Einfluss des Klimawandels auf die Produktion und den Transfer essentieller Fettsäuren im küstennahen Ökosystem

• Antragsteller: Dr. Matthias Schmid, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386941822

• Erstellungsjahr: 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Algen spielen im marinen Nahrungsnetz eine ganz besondere Rolle, da sie in der Lage sind, lang-kettige (C20) mehrfach ungesättigte Omega-3 und Omega-6 Fettsäuren (LC-PUFA) zu produzieren. Sowohl die Menge als auch die Zusammensetzung der Fettsäuren in Makroalgen wird von den abiotischen Bedingungen ihrer Umwelt beeinflusst. Aktuelle Vorhersagen gehen von einem weiteren Anstieg der Temperatur als auch des im Ozean gelösten CO2 aus. Diese für die Zukunft zu erwartenden klimatischen Veränderungen könnten zu einem Rückgang der wichtigen LC-PUFA in Makroalgen führen. In ihrer Rolle als Nahrungsquelle würde dies auch Folgen für Meerestiere haben, die Algen konsumieren. Das DFG Projekt untersuchte den Einfluss des Klimawandels (Ozean Erwärmung und Versauerung) auf die Produktion und den Transfer essenzieller Fettsäuren im Küstennahen Ökosystem. Die Resultate des Projects zeigten, dass die Reaktion der Makroalgen von Art zu Art verschieden sein kann. So zeigte sich z.B. wie die Art und Weise mit der der Algen Kohlenstoff aufnehmen, einen Einfluss haben kann. Wir sahen auch dass z.B. Rotalgen eventuell mehr in ihrer generellen Physiologie negativ beeinflusst wurden (z.B. Wachstumsraten), wobei Braunalgen mit den Vorhergesagten Erwärmung und Versauerung noch gut zu recht kamen. Da Braun- und Rotalgen jedoch unterschiedliche Fettsäureprofile haben, könnte es dadurch im Küsten-Ökosystem zu einer Verschiebung der zur Verfügung stehenden Fettsäuren kommen. Weitere Ergebnisse zeigten, dass auch weiter Faktoren wie z.B. der Nährstoffgehalt im Wasser einen wichtigen Einfluss haben kann. Untersuchungen an der Großalge Macrocystis pyrifera zeigten, dass Stickstoffgehalt im Wasser in Kombination mit Erwärmung das Lipid und Fettsäureprofil der Alge beeinflussen kann. Untersuchungen an der Braunalge Phylospora comosa zeigten, dass die Veränderung der Fettsäuren in den Algen ein wichtiger Mechanismus ist, um auf Hitzewellen zu reagieren. Weiter Ergbenisse, die in Kollaboration mit Martin Wahl und den Benthocosmen in Kiel gemacht wurden, werden im Moment ausgewertet. Diese Experimente nutzten ein vereinfachten Model-Ökosystems mit Algen wie auch unterschiedlichen marinen Tieren und untersucht den Einfluss von Erwärmung auf verschiedenen trophischen Ebenen. Durch die COVID-19 Pandemie kam es bei der Probenanalyse jedoch leider zu Verspätungen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Southern Australian seaweeds: A promising resource for omega-3 fatty acids, Food Chem., 265 (2018) 70-77
  M. Schmid, L.G.K. Kraft, L.M. van der Loos, G.T. Kraft, P. Virtue, P.D. Nichols, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.05.060)
• Responses of macroalgae to CO2 enrichment cannot be inferred solely from their inorganic carbon uptake strategy, Ecology and Evolution, 9 (2019) 125-140
  L.M. van der Loos, M. Schmid, P.P. Leal, C.M. McGraw, D. Britton, A.T. Revill, P. Virtue, P.D. Nichols, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/ece3.4679)
• Adjustments in fatty acid composition is a mechanism that can explain resilience to marine heatwaves and future ocean conditions in the habitat‐forming seaweed Phyllospora comosa (Labillardière) C. Agardh, Global Change Biol., (2020)
  D. Britton, M. Schmid, F. Noisette, J.N. Havenhand, E.R. Paine, C.M. McGraw, A.T. Revill, P. Virtue, P.D. Nichols, C.N. Mundy
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/gcb.15052)
• Diversity and Functioning of Antarctic Seaweed Microbiomes, Antarctic Seaweeds, Springer 2020, pp. 279-291
  J.D. Gaitan-Espitia, M. Schmid
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-030-39448-6_14)
• Light regulates inorganic nitrogen uptake and storage, but not nitrate assimilation, by the red macroalga Hemineura frondosa (Rhodophyta), Eur. J. Phycol., (2020) 1-12
  E.R. Paine, M. Schmid, A.T. Revill, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1080/09670262.2020.1786858)
• Nitrogen sufficiency enhances thermal tolerance in habitat-forming kelp: implications for acclimation under thermal stress, Sci. Rep., 10 (2020) 3186
  P.A. Fernández, J.D. Gaitán-Espitia, P.P. Leal, M. Schmid, A.T. Revill, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41598-020-60104-4)
• Seasonal and site-specific variation in the nutritional quality of temperate seaweed assemblages: implications for grazing invertebrates and the commercial exploitation of seaweeds, J. Appl. Phycol., (2020)
  D. Britton, M. Schmid, A.T. Revill, P. Virtue, P.D. Nichols, C.L. Hurd, C.N. Mundy
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10811-020-02302-1)
• Stress due to low nitrate availability reduces the biochemical acclimation potential of the giant kelp Macrocystis pyrifera to high temperature, Algal Res., 47 (2020) 101895
  M. Schmid, P.A. Fernández, J.D. Gaitán-Espitia, P. Virtue, P.P. Leal, A.T. Revill, P.D. Nichols, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.101895)
• Acclimation potential and biochemical response of four temperate macroalgae to light and future seasonal temperature scenarios, Algal Res., 54 (2021) 102190
  M. Schmid, F. Guihéneuf, U. Nitschke, D.B. Stengel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102190)
• Narrow range of temperature and irradiance supports optimal development of Lessonia corrugata (Ochrophyta) gametophytes: implications for kelp aquaculture and responses to climate change, J. Appl. Phycol., (2021) 1-10
  E.R. Paine, M. Schmid, J.D. Gaitán-Espitia, J. Castle, I. Jameson, J.C. Sanderson, C.L. Hurd
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10811-021-02382-7)