Exploration funktioneller Grenzschichten: extreme biogene Fluktuationen könnten Umweltstress für Organismen assoziiert mit marinen Makrophyten erhöhen oder puffern

• Antragsteller: Professor Christian Pansch-Hattich, Ph.D., seit 10/2016
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 302250798

Das übergreifende Ziel dieses Projektes ist es unser Verständnis über die Reaktion von Küstenökosystemen in Bezug auf den Globalen Wandel zu verfeinern indem die stress-modifizierende Kapazität von starken biogenen Umwelt-Fluktuationen auf Organsimen-relevanter Größenordnung evaluiert wird. Küstennahe Lebensgemeinschaften sind oft starken Umweltfluktuationen durch jahreszeitliche und tägliche Ereignisse (z. B. Wasserdurchmischung, Gezeiten, Primärproduktion) ausgesetzt. Die Intensität solcher Fluktuationen wird tendenziell größer umso kleiner der Raum wird und ist besonders groß in sub-mm Diffusionsgrenzschichten (DBL) auf Oberflächen von Makrophyten. Erreichte Werte solcher Fluktuationen in, z. B. Temperatur, pH, CO2 und O2, sind oft viel extremer als vorhergesagte Werte innerhalb des Globalen Wandels. Fluktuationen können entweder zeitliche Refugien von Umweltstress bieten oder sie können Organismen gegenüber Umweltveränderungen abhärten. Die Mechanismen von benthischen Küstenbewohnern mit solchen Bedingungen umzugehen ist nahezu unerforscht. In DBL-lebende Epibionten, einschließlich kalzifizierende Bryozoen, Röhrenwürmer und koralline Algen, sind starken jedoch zeitlich begrenzten instabilen Gradienten und Extremen in O2, CO2 und H+ (pH) Konzentrationen ausgesetzt abhängig von der metabolischen Aktivität der Makrophyten (Photosynthese und Respiration) und den Umgebungsbedingungen (Pilot-Studie). Diese biogenen Fluktuationen haben das Potential Umweltstress, einschließlich Stress durch den Globalen Wandel, zu verschleiern, zu verstärken oder zu puffern. Bedenkt man die Wichtigkeit von Makrophyten (z. B. Seegras, Kelp, Blasentang) als Bioingenieure von artenreichen und produktiven Küstenökosystemen und als Basis für artenreiche und ökologisch wichtige Epibionten, dann wird klar, dass es von höchster Wichtigkeit ist solche Interaktionen in Bezug auf den Globalen Wandel zu untersuchen. Folglich sind die spezifischen Ziele des Projektes: (i) die Charakterisierung der Dynamiken innerhalb der DBL von Makrophyten unter verschiedenen Szenarien des Globalen Wandels (Erwärmung, Ozeanversauerung, Hypoxie), (ii) die Untersuchung derer Effekte auf kalzifizierende Epibionten und die Fähigkeit der Epibionten sich stark schwankenden Regimen anzupassen, (iii) die Identifizierung potentieller genetischer Vor-Anpassung von Epibionten an verschiedene Mikrohabitate (DBL von Makrophyten versus inaktivem Substrat), (iv) die Evaluierung von Makrophyten ein zeitliches Refugium vor Ozeanversauerung und Hypoxie zu bieten. Von den Ergebnissen wird erwartet, dass sie Einblick geben in die Mechanismen von Organsimen mit Fluktuationen umzugehen und in deren Toleranz in Bezug auf den Globalen Wandel. Letzteres könnte sich signifikant von Ergebnissen basierend auf traditionellen Experimenten zum Globalen Wandel unterscheiden, bei denen konstante und vorhergesagte Bedingung des offenen Ozeans angewandt wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Joshua Mackie
• Kooperationspartner: Dr. Dirk de Beer
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Yvonne Sawall, bis 9/2016