Molekular-isotopische Untersuchung der mikrobiologischen Prozesse und des organischen Materials in der tiefen marinen Biosphäre des Kohleflözes von Shimokita (IODP Exp. 337)

Dieses Projekt dient der Auswertung von IODP Expedition 337 (26. Juli bis 30. September, 2012), an der sich Prof. Dr. Kai-Uwe Hinrichs (Antragsteller) als Co-Expeditionsleiter und seine Mitarbeiter Dr. Verena Heuer, Dr. Yu-Shih Lin und Dr. Marshall Bowles als Fahrtteilnehmer beteiligt haben. IODP Exp. 337 hat vor der japanischen Shimokita Halbinsel das erste Mal in der Geschichte wissenschaftlicher Tiefseebohrungen Riser-Technologie eingesetzt, um ein natürliches gasreiches Sedimentsystem zu beproben. Die Bohrung C0020A erreichte in einer Wassertiefe von 1180 m eine Sedimenttiefe von 2466 m und stellt damit zur Zeit die tiefste wissenschaftliche Bohrung im Meeresboden dar. Durch die dabei gewonnenen Proben können wir erkunden, ob und wie die tiefe marine Biosphäre mit einem ca. 2 km tief versenkten Kohleflöz assoziiert ist, und ob sich mit chemischen Methoden Signaturen mikrobiellen Lebens in den bisher tiefsten für die Wissenschaft verfügbaren Proben aus dem Meeresboden nachweisen lässt. Dieses Projekt soll uns ermöglichen mit Hilfe von organisch-geochemischen Methoden eingehend die Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und organischem Material zu erforschen. Unsere Leitfragen sind: Wirkt das Kohleflöz als geobiologischer Reaktor, der eine mikrobielle Biosphäre in großer Tiefe unterstützt? Beeinflussen Umwandlung und Transport von chemischen Komponenten aus der Kohle die Biomasse und den Kohlenstofffluss in großer Tiefe sowie in den flacheren Sedimentschichten? Wie tief reicht die tiefe Biosphäre in den Meeresboden hinein und welche Faktoren begrenzen das Leben? Wir werden biogeochemische Prozesse und Biomasse mit qualitativen, quantitativen, und molekular-isotopischen Analysen von Gasen, gelöstem organischen Material, und den für lebende Biomasse stehenden intakten polaren Membranlipiden charakterisieren. In Laborexperimenten werden wir unsere Hypothesen zur Rolle es Kohleflözes als Energie- und Kohlenstoffquelle für die tiefe Biosphäre testen. Dabei werden wir zur Aufklärung von Stoffwechselwegen die stabilen Isotope von Kohlenstoff und Wasserstoff und auch Radioisotope des Kohlenstoffs als Tracer in Laborinkubationen einsetzen. Wir erwarten neue Einblicke in den biologischen Abbau von organischer Substanz, in die vorhandene mikrobielle Biomasse, und in den Kohlenstoffwechsel und die Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften.

DFG-Verfahren Infrastruktur-Schwerpunktprogramme

Teilprojekt zu SPP 527:  Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)