Die Funktion der benthischen Nano- und Mikrofauna im Nahrungsgewebe der Tiefsee und der Einfluss der Sedimentation organischer Stoffe

• Antragsteller: Professor Dr. Hartmut Arndt
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445025756

Obwohl die Tiefsee den größten Teil der Biosphäre ausmacht, ist wenig über die Struktur und Funktion ihrer benthischen mikrobiellen Nahrungsnetze bekannt. Dies gilt insbesondere für die kleinste Eukaryotenfraktion des Benthos, die Protisten (heterotrophe Nanoflagellaten, nackte Amöben und kleine Wimpertierchen). Dies steht im Gegensatz zur potenziellen Bedeutung, die Mikroorganismen für den globalen Kohlenstofffluss in der Tiefsee haben können. In der ersten Phase wurden u.a. die folgenden Ergebnisse erzielt, von denen die meisten neu für die Wissenschaft sind und in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht wurden: 1) Wir fanden eine extrem hohe Diversität von Protisten in Tiefseesedimenten, was auf die Notwendigkeit hinweist, ihre Funktion zu verstehen; 2) Die Diversität ist in kleinen und großen räumlichen Skalen spezifisch; 3) Verteilungsmuster wurden exemplarisch für Percolozoen, Cafeteriaceen und placidide Flagellaten gezeigt; 4) Tiefseegemeinschaften unterscheiden sich signifikant von den oberen bathyalen Regionen, was auf ihre Isolation hinweist; 5) Die Sedimentation großer organischer Partikel verändert die Gemeinschaftsstruktur der Protisten, wenn auch in einem relativ langsamen Prozess. Hier wird ein Fortsetzungsantrag gestellt, der einen besonderen Aspekt beleuchten soll, nämlich die Rolle des Absinkens großer organischer Partikel (am Beispiel von auf den Meer esboden ausgesunkenen Sargassum-Braunalgen) für das Nahrungsgewebe der Tiefsee. Wir stellen die Hypothese auf, dass das Aussinken von Makrophyten als ein potenziell wichtiger Teil der biologischen Pumpe fungiert, und die Gemeinschaften in der Tiefsee strukturiert. Wir gehen davon aus, dass die Sargassum-Aggregate bereits auf dem Weg in die Tiefsee von Mikroorganismen besiedelt werden. Des Weiteren stellen wir die Hypothese auf, dass das Nano- und Mikrobenthos der Tiefsee möglicherweise die Nahrungsqualität nährstoffarmer Braunalgen erhöht (z.B. durch PUFA-Anreicherung), die dann eine geeignete Nahrungsquelle für das Metazoobenthos der Tiefsee darstellen können. Und wir stellen die Hypothese auf, dass die benthische Mega- und Makrofauna durch das Vorhandensein sedimentierter Sargassum- Aggregate angezogen wird. Um diese Forschungsfragen zu untersuchen, beabsichtigen wir, ein spezielles kleines ROV-System und anschließende molekulare Analysen von sedimentierten Braunalgen einzusetzen, um die Besiedlung zu studieren; wir wollen langfristige Laborexperimente mit Kulturen von Tiefseeprotisten und assoziierten Bakterien durchführen, die in der ersten Phase isoliert wurden und in Common-Garden-Experimenten den Braunalgen hinzugefügt werden; und wir wollen eine erneute Analyse von vorhandenen hochauflösenden AUV-Fotos des Meeresbodens von Regionen vornehmen, die von starken Absinkereignissen von Sargassum in 5000 m Tiefe gekennzeichnet sind, um die potentielle Attraktion von durch Mikroorganismen besiedelten Makrophyten für benthische große Makro- und Megafauna zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen