Langkettige Alkyldiole in marinen Ökosystemen: Biologische Quellen und Bedeutung als Paläoumweltindikatoren

• Antragsteller: Dr. Sebastiaan Rampen
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392246132

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts steigen die globalen Temperaturen durch eine Kombination von natürlichen und anthropogenen Faktoren, mit schwerwiegenden Konsequenzen für die Lebensvorgänge auf der Erde und die menschliche Gesellschaft. Ein grundlegendes Verständnis der Klimaprozesse und ihrer Feedback-Mechanismen ist wichtig, um den Klimawandel zu begrenzen und mit seinen Auswirkungen umzugehen. Klimabedingungen vergangener Zeiten spielen eine entscheidende Rolle, da sie zeigen, wie frühere Temperaturänderungen die Erde konkret beeinflusst haben. Fossile Überreste von Organismen enthalten oftmals wertvolle Informationen über die Umweltbedingungen zu ihrer Lebenszeit. So verändern einige Lebewesen ihre Lipidzusammensetzung in Anpassung an die Wachstumsbedingungen. Die Analyse geeigneter Lipide in geologischen Proben kann daher Informationen über die Temperaturbedingungen zum Zeitpunkt der Ablagerung liefern, aber die Anzahl solcher molekularer Thermometer ist immer noch sehr begrenzt. Vor kurzem wurden langkettige Alkyldiole als Lipide identifiziert, deren Verteilung durch die Temperatur beeinflusst zu werden scheint: 1,13- und 1,15-Diol-Verteilungen in marinen Oberflächensedimenten zeigen eine starke Korrelation mit den Temperaturen des überlagernden Oberflächenwassers. Nachfolgende Studien stützten das Potenzial dieser Lipide für die Rekonstruktion von Paläotemperaturen, es zeigten sich aber auch Abweichungen zu anderen Klimaproxies. Diese sind aufgrund von Unterschieden der Markersysteme hinsichtlich Saisonalität oder Ökologie der Quellorganismen zwar zu erwarten; allerdings könnten die Diol-Verteilungen auch durch andere Faktoren als die Temperatur beeinflusst werden. Konkrete Experimente zu dieser Frage werden bislang durch die Tatsache behindert, daß die biologischen Quellen dieser Lipide noch unbekannt sind. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, die biologischen Quellen in marinen Habitaten zu identifizieren, zu isolieren, und detailliert zu untersuchen, welche Wachstumsbedingungen ihre Diol-Zusammensetzungen beeinflussen. Im Mittelmeer wurde das Auftreten von Diolen in großer Abundanz beobachtet. Im Projekt sollen Wasserproben zu verschiedenen Jahreszeiten entnommen und auf diese Verbindungen untersucht werden, während DNA-untersuchungen Informationen über die von Zusammensetzung der Mikroorganismen liefern. Mit diesem Hintergrundwissen sollen die Produzenten identifiziert, kultiviert und ihre Lipidzusammensetzung analysiert werden. Diol-produzierenden Stämme sollen bei unterschiedlichen Temperaturen und unter verschiedenen Nährstoff- und Salinitätsbedingungen kultiviert werden, um die Auswirkungen auf ihre Diol-Verteilungen zu erfassen. Im Ergebnis soll eine solide Kalibration der langkettigen Alkyldiole als Umweltproxy erstellt werden, die eine zukünftige breite Nutzung dieser Biomarker für die Rekonstruktion von Paläoklimabedingungen ermöglichen soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Volker Thiel