisonale Schwankungen aufwiesen. Ein Mechanismus, der die Konzentration des Methans im Tiefenwasser beeinflusst, ist vertikale turbulente Diffusion. So führt eine stärkere Mischung im Herbst und Winter zu einem verstärkten Transport des Methans aus dem anoxischen Tiefenwasser in den suboxischen Wasserkörper. Dieser Prozess konnte im Beobachtungszeitraum durch eine Abnahme der Methankonzentration im Tiefenwasser im Herbst und Winter und ansteigende Konzentrationen in den weniger durchmischten Jahreszeiten Frühling und Sommer nachgewiesen werden. Unsere Studien zeigen weiterhin, dass dem suboxischen Übergangsbereich zwischen aeroben Mittelwasser und anoxischen Tiefenwasser eine besondere Bedeutung im Methanumsatz zukommt. Umsatzratenmessungen an Wasserproben konnten nachweisen, dass der Methanumsatz hier am höchsten ist. Daneben spielt dieser Bereich auch eine erhebliche Rolle für die Produktion und Prägung des partikulären organischen Materials. Mittels geeigneter Biomarker (isotopisch leichte Fettsäuren, Hopanoide) lassen sich die Redoxzonen-Prozesse sowohl in der Wassersäule als auch in den Oberflächensedimenten der Ostsee (Zeitfenster ca. 12.000 Jahre) nachweisen. Die Verknüpfung molekularbiologischer Untersuchungen und organisch biogeochemischer Analysen spezifischer Zellmembranlipide konnte zudem belegen, dass für den Methanumsatz im Bereich der Redoxzone ein singulärer Phylotyp aerob Typ I methanotropher Bakterien verantwortlich ist. Mikrobiologische und organisch-geochemische Untersuchungen konnten weiterhin belegen, dass auch der in der suboxischen Zone angesiedelte mikrobielle Methanumsatz durch methanotrophe Bakterien saisonale Schwankungen aufweist. Hier konnten wir zeigen, dass die Umsätze im Herbst wesentlich höher waren als im Sommer. Es wird vermutet, dass der erhöhte Umsatz von Methan im Herbst eine Reaktion auf die erhöhten Methanflüsse aus dem tiefen anoxischen Bereich widerspiegelt. Eine Konzentrationszunahme der spezifischen Membranlipide im Herbst und Winter legt nahe, dass die Anzahl der methanotrophen Bakterien als Reaktion auf den erhöhten Methantransport zunimmt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
(2012), Aerobic methanotrophy within the pelagic redox-zone of the Gotland Deep (central Baltic Sea), Biogeosciences 9, 4969-4977
Schmale O., Blumenberg M., Kießlich K., Jakobs G., Berndmeyer C., Labrenz M., Thiel V., and Rehder G.
-
(2013). Bacteriohopanepolyols record stratification, nitrogen fixation and other biogeochemical perturbations in Holocene sediments of the central Baltic Sea. Biogeosciences 10, 2725-2735
Blumenberg, M., Berndmeyer C., Moros, M., Muschalla, M., Schmale O., Thiel, V.
-
(2013). Biomarkers for aerobic methanotrophy in the water column of the stratified Gotland Deep (Baltic Sea). Organic Geochemistry 55, 103-111
Berndmeyer, C., Thiel, V., Schmale, O., Blumenberg, M.
-
(2013). Comparative studies of pelagic microbial methane oxidation within the redox zones of the Gotland Deep and Landsort Deep (central Baltic Sea). Biogeosciences 10, 7863-7875
Jakobs G., Rehder G., Jost G., Kießlich K., Labrenz M., Schmale O.
-
(2014) Biomarkers in the stratified water column of the Landsort Deep (Baltic Sea). Biogeosciences 11, 7009–7023
Berndmeyer C., Thiel V., Schmale O., Wasmund N., Blumenberg M.
-
(2014) Geobiology of the stratified central Baltic Sea water column. Georg- August-Universität Göttingen, Göttingen, Dissertation, 149 S.
Berndmeyer, C.
-
(2014). Seasonal and spatial methane dynamics in the water column of the central Baltic Sea (Gotland Sea). Continental Shelf Research 91, 12-25
Jakobs G., Holtermann P., Berndmeyer C., Rehder G., Blumenberg M., Jost G., Nausch G., Schmale O.
-
(2014). Spatial and seasonal distribution of methane and its microbial oxidation in the water column of the central Baltic Sea. Universität Rostock, Rostock, Dissertation, 109 S.
Jakobs, G.
-
(2014). Test of microwave, ultrasound and Bligh & Dyer extraction for quantitative extraction of bacteriohopanepolyols (BHPs) from marine sediments. Organic Geochemistry 68, 90-94
Berndmeyer, C., Thiel, V., Blumenberg, M.
