Pycnoklinen in Seen fangen organische Partikel und bilden Hotspots für einen beschleunigten Kohlenstoffumsatz in der Wassersäule

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Peter Grossart
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448713995

Binnengewässer, z.B. Seen und Reservoire, spielen eine wichtige Rolle für den Transport und die Transformation von terrestrischem und autochthonem organischem Kohlenstoff. Die Schlüsselwege der aquatischen Kohlenstoffdynamik, insbesondere das Absinken von partikulärem organischem Material (POM), hängen stark von der vertikalen Dichteschichtung der Wassersäule ab, die in jüngster Zeit durch die atmosphärische Erwärmung weltweit zugenommen hat. Allerdings ist bis jetzt der integrale Effekt der veränderten Wassersäulenschichtung für die POM Transformation noch nicht quantifiziert. Bisherige Bemühungen, den gesamten Kohlenstoffkreislauf in Seen zu modellieren, ignorieren die Heterogenität verschiedenster Seen. Unser einfaches Abbaumodell für organischen Kohlenstoff zeigt, dass Seengröße und -hydrologie den Abbau von terrestrischem Kohlenstoff sehr stark beeinflussen und bietet daher eine ideale Gelegenheit für eine Prozess-basierte Skalierung des Kohlenstoffkreislaufs.Erst kürzlich wurde totes Zooplankton als wichtige Komponente des sinkenden POM, e.g. Lake Snow, identifiziert und als integraler Teil des aquatischen Kohlenstoffkreislaufs beschrieben. Neben Phytoplanktonaggregaten fokussieren wir auf Zooplankton Kadaver als absinkendes POM. Erstens können sinkende Zooplankton Kadaver sehr zahlreich sein und repräsentieren Hotspots der mikrobiellen Besiedlung und Aktivität, die die mikrobielle Remineralisierung des organischen Materials beschleunigen. Zweitens transportieren Zooplankton Kadaver labiles organisches Material (LOM) in tieferes Wasser und erhöhen die heterotrophe Aktivität, die dort den Abbau von refraktärem organischem Material (ROM) stimuliert. Obwohl sich die Hinweise auf eine wichtige Rolle von Zooplankton Kadavern für den Kohlenstoffkreislauf in Seen häufen, wird ihre Rolle in der Limnologie noch immer stark - insbesondere durch methodische Limitierungen - vernachlässigt. Dieser Antrag möchte daher Licht auf die sich verändernde Rolle der Dichteschichtung für das POM Sinkverhalten und den mikrobiellen POM Abbau in der Wassersäule von Binnengewässern werfen.Folgende Hypothesen sollen in ausgewählten, kontrastierenden Seen in Deutschland und Russland getestet werden: 1) Scharfe Dichte-Grenzschichten (Thermokline in dimiktischen Seen, Thermo- und Chemokline in monomiktischen Seen) beeinflussen die Eigenschaften von Phyto- und Zooplanktonaggregaten und kontrollieren so die Abbauintensität von organischem Material in der Wassersäule. Sie agieren als Fallen für große sinkende Partikel wie Phyto- und Zooplanktonaggregate, die die mkrobiellen Aktivitäten in distinkten Zonen im Dichtegradient stimulieren. 2) Vertikale Profile und Dynamik von labilem POM (Phytoplanktonaggregate und Zooplankton Kadaver) beeinflussen erheblich die vertikale POM Verteilung in der Wassersäule. Der ROM Abbau in tieferen Wasserschichten wird durch die Anwesenheit von labilem POM und der parallelen Freisetzung von LOM in der Pyknoklinen stimuliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Georgiy Kirillin
• Kooperationspartner: Professor Michail Gladyshev, Ph.D., bis 3/2022